絹云母的開發(fā)利用

絹云母的開發(fā)利用雷蕓;袁繼祖;高惠明【摘要】綜述了絹云母的礦物學(xué)特征、命名、選礦及其在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用.【期刊名稱】《武漢工程大學(xué)學(xué)報(bào)》【年(卷)，期】2004(026)001【總頁(yè)數(shù)】3頁(yè)(P56-58)【關(guān)鍵詞】絹云母;結(jié)構(gòu)特點(diǎn);選礦;應(yīng)用【作者】雷蕓;袁繼祖;高惠明【作者單位】武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，湖北，武漢,430070;武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，湖北，武漢,430070;武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，湖北，武漢,430070【正文語(yǔ)種】中文【中圖分類】TD970引言我國(guó)絹云母資源豐富，絹英巖和絹英片巖礦石廣泛分布于陜西、安徽、湖北、福建、四川、內(nèi)蒙古、臺(tái)灣等省區(qū).絹云母具有一系列的優(yōu)異的物理化學(xué)特性，細(xì)鱗片狀及明顯滑感的夕卜表特征，具強(qiáng)絲絹光澤和適度光透射率與遮蓋率的光學(xué)性質(zhì)，抗壓、抗磨、抗剪切的力學(xué)性能，抗酸、抗堿的化學(xué)穩(wěn)定性以及良好的熱學(xué)性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)等，使絹云母不僅廣泛應(yīng)用于涂料、塑料、橡膠、造紙和化妝等工業(yè)領(lǐng)域，還可以用于建筑、鉆井、電焊等眾多領(lǐng)域［1］.由于我國(guó)絹云母的開發(fā)利用起步較晚，因而我國(guó)絹云母的應(yīng)用范圍小，深加工產(chǎn)品少，潛在的價(jià)值尚未開發(fā)出來(lái).應(yīng)加強(qiáng)重視絹云母的原料加工，包括深加工技術(shù)的研究，加強(qiáng)絹云母的應(yīng)用研究與推廣，使我國(guó)的絹云母資源得到更合理的開發(fā)利用.1絹云母的礦物學(xué)名稱、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)絹云母一般暫放在云母族中，礦物種的劃分及命名一直沒有確切的標(biāo)準(zhǔn)，因而它形成了一個(gè)不太確切的礦物學(xué)名稱.我國(guó)一般把它稱為云母粘土礦物，俗稱絹云母、絹英巖、伊利石絹英巖或歸于伊利石或水云母礦物.楊雅秀等［2］稱水云母礦物包括通常所說(shuō)的絹云母、水白云母、水鈉云母、水云母、伊利石等礦物.方鄴森等［3］認(rèn)為：絹云母在晶體結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成上和白云母無(wú)差異，但由于它顆粒細(xì)、極易水化，水化后通常較白云母含H2O高，含K2O略低.水云母是云母族礦物水化的產(chǎn)物，水化弱的，性質(zhì)類似云母；水化強(qiáng)的則較云母貧鉀富水.絹云母一水云母系列礦物是指絹云母、水云母及兩者的過(guò)渡型礦物.地質(zhì)文獻(xiàn)中，通常把水云母作為伊利石的同義詞.趙杏緩等［4］指出，細(xì)鱗片狀的白云母呈絲絹光澤，這種白云母稱絹云母.綜上所述，我國(guó)把絹云母這種礦物，歸于伊利石、水云母或細(xì)鱗片狀白云母.