阅读说明：本技术 一种高纯硅灰石纤维的可控制备方法 (Controllable preparation method of high-purity wollastonite fiber ) 是由 丁文金 陈秋菊 孙红娟 彭同江 于 2019-08-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种高纯硅灰石纤维的可控制备方法,包括如下步骤：1)将硅灰石纤维进行粉磨,获得粉末原料；2)将步骤1)获得的粉末原料与浸出助剂进行配料,并置于带搅拌的反应容器中反应,待反应完成后将反应产物固液分离得到固体反应产物和滤液；3)将步骤2)得到的固体反应产物与水进行配料,并添加一定量的分散剂,在液体状体下进行筛分,获得不同粒径的固体产物,将获得的固体产物分别干燥,得到不同长径比的高纯硅灰石纤维。该硅灰石纤维材料具有白度高、补强性能好等特性,可应用于造纸、陶瓷、水泥、橡胶、塑料等行业。(The invention relates to a controllable preparation method of high-purity wollastonite fiber, which comprises the following steps: 1) grinding wollastonite fibers to obtain a powder raw material; 2) mixing the powder raw material obtained in the step 1) with a leaching aid, placing the mixture into a reaction container with a stirrer for reaction, and after the reaction is finished, carrying out solid-liquid separation on a reaction product to obtain a solid reaction product and a filtrate; 3) mixing the solid reaction product obtained in the step 2) with water, adding a certain amount of dispersant, sieving under a liquid state to obtain solid products with different particle sizes, and respectively drying the obtained solid products to obtain the high-purity wollastonite fibers with different length-diameter ratios. The wollastonite fiber material has the characteristics of high whiteness, good reinforcing performance and the like, and can be applied to industries such as papermaking, ceramics, cement, rubber, plastics and the like.)

一种高纯硅灰石纤维的可控制备方法

技术领域

本发明涉及一种高纯硅灰石纤维的可控制备方法，具体涉及一种提取硅灰石纤维并控制纤维长径比的方法，属于无机功能材料领域。

背景技术

硅灰石是一类具有高折射率、长纤维结构的功能矿物材料，具有良好的绝缘性和介电性能、良好的热稳定性及尺寸稳定性、优异的力学补强效果等优点，广泛应用于涂料、塑料、橡胶、造纸、陶瓷等领域。

天然产出的硅灰石往往伴随产生有碳酸盐等影响硅灰石品质的杂质，由于硅灰石具有纤维形貌，且与方解石具有相似的选矿特性，常用的矿物加工方法很难将碳酸盐等杂质从硅灰石原矿中去除。

天然产物的硅灰石长径比不一，不利用硅灰石的选择性应用，实现硅灰石纤维的可控制备有利于硅灰石纤维材料的阶梯型应用，提高硅灰石纤维材料整体利用的附加值。

综上所述，本发明提供了一种以天然硅灰石为原料、成本低廉、操作简单的提纯硅灰石并调控硅灰石纤维长径比的新方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺简单、成本低廉的提纯硅灰石并调控其长径比的方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种高纯硅灰石纤维的可控制备方法，包括的步骤如下：

1）将天然硅灰石原料进行粉磨，得到平均粒度为40-80目的硅灰石粉体；

2）将步骤1）所得的硅灰石粉体与助剂混合，置于带搅拌的反应容器中，在常压、室温-100 ℃条件下反应30-120 min，得到反应产物；

3）将步骤2）所得到的反应产物抽滤、洗涤，得到固体产物与滤液；

4）取一定质量的步骤3）所得到的反应产物，加入一定量的水与分散剂，充分搅拌，在常压、室温-150 ℃条件下筛分，得到不同粒径的固体产物；

5）将步骤4）所得产物分别洗涤、干燥，得到不同长径比的高纯硅灰石纤维材料；筛分滤液可循环利用。

上述步骤1）中所述天然硅灰石原料中硅酸钙的含量大于90%；步骤2）中助剂为醋酸、盐酸和草酸中的一种或几种；助剂的浓度为0.1-3 mol/L；浸出助剂的添加量为3-25mL/g。

