硅灰石

J. Léman在1818年命名，用以紀念William Hyde Wollaston[August 6, 1766 East Dereham, Norfolk, England, United Kingdom - December 22, 1828 London, England, United Kingdom, 英國化學家和礦物學家，1804年發現鈀，1809年發現銠，1809年發明 反射測角計,1812年發明相機透鏡]。

硅灰石的提純任務是選出有害鐵礦物，降低方解石，透灰石，石榴石，石英等限量礦物含量。提純方法有手選，篩選，磁電選，浮選和聯合選。

硅灰石作為工業關注的新興原料來自於它特殊的針狀結構。除與其他礦物粉體一樣應該具有細粒化和表面活性化，還應該儘可能地保持長徑比。天然硅灰石產品按照粒徑可以分為塊粒、普通粉、細粉、超細粉和針狀粉五類，粉末的製備方法主要為機械粉碎。用於硅灰石抄襲加工的設備有礫磨機、氣流磨、告訴機械衝擊式魔機等。機械粉碎可以分為干法和濕法，濕法節能、保護纖維長徑比；干法不同意團聚。以剪切力為主的機械粉碎能獲得具有高長徑比的硅灰石超細粉末。

硅灰石是一種三斜晶系，細板狀晶體，集合體呈放射狀或纖維狀。顏色呈白色，有時帶淺灰、淺紅色調。玻璃光澤，解理面呈珍珠光澤。硬度4.5～5.5,密度2.75～3.10g/cm3。完全溶於濃鹽酸。一般情況下耐酸、耐鹼、耐化學腐蝕。吸濕性小於4%。吸油性低、電導率低、絕緣性較好。硅灰石是一種典型的變質礦物，主要產於酸性岩與石灰岩的接觸帶，與符山石、石榴石共生。還見於深變質的鈣質結晶片岩、火山噴出物及某些鹼性岩中。硅灰石是一種無機針狀礦物，其特點無毒、耐化學腐蝕、熱穩定性及尺寸穩定良好，有玻璃和珍珠光澤，低吸水率和吸油值，力學性能及電性能優良以及具有一定補強作用。硅灰石產品，纖維長而易分離，含鐵量低，白度高。該產品主要用作高聚物基複合材料的增強填料。如塑料、橡膠、陶瓷、塗料、建材等行業。

英文名

wollastonite

CAS號

1344-95-2；10101-39-0；13983-17-0

EINECS號

215-710-8;233-250-6;237-772-5

組成

CaSiO或CaOSiO，含SiO251.75%、CaO48.25%。常含鐵、錳、鎂。

硅灰石屬於一種鏈狀偏硅酸鹽，又是一種呈纖維狀、針狀。由於其特殊的晶體形

態結晶結構決定了其性質，硅灰石具有良好的絕緣性，同時具有很高的白度、良好的介電性能和較高的耐熱、耐候性能。因硅灰石廣泛地應用於陶瓷、化工、冶金、造紙、塑料、塗料 等領域。

硅灰石的化學分子式為CaSiO3，

結構式為Ca3[Si3O9]，理論化學成分：CaO 48.25%、SiO 51.75%。自然界中純硅灰石罕見，在其形成過程中，Ca有時被Fe、Mn、Ti、Sr等離子部分置換而呈類質同象體，

並混有少量的Al和微量K、Na。由於硅灰石形成時的溫度、壓力等條件不同，可能出現3種同質多象體：

①三斜鏈狀結構的Tc型硅灰石，通稱低溫三斜硅灰石(α-CaSiO)；

②單斜鏈狀結構的ZM型副硅灰石，通稱副硅灰石(α′- CaSiO)；

③三斜三元環狀結構的假硅灰石，通稱假硅灰石(β-CaSiO)。

廣泛用作工業礦物原料的主要是低溫三斜硅灰石。

低溫三斜硅灰石為三斜晶系，大多呈針狀、纖維狀或片狀，常簇集呈扇形、輻射形集合體，有的呈細小的顆粒狀。白色微帶灰、紅色，玻璃光澤，解理面呈珍珠光澤，解理平行 中等，兩組解理面交角為74°。密度2.78～2.91 g/cm3，硬度4.5～5，熔點1540℃。熱膨脹係數低，在25～800℃時熱膨脹係數為6.5×10-6 mm/(mm·℃)；在1125℃左右時可轉化為假硅灰石，這時熱膨脹係數增加，並由於釋放出Fe、Sr等雜質，因此顏色由白色變為奶油色、紅色或褐色。硅灰石礦石自然類型通常有夕卡岩型礦石和硅灰石-石英-方解石型礦石兩類。前者主要產於夕卡岩型礦床中，礦物組分複雜，常伴生石英、方解石及透輝石、石榴子石等夕卡岩礦物；後者主要產於接觸變質和區域變質型礦床，礦物組分簡單，又可分為：硅灰石-石英、硅灰石-方解石和硅灰石-石英-方解石型3個亞類。硅灰石礦石的結構構造通常也有兩種：緻密塊狀礦石具細粒花崗變晶或纖維變晶結構，緻密塊狀構造，硅灰石呈細小粒狀、柱狀或纖維狀集合體，個別極細粒緻密者呈玉狀；粗晶硅灰石礦石具纖維變晶結構，塊狀、似角礫狀、巨斑狀或條帶狀構造，硅灰石晶體粗大，呈板柱狀，束狀或放射狀(菊花狀)。

