据不完全统计,2016年国内碳酸钙消费量超过1500万吨(不包括脱硫与饲料级),长石、石英、高岭土、膨润土及其它粘土矿物超过3000万吨,炭黑、白炭黑超过800万吨,再加上其它各种有机与无机、天然与人造的功能化填料总需求超过6000万吨,随着材料绿色化、复合化、功能化的发展趋势,填料的用量将越来越大。根据初步调研分析和技术评估以及后续研发展望,未来5年内粉煤灰可按10-20%的比例逐步替代各种常规天然或人造填料,总容量将达500-1000万吨。碳酸钙作为常用化工填料,应用面广量大,价格低廉,细度以10微米以细为主,吨价格平均重钙约1000元,轻钙约1200元。同细度的粉煤灰超细微珠替代碳酸钙,各种制品的各项性能指标均有提高,成本下降明显,在深色制品领域替代碳酸钙潜力巨大。
粉体表面改性是指用物理、化学、机械等方法对矿物粉体表面进行处理,根据应用的需要有目的地改变粉体表面的物理化学性质或赋予其新的功能,以满足现代新材料、新工艺和新技术发展的需要。对于非金属矿加工与应用来说,表面改性是较重要的深加工技术之一。
表面改性矿物粉体的主要应用领域是有机/无机复合材料、无机/无机复合材料、功能材料等。
1、在塑料、橡胶、胶黏剂等高分子材料及高聚物基复合材料领域中,非金属矿物填料,如轻质碳酸钙和重质碳酸钙、高岭土、滑石、氢氧化铝、氢氧化镁、石英、硅藻土、白炭黑、云母、硅灰石、叶蜡石、石棉、玻璃微珠等,不仅可以降低材料的生产成本,还能提高材料的硬度、刚性或尺寸稳定性,改善材料的力学性能,赋予材料某些特殊的物理化学性能,如耐腐蚀性、耐候性、阻燃性和绝缘性等。但由于无机粉体填料与基质.即有机高聚物的表面或界面性质不同,相容性较差,难以在基质中均匀分散,直接或过多地填充往往容易导致材料的某些力学性能下降以及易脆化等缺点。因此,除了粒度和粒度分布的要求之外,还需要对无机粉体填料表面进行改性,以改善其表面的物理化学特性,增强其与基质,即有机高聚物或树脂的相容性,以改善其在有机基质中的分散性,提高材料的机械强度及综合性能。表面改性是无机填料由一般增量填料变为功能性填料所必需的加工手段之一,同时也为高分子材料及有机/无机复合材料的发展提供了新的技术方法,这是表面改性粉体较主要的应用领域之一。
2、涂料的着色颜料和体质颜料,如钛白粉、锌钡白、氧化锌、碳酸钙、碳酸钡、重晶石、石英粉、白炭黑、云母、滑石、高岭土、氧化铝等多为无机粉体,为了提高其在涂料基料中的分散性,要对其进行表面改性,以改善其表面的湿润性,增强与基体的结合力和与其他原料的配伍性。在新发展的具有电、磁、声、热、光、抗菌、防霉、防腐、防辐射、特种装饰等功能的所谓特种涂料中的填料和颜料,不仅要求粒度超细,而且要求具有一定的“功能”。因此,需要对其进行表面处理。此外,为提高某些颜料的耐候性、耐热性以及遮盖力和着色力等,用一些性能较好的无机物包覆之,如用氧化铝、二氧化硅包覆钛白粉可改善其耐候性等性能。
许多高附加值产品要求有良好的光学效应和视觉效果,使制品更富色彩。这就需要对一些粉体原料进行表面处理,使其赋予制品良好的光泽和装饰效果。如白云母粉经氧化钛、氧化铬、氧化铁、氧化锆等金属氧化物进行表面改牲后用于化妆品、塑料制品、浅色橡胶、普通涂料、特种涂料、皮革等,可赋予这些制品珠光效应,显著提高了这些产品的价值。
山东埃尔派通过对球磨机衬板、研磨体、出料装置等进行重新设计及排列组合,使传统球磨机改造升级成超细专用球磨机,以及配套专用超细分级系统,在合理的配方下,利用低成本加工与多固废协同激发技术,使粉煤灰、矿渣、钢渣、炉底渣、脱硫石膏等工业固废变成具有高附加值高强高性能的复合矿物外加剂产品。从而大大提高固废加工利用的附加值和消纳量,并使水泥、混凝土的成本降低、性能提高。