硅灰石粉体的制备及其应用.pdfVIP

硅灰石粉体的制备及其应用 李金换，王秀峰 (陕西科技大学材料科学与工程学院，陕西成阳 702081) 摘要：本文综述了硅灰石粉体的各种制备方法。并比较了它们的优缺点；介绍了目前硅灰石在工业中的应用，同时展望了 其应用前景． 关键词：硅灰石：制备方法：应用 l前言 硅灰石是一种白色含钙的偏硅酸盐类结晶矿物，其化学组成为Cas[Si309】。天然产出的硅灰石通常是片状、 针状、放射状或纤维状集合体。 中国有着许多优质的天然硅灰石矿产，现在硅灰石年产量己达世界总产量的30％左右。硅灰石由丁-其本 身独特的物化性能和矿物学特征，在现代生产中的应用也越来越广泛。随着经济发展和科技水平的提高，大 然的硅灰石材料已不能满足工业生产的要求，这就促使了人们对硅灰石粉体的制备方法作深入研究，制备出 高纯度、高性能的硅灰石粉体，同时也扩大了硅灰石的应用范围【1吲。 2硅灰石的制备 人工制备硅灰石技术合成出来的硅灰石具有纯度高、结晶性能良好、形貌好、白度高等特性。硅灰彳i的 人工制备方法包括化学沉淀法、溶胶一凝胶法、水热法和固相烧结法等。 2．1化学沉淀法 化学沉淀法制备硅灰石，就是利用含有硅和钙的可溶性盐类，将其溶解在水中，通过化学反应，生成硅 酸钙的方法。这种工艺流程简单、易于操作、原料来源广、能耗低、不需要昂贵的设备，但合成产品的粒度 后，将所得到的沉淀用去离子水反复洗涤抽滤，再用无水乙醇洗涤，在恒温干燥箱内80℃干燥，得到了粒径 体晕球形。利用这种方法制备出来的、没有经过煅烧的无定型的硅灰石粉体具有很高的反应活性和生物活性。 同时，由丁．具有很大的比表面积，在这种材料上可以沉积大量的羟基磷灰石，制备高性能的生物材料。李长 升16J等也以这两种物质为原料，采用直接沉淀法制备出硅灰石超细粉体。 2．2溶胶一凝胶法 溶液，溶质与溶剂发生水解或醇解反应，形成溶胶，其中反应生成物以纳米粒子形式存在：溶胶经陈化、蒸 发、干燥后转变为凝胶。纳米粒子分散在凝胶的网络结构之中，对凝胶进行热后处理，便可以得到纳米粒子。 溶胶一凝胶方法所需的设备简单、耗能少。因此，溶胶一凝胶方法是一种制备高质量无机超细粉体的有效手 段。 比l：1混合，充分搅拌后，逐滴加入氨水。静置一段时间后使之成为凝胶。最后对凝胶进行干燥煅烧，叮以 得到直径为200～1000rim的硅灰石粉体。但是利用此方法制备出来的硅灰石粉体，必须进行热处理，否则， 容易产生硬团聚和超细颗粒的长大。 101 2．3水热法 水热法是指在密闭的容器中，以水或其他溶剂为溶媒，在一定的温度和压力下，进行合成的一种方法。 水热合成法是制备特种结构、功能材料的重要方法。 ℃的条件，采用不同的保温时间，以水作为矿化剂，用动态水热法制备出水化硅酸钙纳米粉体。粒径为50nm 左右，该粉体具有非常大的比表面积，且内部多孔，主要用作生物活性陶瓷粉体材料。水热方法合成硅灰乍i， 可以得剑活性极高的粉体，且水热是在低温、等压、液相反应条件卜．，有利于二晶体的规则取向，容易控制产 物的粒度。但是此法前驱体价格昂贵，不利于工业化大生产。 2．4固相烧结法 固相烧结法的制备原理是利用含有CaO、Si02的矿物原料或者工业废料经过干法混合，粉碎后直接放在 高温条件下烧结制备的。这种方法是目前人工制备硅灰石采用的主要合成方法。固相烧结法适用面广、T艺 流程简单，但是产品的纯度低、能耗高、设备投资较大，且产品的性能和用途受原料品种、产地的影响较大。 3硅灰石的应用 3．1硅灰石在陶瓷工业中的应用 ． 陶瓷工业是硅灰石最主要的应用领域，约占总用量的40％--45％。在陶瓷工业中，硅灰石可以降低陶瓷 的烧成温度和缩短烧成时间、减少热膨胀，同时提高坯体的强度和压型质量，而且能大大改善陶瓷制品的机 械性能，提高产品质量。 硅灰石应用于釉料中可以减少或消除釉面针孔、提高釉面耐磨性、提高釉层透明度和光泽度，而且在低 温快烧中还可以减少变形和断裂。除此之外，在釉料中添加一定量的硅灰石，还可以降低钙釉的吸烟现象。 利用硅灰石还可以生产钙质无光釉，效果非常理想。 人们还发现，加入适量硅灰石后的坯料系统，经高温烧成后会产生自释釉现象，这为硅灰石在陶瓷中的 应用又找到了一个新的方向19～11I。 3．2硅灰石在复合材料中的应用 硅灰石是一种无