最近國(guó)際礦物學(xué)會(huì)的新礦物和礦物命名委員會(huì)云母分會(huì)在〃云母的命名”中，投票表決放棄水云母名稱的亞族，并代之以層間陽(yáng)離子虧損云母或縮寫為層間虧損云母;云母分會(huì)發(fā)現(xiàn)伊利石作為一個(gè)系列名稱，可以有相當(dāng)大的成分變化；應(yīng)舍棄絹云母(pycnophllitepyknophyllit)名稱，推薦使用"細(xì)粒白云母或伊利石”(fine-grainedmuscoviteorillite)［5］.因而我們可以用白云母、伊利石的結(jié)構(gòu)來(lái)研究絹云母的結(jié)構(gòu)特點(diǎn).白云母(muscovite)類礦物是2:1型層狀硅酸鹽礦物.結(jié)構(gòu)單元由二個(gè)相向排列的四面體片（TS）和夾于其間的一個(gè)八面體片（OS）組成的，層間有一價(jià)陽(yáng)離子的10?鋁硅酸鹽，白云母是典型的二八面體云母礦物、電荷臨界值為0.85.電鏡分析其形態(tài)絕大部分為片狀、細(xì)鱗片狀，晶體構(gòu)造屬層片狀構(gòu)造，001解理極完全，沿解理面可剝成極薄的薄片，薄片富彈性、可繞曲.伊利石（illite）（系列名稱）屬層間虧損的二八面體云母.伊利石的結(jié)構(gòu)式為：（K,Na,Ca）2（Al,Fe,Mg）4（Si,Al）8O20（OH）4?nH2O.由理論結(jié)構(gòu)式可以看出：層間的K+可被Na+或Ca2+置換，因而伊利石與云母相比層間K+相對(duì)少一些，由于K+半徑的大小與晶層面上氧原子形成六邊網(wǎng)格半徑相當(dāng)，因而晶層間結(jié)合牢固，不易發(fā)生膨脹；四面體和八面體都產(chǎn)生陽(yáng)離子置換，從而形成變種.伊利石一般含K2O6.3%（云母為10%~11.5%），含H2O7.5%（云母為4.2%），所以有人把伊利石叫做貧鉀富水的粘土云母.綜上所述，絹云母（sericite）可認(rèn)為是一種多硅、貧鉀、富水的粘土云母.絹云母的化學(xué)式為：KA12[AlSi3O10]（OH）2，晶格中微混有少量的Fe、Na、Mg、Cr、V等元素，一般含SiO248%~55%,A12O328%~36%,K2O6%~10%,Fe2O30.5%~3%.在本文中仍以我國(guó)習(xí)稱絹云母（伊利石）來(lái)綜述其開發(fā)利用.2絹云母選礦及深加工絹英巖和絹英片巖是我國(guó)絹云母資源的主要類型，由絹云母和石英及少量長(zhǎng)石、高嶺石以及含鐵雜質(zhì)等礦物組成.絹云母選礦的目的是除去脈石礦物，富集絹云母.絹云母的選礦工藝根據(jù)礦石的具體的礦物組成和產(chǎn)品質(zhì)量要求確定.一般采用重選，浮選或重浮聯(lián)合流程.絹云母的深加工是為了適應(yīng)用戶對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量要求，提高絹云母的純度、白度、細(xì)度、徑厚比以及表面修飾改性.絹云母需經(jīng)提純、除鐵（漂白等）、剝片分級(jí)、表面改性、材料復(fù)合制備工藝進(jìn)行深加工[6~10].絹云母加工主要根據(jù)應(yīng)用部門對(duì)絹云母的質(zhì)量要求以及研究開發(fā)絹云母的新用途而采取不同的工藝.隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和市場(chǎng)情況的變化，對(duì)絹云母的性能要求越來(lái)越高，只有高度重視絹云母礦物的加工技術(shù)，才能適應(yīng)產(chǎn)品的性能要求，適應(yīng)市場(chǎng)需求3絹云母的應(yīng)用3.1陶瓷工業(yè)絹英巖是我國(guó)陶瓷工業(yè)，尤其是南方各瓷廠所習(xí)用的傳統(tǒng)陶瓷礦物原料.