上述步骤4）中所述水的添加量为5-30 mL/g；分散剂为磺酸钠、腐殖酸钠中的一种或几种，分散剂的添加量为固体产物质量的1%-10%。

采用上述方法制备的硅灰石纤维中硅酸钙的含量98%以上，纤维的长径比可控，白度95以上。

采用本发明方法制备不同长径比的高纯硅灰石纤维材料，其有益效果如下：1）本发明所用原料为天然硅灰石，原料易得；2）整个工艺在低温、常压下进行，较为安全；3）分散剂可循环利用；5）以本发明所述方法在降低化学助剂用量、缩短生产周期的前提下，所制备的硅灰石纤维材料的纯度能达到98%以上、白度95以上、长径比可控。

具体实施方式

本发明一种高纯硅灰石纤维的可控制备方法，包括如下步骤。

1）将天然硅灰石原料进行粉磨，得到平均粒度为40-80目的硅灰石粉体；

其中，步骤1）中所述天然硅灰石原料中硅酸钙的含量大于90%。

2）将步骤1）所得的硅灰石粉体与助剂混合，置于带搅拌的反应容器中，在常压、室温-100 ℃条件下反应30-120 min，得到反应产物；

其中，步骤2）中助剂为醋酸、盐酸和草酸中的一种或几种；助剂的浓度为0.1-3 mol/L；浸出助剂的添加量为3-25 mL/g。

3）将步骤2）所得到的反应产物抽滤、洗涤，得到固体产物与滤液。

4）取一定质量的步骤3）所得到的反应产物，加入一定量的水与分散剂，充分搅拌，在常压、室温-150 ℃条件下筛分，得到不同粒径的固体产物；

其中，步骤4）中所述水的添加量为5-30 mL/g；分散剂为磺酸钠、腐殖酸钠中的一种或几种，分散剂的添加量为固体产物质量的1%-10%。

5）将步骤4）所得产物分别洗涤、干燥，得到不同长径比的高纯硅灰石纤维材料；筛分滤液可循环利用。

采用上述方法制备的硅灰石纤维中硅酸钙的含量98%以上，纤维的长径比可控，白度95以上。

下面通过具体实例对本发明的技术方案作进一步的详细说明。

实例1：

本实施例中的硅灰石的主要化学成分为，以重量百分比计：CaO46%，SiO₂52%，其他2%；具体工艺过程如下：

1）取上述50目硅灰石粉末100g，配置0.1 mol/L的盐酸溶液830 mL，然后将硅灰石粉末倒入盐酸溶液中，在室温下搅拌反应55 min，待反应完成后抽滤得到滤液和固体反应物；

2）取上述固体反应产物50克，加入自来水650 mL，并加入十六烷基苯磺酸钠8克，在100℃下搅拌均匀后筛分；得到不同粒径的硅灰石纤维，将产物分别洗涤，烘干，得到不同长径比的高纯硅灰石纤维；

3）上述所得硅灰石纤维材料中硅灰石的含量99.6%，长径比可控。

实例2

本实施例中的硅灰石的主要化学成分为，以重量百分比计：CaO48%，SiO₂50%，其他2%；具体工艺过程如下：

1）取上述60目硅灰石粉末80g，配置0.1 mol/L的乙酸溶液760 mL，然后将硅灰石粉末倒入乙酸溶液中，在75 ℃下搅拌反应85 min，待反应完成后抽滤得到滤液和固体反应物；

2）取上述固体反应产物60克，加入自来水540 mL，并加入十六烷基苯磺酸钠3克，十六烷基硫酸钠2克，在80 ℃下搅拌均匀后筛分；得到不同粒径的硅灰石纤维，将产物分别洗涤，烘干，得到不同长径比的高纯硅灰石纤维；

3）上述所得硅灰石纤维材料中硅灰石的含量98.7%，长径比可控。