硅藻土(diatomite)是一种硅质岩石,是被称之为硅藻的单细胞植物死亡后经过1至2万年左右的堆积期而形成的一种化石性的硅藻堆积土矿床。 其化学成分以水合SiO2为主,可用SiO2·nH2O表示,其次是粘土矿物—水云母、高岭石和矿物碎屑。SiO2·nH2O通常占80%以上,最高可达94%。优质硅藻土的氧化铁含量一般为1~1.5%,氧化铝含量为3~6%。硅藻土的密度1.9—2.3g/cm3, 堆密度0.34—0.65g/cm3, 比表面积40—65㎡/g, 孔体积0.45—0.98cm³/g, 吸水率是自身体积的2—4倍,熔点1650℃—1750℃,在电子显微镜下可以观察到特殊多孔的构造。
硅藻土的颜色为白色、灰白色、灰色和浅灰褐色等,有细腻、松散、质轻、质软、多孔、吸水性和渗透性强的性质,是热、电、声的不良导体,化学稳定性高。工业上常用来作为保温材料、过滤材料、填料、研磨材料、水玻璃原料、脱色剂及硅藻土助滤剂,催化剂载体等。由于它具有一些独特的性能,如:多孔性、较低的密度、较大的比表面积、相对的不可压缩性及化学稳定性,在通过对原土的粉碎、分选、煅烧、气流分级、去杂等加工工序改变其粒度的分布状态及表面性质后,可适用于涂料油漆添加剂等多种工业产品。
硅藻土粉在铸造涂料上的应用
硅藻土因为其多孔性、吸附性、隔热性以及化学稳定性等独特性能,在离心铸管涂料、金属型涂料、消失模涂料以及铸铁防脉纹涂料等产品上有着重要应用。
1, 离心铸管涂料:热型法生产离心铸造铁素体球墨铸铁管时, 使用以硅藻土为主要骨料的绝热涂料,可以有效地调整铸型型腔表面的热阻,控制和减缓充型铁液的凝固冷却速度,保证铸管获得所要求的铸态组织和力学性能。
2, 金属型保温涂料:金属型涂料是影响金属型寿命、铸件质量以及生产效率的重要因素,要求涂料具有良好的保温性能、蓄气性能和低的发气性,以增强金属液体的流动性,调整和减缓铸件的凝固速度,并利于形内气体的排除。相对于石英粉等其它骨料的涂料,硅藻土涂料的热导率最低,涂层绝热效果最好,可以有效地减缓金属液体的冷却和凝固速度,从而使低熔点合金的充型能力增强。同时硅藻土的微观结构呈多孔特征,具有一定的蓄气作用,可有效防止铸件内气孔的产生。硅藻土有效地改善了涂料的绝热性能,可以防止或减弱高温金属液体对金属模具表面的氧化和溶蚀,降低模具的工作温度和热应力,从而提高模具的使用寿命。
3, 有色合金及黑色金属消失模涂料:铝合金等低熔点有色合金由于熔点低,浇注温度低, 充型能力差, 若冷却过快,易导致浇不足和冷隔缺陷,所以要求其消失模铸造涂料的保温性较好。硅藻土涂料能够满足这一要求。另外,EPC泡沫在浇注时气化分解,产生大量气体,容易产生增碳和气孔等缺陷。硅藻土本身的多孔结构有较强的吸附作用,可以减少碳缺陷;叶腊石粉与硅藻土配合使用时,其粉料嵌入硅藻土颗粒内部,防止了粉料颗粒的聚集长大,进而使粉料颗粒之间形成较多的气体通道,从而使得涂层高温透气性提高。硅藻土的这一特性也可以应用于铸铁甚至铸钢消失模涂料。
4, 铸铁砂型涂料:硅藻土独特的隔热性能可以使涂层延缓高温铁水对砂型砂芯的热冲击,可以像叶腊石、云母粉等隔热材料那样,有效地减少脉纹缺陷。有文献报道将硅藻土与其它材料一起配合使用,利用其隔热性能而起到防粘砂的效果。但是硅藻土本身的耐火度较低,在铸铁涂料中必须与其它高耐火度骨料配合使用,除了起到一定的隔热效果外,主要是促进耐火骨料的烧结,形成致密的烧结层,屏蔽气体和有害元素向金属液体里渗透。
硅藻土的预加工处理:硅藻土必须经过焙烧和粉碎才能用作铸造涂料的骨料。
硅藻土的焙烧:硅藻土的主相蛋白石是含水的二氧化硅,含有3-8%的结合水,并含有一些有机物。因此作为铸造涂料骨料的硅藻土必须经过焙烧以去除结合水和有机物。
硅藻土原土在800度以下焙烧时,灼烧减量较大,物相无变化,900度开始结晶,1200度以上则发生烧结,不再是多孔结构并失去绝热性能,因此硅藻土的合适焙烧温度为800-850度,以去除结合水和有机物并保持其绝热性能。
硅藻土的粉碎加工:与其它矿物不同,硅藻土具有特殊的孔洞结构,如果采用传统的球磨粉碎工艺则容易造成硅藻骨架中的空隙被破坏和阻塞,失去其绝热和吸附功能。实践表明,最适合的加工方法是气流粉碎(超音速气流粉碎机),既能使粉料颗粒明显变细,又能保持其微观多孔结构。
硅藻土粉的采购:有文献推荐,从化学成分、形态、理化特性和矿物组成全面分析,长白硅藻土是国产硅藻土中SiO2含量最高、杂质含量最少、耐热性最好、孔隙率高的优质硅藻土原矿。此外云南也是国内优质硅藻土的主要产区。常用耐火粉料(包括辅助粉料)的成分、特性和作用及选用方法:
“针对铸造涂料应该关注其粉料的哪些物化性质? 这些性质是怎样影响涂料性能的?如何根据这些指标(包括化学成分和矿物组成)判断耐火粉料质量? 如何解读耐火材料的质检报告?” ---- 请参阅: 耐火粉料综述
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