其主要礦物成分為石英和絹云母，有的還含有少量高嶺石和長(zhǎng)石，微量碳酸鹽、蒙脫石、綠泥石等.主要化學(xué)成分是SiO2、Al2O3和K2O、Na2。.由于它具有單獨(dú)成瓷的基本成分和生產(chǎn)工藝條件，故俗稱為瓷石.當(dāng)瓷石蝕變和風(fēng)化程度較深時(shí)，除發(fā)生絹云母化外，常生成若干量高嶺石，使之具有較高的耐火度，可以作瓷坯的基本原料，稱為高溫瓷石；若蝕變和風(fēng)化程度淺時(shí)，由于部分長(zhǎng)石尚未絹云母化，因而常含有少量長(zhǎng)石，此時(shí)耐火度較低，可作釉料和低溫瓷胎配料，稱為低溫瓷石.采用絹英巖和絹英片巖生產(chǎn)釉面磚，素?zé)郎囟瓤山档?50~170°C，電耗降低約三分之一，節(jié)能效果十分明顯.3.2造紙工業(yè)絹云母在造紙可作填料和涂料，特別是使用絹云母作涂料，紙張顏色亮白，反紫外線能力強(qiáng)，長(zhǎng)久存放不易泛黃.日本學(xué)者研究了絹云母鱗片對(duì)造紙性能影響，研究認(rèn)為絹云母作填料，粒度對(duì)紙張斷裂強(qiáng)度、平滑度和緊度的影響較為明顯，而填料的形狀則沒有影響.長(zhǎng)春造紙廠用吉林的伊利石，寧波白紙板廠使用浙東伊利石絹云母作了涂布試驗(yàn)，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到工業(yè)要求.以絹云母礦為原料的造紙涂料的工藝流程為：絹云母原料一清洗一破碎一細(xì)磨一除渣一分級(jí)一漂白一改性一脫水一造紙涂料產(chǎn)品.最終產(chǎn)品要求，一般白度＞85%,粒度＜10|jm,其中-2|jm＞85%以上.3.3化工及化肥工業(yè)伊利石絹云母是富鋁富鉀粘土，可用于化工及化肥工業(yè)[11].伊利石粘土可合成分子篩，并從廢液中提取鉀.合成分子篩試驗(yàn)工藝流程:天津化工研究設(shè)計(jì)院等開發(fā)出伊利石化學(xué)加工綜合利用的工藝路線，生產(chǎn)有活性硅粉、硫酸鋁、鉀氮肥、活性氧化鋁產(chǎn)品質(zhì)量：鉀氮肥K2O>11%,N含量〉14%；鉀明磯，食用級(jí)；硫酸鋁，工業(yè)一級(jí)；活性硅粉，達(dá)到企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；氫氧化鋁，無(wú)定形態(tài)，純度>99.5%，比表面積>200m3/g，并于1995年11月建成了一套5000t/a的工業(yè)裝置，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益十分顯著.3.4化妝品填料由于絹云母礦物細(xì)膩滑感強(qiáng)，分散性好，附著力強(qiáng)，能與水和甘油等均勻混合，并且具有絲絹光澤，抗紫外線等性能，是化妝品，乳液、膏霜、樸粉、粉并等各類化妝品的優(yōu)質(zhì)原料.絹云母質(zhì)地細(xì)膩，富有彈性，光澤度合適，白度高，能滿足高品級(jí)美容化妝品的特殊要求.例如，作粉并試驗(yàn)，絹云母柔軟滑爽、富于彈性、易于粉撲涂擦，敷粉后皮膚具有天鵝絨般的平滑感；絹云母的鱗片結(jié)構(gòu)能反射紫外線，因而加入防曬膏中能抵御紫外線，防止皮膚曬黑.絹云母還是指甲油、唇膏和眼膏的珠光劑以及牙膏的添加劑.化妝品中對(duì)絹云母的質(zhì)量要求：白度〉85%,SiO2<50%，平均粒徑5pm,含As<10x10-6,Pb<(30~40)x10-6,Cd<1x10-6.3.5涂料工業(yè)絹云母粒度細(xì)，分散性好和附著性好，非常適合于作油漆涂料的添加劑.