硅灰石還具有獨特的工藝性能，如使用硅灰石原料后，可以有效的減少坯體收縮率。而且能夠降低坯體的吸濕膨脹，防止陶瓷坯體的後期乾裂等。含硅灰石的坯體還具有較高的機械強度和較低的介電損失。引入硅灰石的坯體，在燒結過程中成熟速度加快，可以在十幾分鐘至幾十分鐘內使坯體成熟，大大降低了單位製品的熱損耗，其燒成周期也從過去的90小時，下降為僅僅50分鐘。硅灰石最先引入到釉面磚坯料配方中，使面磚的燒成熱能損耗由3600大卡/公斤，下降為1850大卡/公斤製品。除釉面磚外，硅灰石原料來已擴大了其應用範圍。其節能降耗的效果，已為陶瓷業界人士有目共睹。

造紙級硅灰石粉經過特殊加工工藝后仍能保持其獨特的針狀結構，使添加了硅灰灰石粉的白板紙，提高其白度，不透明度(面層遮蓋度),平整度，平滑度，適應性，減少定量橫差和紙板濕變形，提高印刷適應性，並且可大幅度降低其他各種原材料的使 用量，從總體上降低紙製品成本。

陶瓷級硅灰石粉在陶瓷原料中加入適量的硅灰石粉，可以大幅度降低燒成溫度，縮短燒成時間，實現低溫快速一次燒成。大量節約燃料，明顯降低產品成本；同時提高產品的機械性能、減少產品的裂縫和翹曲、增加釉面光澤、提高胚體強度，進而提高產品的合格率。

硅灰石可制剎車片、陶瓷釉面等，廣泛應用於汽車、冶金、陶瓷、塑料等工業生產中。其中，目前世界上硅灰石消費前景最看好的領域是工程塑料行業，硅灰石作為塑料橡膠工業的填料和補強劑，在工業製成品中越來越多地替代金屬部件，市場對其需求增長迅速。

由於加工方法的改進，超細粒物質的獲得，潛在的新用途正陸續被發現，使硅灰石的用途日漸廣泛。據國外專家預測，未來硅灰石應用領域所佔比例如下：陶瓷工業及有關部門6%；塗料、塑料和裝飾材料22%；石棉替代品5%；El常生活絕緣物品用絕緣陶瓷泡沫12%；建築用絕緣陶瓷泡沫6%；耐火絕緣層陶瓷泡沫2%；鑄造生產用陶瓷泡沫4%；礦渣混凝土砌塊面層塗料3%；造紙生產40%。

具有一種良好的補強性，既可以提高塗料的韌性和耐用性，又可以保持塗料表面平整與及良好的光澤度。而且提高了抗洗刷和抗風化性能，還可減少塗料與油墨的吸油量並保持鹼性，具有抗腐蝕能力。可以得到高質量顏色明亮的塗料，並具有良好的均塗性和抗老化性能。使塗料可以得到更好的機械強度、增加耐久性、增強粘附力和抗腐蝕性能。還有良好的復蓋率、附著力。

具有獨特的針狀纖維，具有良好的絕緣性、耐磨性，以及較高的折光率。是塑料、橡膠製品較好的填充材料。特點與性能：硅灰石粉可以提高衝擊強度、增強流動性以及改善抗拉強度、衝擊強度、線性拉伸及模收縮率。

是一種特殊的針狀結構，同時硅灰石獨有的物理機械效能。大大增強了成品的耐摩擦性、耐熱性。當產品填充到裡面，可以提高摩擦靈活性與及穩定性等特點。

經過特殊加工工藝后仍能保持其獨特的針狀結構，使添加了硅灰灰石粉的白板紙，提高其白度，不透明度（面層遮蓋度），平整度，平滑度，適應性，減少定量橫差和紙板濕變形，提高印刷適應性，並且可大幅度降低其他各種原材料的使用量，從總體上降低紙製品成本。

是一種無毒、無味、無放射性等優點逐漸取代了對人體健康有害的石棉，成為新世紀環保建材的新原料。經過特殊加工工藝后仍能保持其獨特的針狀結構，使添加了硅灰石針狀粉的硅鈣板、防火板等材料的抗衝擊性、抗彎折強度、耐磨強度均大大提高。在建築材料領域，硅灰石將被更加廣泛的應用。

