沸石是一族含水的堿或堿土金屬鋁硅酸鹽礦物,自五十年代后期日本、美國先后找到沉積沸石礦床以后,沸石才由陳列礦物轉變為工業礦物。世界沸石資源豐富,分布在40多個國家,主要資源國有中國,(數拾億噸)、蘇聯(拾億噸以上)、美國(約拾億噸)、日本(數億噸)。
一、沸石的礦物學特征、理化性能及用途
自然界常見的天然沸石礦物有鈣十字沸石、片沸石、鎂堿沸石、斜發沸石、毛沸石、菱沸石、絲光沸石、濁沸石、方沸石等,分屬等軸、三方、斜方、單斜等晶系。沸石晶體細小,呈柱狀、板狀及菱面體狀,或呈纖維狀、束狀集合體。硬度3.5~5,比重1.92~2.80。沸石巖一般顏色較淺,呈淺綠、淺紅、灰白、肉紅、暗紫和雜色,蠟狀、土狀光澤。沸石具有獨特的內部結構和結晶化學性質,因而擁有多種可供工農業利用的特性,如:離子交換性和交換的選擇性,吸附分離性(篩分性),反應性和催化性,穩定性和耐酸性,以及非線性等溫吸附等。可廣泛應用于建筑業、能源、石油化工、農業、畜禽飼養、環境保護、水產養殖、火箭和導彈工業、冶金、電子、宇宙空間技術、原子能工業、輕工等方面。按用量分,建筑業是其主要應用方面。
二、沸石應用
在化學建材中,主共用于以下兩方面:
1、用于生產建筑涂料(油漆)、顏料
涂料生產中,混合乳化漆與沸石粉,可制備一種能吸附氣味和水分的涂料。用沸石生產的特殊抗腐蝕涂料,特別適用于造船業。沸石細粉中摻入載色樹脂和草酸鹽可生產一種性能優良的對建筑物墻壁起保護和裝飾作用的涂料。利用沸石和珍珠巖可生產一種室內可避免建筑物水份結露的吸水性涂料,將它涂在膠合板上(涂層厚rmm),吸水率可達83帕。干燥的沸石細粉可用于生產防火涂料,含水沸石可用于生產不燃性涂料。聚酣氨地板涂料中摻加沸石成份,可大大提高其存放時間,穩定其使用性能。
沸石不可用于顏料和油漆的生產。沸石經堿性柒料處理,可制得穩定而鮮艷的彩色顏料。利用沸石填料的高流動性和分散性,生產油漆時,往充填劑中摻加沸石可改進顏料的分散性和減少絮凝。
膠合劑或油灰的生產中摻合脫水沸石可提高產品的粘結強度,加快硬化速度,減少氣孔,消除斷裂,并延長產品壽命。
2、用于生產塑料(樹脂)、橡膠
國外也將沸石用作塑料充填劑。利用沸石的吸附性提高聚氯乙烯制品熱穩定性及其它功能。蘇聯在聚氯乙烯樹脂中加入用四氛化碳和甲烷溶劑改性的沸石填料,能吸附因紫外線光照而分解出的抓化氫氣體,降低抓化氫分解速率,提高聚抓乙烯制品的耐光性。氯乙烯樹脂中摻加沸石充填劑,所得產品可混性、著色度、熱穩定性以及加熱變化均良好。將40%絲光沸石添加到密胺甲醛樹脂內,或50%斜發沸石添加到丙烯樹脂內作充填用,能提高產品某些性能。鈣塑材料中用斜發沸石巖粉代替輕質碳酸鈣,可節省能源,提高制品耐化學性、熱穩定性及其它功能。沸石比重比輕質碳酸鈣低0.3~0.4,因而能降低鈣塑制品成本。聚丙烯與沸石混合可制成透明拉伸膜,還是有效的苯乙烯聚合催化劑。
帶有水或含水電介質的沸石分散到樹脂內可改進化合物的抗靜電性。口本將聚氯乙烯樹脂100份、苯二甲酸二辛醋80份、穩定劑2份、硬脂酸鉛1份、沸石100份,混合液在160℃輥煉,壓延成板,其表面電阻為3.8×108Ω-cm,而加碳酸鈣填料之板材表面電阻為1.5%x1013Ω-cm。對于制造防靜電、表面不易吸塵的鈣塑門窗、地板具有現實意義。
斜發沸石可用作橡膠混合物的結構變性處理劑和充填劑,添加鉸型斜發沸石可提高橡膠張力達28%和抗拉強度30%,并且還能改善耐久性和彈性。在硫化橡膠生產過程中摻入鋅取代的A型沸石,可使硫化橡膠具有高抗拉弧度、抗折強度、大伸張強度和低硬度等性能。沸石還可用作橡膠工業的硫化過程的過早硫化的抑制劑,以及橡膠硫化的加速劑。
沸石粉與合成硅酸、瀝青混合可制得一種粉狀瀝青,可作為鋪路、橋梁或家用與工業地板混合瀝青的填料,亦可用作改善廢瀝青混合料和瀝青建筑材料性能的填料。
此外,沸石還用于生產水泥、陶瓷制品、玻璃以及其它建筑材料。