杭州油漆廠FD3-1酚醛調(diào)和漆中用伊利石絹云母可全部代替立德粉，產(chǎn)品質(zhì)量符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，成本可下降10%；在白色醇酸調(diào)和漆中可部分代替立德粉鈦白粉使產(chǎn)品成本大幅度下降.絹云母可作涂料，主要有建筑物正面涂料，防污涂料，防輻射涂料和航天器熱控涂料等.3.6白色顏料絹云母上包覆一定量的二氧化鈦，制備成涂鈦伊利石絹云母白色顏料.伊利石絹云母涂鈦工藝流程：細(xì)鱗片伊利石絹云母表面上涂覆一定量二氧化鈦，部分代替昂貴的鈦白粉顏料.涂鈦后的白度、白色度提高，可與鈦白粉相當(dāng).涂鈦產(chǎn)品的平均粒徑為0.9pm，吸油率56%~73%，紫外線透過(guò)率小于10%.涂鈦伊利石絹云母是一種代替鈦白粉的白色顏料，它集填料和鈦白粉于一體，因而使用于熱塑性和化妝品時(shí)可簡(jiǎn)化工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本.用于化妝品中可有效阻擋紫外線，是防曬化妝品的優(yōu)質(zhì)原料，涂鈦絹云母是一種很有應(yīng)用前景的產(chǎn)品.3.7塑膠工業(yè)等補(bǔ)強(qiáng)填料絹云母導(dǎo)熱性能低，電絕緣性高，回彈力高，機(jī)械性能優(yōu)良，化學(xué)穩(wěn)定性好，耐酸堿、耐老化和分散性能好，易于混煉等，經(jīng)超細(xì)改性后可作為補(bǔ)強(qiáng)填料[13].絹云母可替代補(bǔ)強(qiáng)炭黑、白炭黑、立德粉、玻璃纖維、石棉、玻璃鱗片等中高檔增強(qiáng)填料或與之配合應(yīng)用，改善加工工藝，提高制品質(zhì)量，降低成本.可廣泛用于橡膠，塑料，輪胎，高分子復(fù)合材料、防水卷材等工業(yè)領(lǐng)域.試驗(yàn)證明絹英粉是一種防老化增強(qiáng)礦物填料，替代玻璃鱗片研制環(huán)氧樹脂玻璃鋼，用絹英粉代替玻璃纖維、石棉研制酚醛樹脂工程型料，制品質(zhì)量都有大幅度提高.絹云母經(jīng)超細(xì)磨、改性、加溫處理后，可替代30%~50%的白炭黑，作橡膠補(bǔ)強(qiáng)材料制成各種旅游鞋、運(yùn)動(dòng)鞋，其性能穩(wěn)定，膠料流動(dòng)性好，各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，且具有良好的經(jīng)濟(jì)效益.改性的絹云母粉與天然膠、丁苯膠、順丁膠并用于輪胎面膠中作配方，可部分代替中超耐磨炭黑，對(duì)橡膠具有補(bǔ)強(qiáng)作用，可提高橡膠的伸長(zhǎng)率，降低膠料的硬度，可大幅度降低成本.參考文獻(xiàn)：[1]丁浩，鄒蔚蔚.中國(guó)絹云母資源綜合利用現(xiàn)狀與前景[J].中國(guó)礦業(yè)，1996,5(1):14-18.[2]楊雅秀.中國(guó)粘土礦物[M].北京：地質(zhì)出版社，1994.[3]方鄴森，方金滿，劉長(zhǎng)榮.中國(guó)陶瓷礦原料[M].南京：南京大學(xué)出版社，1990.[4]趙杏媛，張有瑜粘土礦物與粘土礦物分析[M].北京：海洋出版社，1990.[5]MilanRieder.云母的命名[J].礦物學(xué)報(bào)，2001,21:119-218.[6]高惠民.浙江伊利石絹云母礦物漂白試驗(yàn)研究[」].礦山技術(shù)，1996,(1)：7-9.[7]高惠民.安徽廬江絹云母選礦試驗(yàn)研究[J].非金屬礦，2003,(3)：27-28.[8]高惠民.安徽廬江絹云母磁選-漂白試驗(yàn)研究[J].礦產(chǎn)保護(hù)與利用，2003,(4)：22-25.[9]張明，蔣蔚華.安徽滁州絹云母選礦試驗(yàn)研究[J].礦產(chǎn)保護(hù)與利用