在陶瓷原料中加入適量的硅灰石粉，提高產品的合格率。

世界硅灰石資源較豐富，資源總量估計在8億t以上，但分佈很不均衡。目前僅有20多個國家發現硅灰石礦床，主要分佈於亞洲的中國、印度、哈薩克、烏茲別克、塔吉克和美洲的墨西哥、美國等國，探明儲量3億t；此外，芬蘭、土耳其、納米比亞、南非、蘇丹、加拿大和南斯拉夫等國也發現了硅灰石礦床。

中國和印度是世界上硅灰石資源最豐富的國家。雖然中國硅灰石地質找礦工作起步較晚，但自1975年開始，20年來已取得很大進展，在17個省、自治區發現礦產地百餘處，估計資源量近2億t。截至1996年底止，在14個省、自治區中已有探明儲量的礦產地31處，保有礦石儲量13265萬t，位居世界前列。保有儲量最多的是吉林省，佔全國總保有礦石儲量的40%；其餘依次為雲南、江西、青海、遼寧4省，共佔全國保有礦石儲量的49%；浙江、湖南、安徽、內蒙古、廣東5省區共佔全國保有儲量的10%；江蘇、廣西、湖北、黑龍江4省區共佔全國保有礦石儲量的1%。

在全國保有儲量的31個礦產地中，保有礦石儲量據其品位換算成礦物儲量后，按全國礦產儲量委員會《硅灰石地質勘探規範》(試行)中硅灰石礦床規模劃分標準，屬於特大型礦的6處，大型礦12處，中型礦5處，小型礦8處。其中：已開採利用的礦產地18處，包括特大型礦4處、大型礦8處、中型礦2處、小型礦4處，共計佔用保有礦石儲量7661萬t，佔全國保有礦石儲量的58%；可供近期利用的礦產地10處，包括特大型礦2處、大型礦3處、中型礦1處、小型礦4處，共計保有礦石儲量4816萬t，佔全國保有礦石儲量的36%；由於與其他礦產共生而難以採選及開採條件差等原因，近期難以利用的礦產地有3處，包括大型礦1處、中型礦2處，共計保有礦石儲量788萬t，佔全國保有礦石儲量的6%。

硅灰石的生產方法主要有以下幾種：第一，由氧化鈣和二氧化硅在高溫下煅燒熔融而成；第二，在氫氧化鈣與硅膠按摩爾比為1∶1的混合物150～200mg中，加入5mL的電導水，用銀內襯高壓釜，在200℃下處理10日或在180℃下處理14日後，過濾，用丙酮洗滌，風乾，就可製得石硅鈣石(CaO·SiO2·16H2O)。如果將此化合物加熱至800℃以上，即脫水而轉化為β-CaSiO3；第三，利用α-CaSiO3的冷卻進行製備，在純固態下α-CaSiO3向β-CaSiO3轉移是困難的，即使相當慢的冷卻，也很難使轉化進行。因此，往α-CaSiO3中加入其重量幾分之一左右的偏釩酸鈣Ca(VO3)2為助熔劑，在800～900℃時加熱數日，用水和稀鹽酸萃取除去釩酸鹽，即可製得β-CaSiO3；第四，將純石英與碳酸鈣按CaO/SiO2為1∶1(摩爾比)混合，放入鉑坩堝中於1500℃以上充分熔融。硅灰石的儲藏條件主要是：要確保儲藏器密封，工作間有良好的通風或排氣裝置，並置於陰涼、乾燥處。

我國的硅灰石產量和出口量均居世界第一位。我國硅灰石行業年產量55萬t，產品出口到日本、韓國及東南亞等亞洲國家和德國、西班牙等歐洲國家，出口量達20萬t，占國際市場的70%。我國硅灰石產品出口的主要市場在歐洲，出口量約l5萬t/a。出口日本及韓國的產品主要是超細針狀粉。硅灰石行業實現了整體盈利，但利潤仍很低，特別是人民幣升值及出口退稅率由8%降為0，壓縮了企業的利潤空間，加之採礦准人項目增多，費用增大，採礦與加工成本提高，這些給企業盈利帶來了不小的壓力。因此，專家預測，2007年硅灰石產品的價格將有小幅提升，出口日本和韓國的產品價格漲幅約為5%～8%。

2010年硅灰石需求量為50萬t。由於國內外硅灰石市場需求增長勢頭不減，價格逐步提高，一些國際大公司高度關注我國的市場和資源優勢，試圖以合資、併購等方式搶佔我國的優質硅灰石資源，進而壟斷市場。國內企業及資源所屬地區的政策部門，要審慎對待外資的介入，合理、妥善地利用資源，確保行業和企業的健康發展。