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绢云母矿的开发及利用现状阚雄白（东北大学资源与土木工程学院，辽宁沈阳110819）摘要：综述了绢云母的矿物学特征、命名、选矿、其在各个领域的应用及对其前景的展望。关键词：绢云母；结构特点；选矿；应用0引言在发达国家，绢云母及磨碎云母的应用已非常广泛，且数量与日俱增。特别在美国，年消耗量达全世界的50%以上。主要用于胶粘剂、建筑材料、涂料、塑料、造纸、橡胶、石油钻井等。国际市场销售稳增，价格坚挺，经济效益显著。我国绢云母资源丰富，绢英岩和绢英片岩矿石广泛分布于陕西、安徽、湖北、福建、四川、内蒙古、台湾等省区。绢云母具有一系列的优异的物理化学特性，细鳞片状及明显滑感的外表特征，具强丝绢光泽和适度光透射率与遮盖率的光学性质，抗压、抗磨、抗剪切的力学性能，抗酸、抗碱的化学稳定性以及良好的热学性质、电学性质等，使绢云母不仅广泛应用于涂料、塑料、橡胶、造纸和化妆等工业领域，还可以用于建筑、钻井、电焊等众多领域。由于我国绢云母的开发利用起步较晚，因而我国绢云母的应用范围小，深加工产品少，潜在的价值尚未开发出来。应加强重视绢云母的原料加工，包括深加工技术的研究，加强绢云母的应用研究与推广，使我国的绢云母资源得到更合理的开发利用。1绢云母的归类及结构特点1.1绢云母的归类绢云母一般暂放在云母族中，矿物种的划分及命名一直没有确切的标准，因而它形成了一个不太确切的矿物学名称。我国一般把它称为云母粘土矿物，俗称绢云母、绢英岩、伊利石绢英岩或归于伊利石或水云母矿物。杨雅秀等称水云母矿物包括通常所说的绢云母、水白云母、水钠云母、水云母、伊利石等矿物。方邺森等认为：绢云母在晶体结构和化学组成上和白云母无差异，但由于它颗粒细、极易水化，水化后通常较白云母含H2O高，含K2O略低。水云母是云母族矿物水化的产物，水化弱的，性质类似云母；水化强的则较云母贫钾富水。绢云母--水云母系列矿物是指绢云母、水云母及两者的过渡型矿物。地质文献中，通常把水云母作为伊利石的同义词。赵杏缓等指出，细鳞片状的白云母呈丝绢光泽，这种白云母称绢云母。综上所述，我国把绢云母这种矿物，归于伊利石、水云母或细鳞片状白云母。最近国际矿物学会的新矿物和矿物命名委员会云母分会在:云母的命名中，投票表决放弃水云母名称的亚族，并代之以层间阳离子亏损云母或缩写为层间亏损云母；云母分会发现伊利石作为一个系列名称，可以有相当大的成分变化；应舍弃绢云母名称，推荐使用“细粒白云母或伊利石”。因而我们可以用白云母、伊利石的结构来研究绢云母的结构特点。1.2绢云母的结构特点白云母(muscovite)类矿物是2:1型层状硅酸盐矿物。结构单元由二个相向排列的四面体片（Ts）和夹于其间的一个八面体片（Os）组成的，层间有一价阳离子的10Å铝硅酸盐，白云母是典型的二八面体云母矿物、电荷临界值为0.85。电镜分析其形态绝大部分为片状、细鳞片状，晶体构造属于层片状构造，001解理极完全，沿解理面可剥成，极薄的薄片，薄片富弹性、可绕曲。伊利石（illite）属层间亏损的二八面体云母。由理论结构式可以看出：层间的K+可被Na+或Ca+置换，因而伊利石与云母相比层间K+相对少一些，由于K+半径的大小与晶层面上氧原子形成六边网格半径相当，因而晶层间结合牢固，不易发生膨胀；四面体和八面体都产生阳离子置换，从而形成变种。伊利石一般含K2O6.3%(云母为10%~15%)，含H2O7.5%[(云母为4.2%)，所以有人把伊利石叫做贫钾、富水的粘土云母。综上所述：绢云母可认为是一种多硅、贫钾、富水的粘土云母。在本文中仍以我国习称绢母（伊利石)来综述其开发利用。2绢云母的物理化学性质2.1绢云母的外表特征绢云母的矿物集合体有玫瑰色、肉红色、灰绿色，浅灰紫色、灰、深灰色等。但粉末均为白色，佳者白度可达90(哈特)。而当铁进入晶格后，则使粉末自中带灰，白度随之降低。绢云母呈细鳞片状(一般0。01mm)，并具明显的滑感。2.2绢云母的比重、容积比与硬度绢云母的比重在2.6~3.1之间。常见为2.6~2.8，但有时也小于2.56，这取决于铁。离子进入品格的数量与H2O的含量高低。比重大小与利用有一定关系。一般比重小者为佳。绢云母的容积比在3．4—5．5ml／g之间。一般4ml／g。容积比的大小取决于比重。它们之间呈逆相关关系。容积比与利用有关。特别在化妆品中应用，要求具有较大的容积比。绢云母的莫氏硬度为2⋯3，常见2—2.25。按摆动仪测定为113一174s原苏联测定为103一158s。2.3绢云母的光学性质绢云母具强烈的丝绢光泽透明至半透明。有适度的光透射率和遮盖率，有反射紫外线的能力。上述性质决了绢云母应用的独特性。根据绢云母的光学性质、重折射率等，在红外光谱、X衍射图上可将其与自云母系列中的其他矿物区分。2.4绢云母的力学性质绢云母沿(001)的解理极完全，可剥离成极薄的细鳞片，它耐挠曲并富有弹性。绢云母的抗张、抗压、抗剪强度较大，抗磨强度优于铜附着力强，在水、油类等溶剂中，分散性较好。2.5绢云母的化学稳定性绢云母在冷盐酸中几乎不发生作用，当温度升至300℃时，才发生变化。在10%的H2SO4中，耐酸度为97.87。在30%的H2SO4中，只有于沸腾状态下，才失去约30%的重量。在30%的NaOH溶液中，耐碱度为80.67。这表明绢云母具有良好的耐酸碱的化学稳定性。它在水和空气中不会发生变化。3绢云母选矿及深加工绢英岩和绢英片岩是我国绢云母资源的主要类型。由绢云母和石英及少量长石、高岭石以及含铁杂质等矿物组成。绢云母选矿的目的是除去脉石矿物，富集绢云母。绢云母的选矿工艺根据矿石的具体的矿物组成和产品质量要求确定。由于矿石中绢云母粒度微细，有些类型的矿石组成复杂，因此目前主要采用以重选和浮选为中心的综合方法进行富集提纯。重选方法选别绢云母以绢云母与脉石矿物在赋存粒度和可加工性等方面的差别为依据；浮选方法以绢云母与脉石矿物在成分、晶体结构和表面性能方面的差别为依据。绢云母的深加工是为了适应用户对产品的质量要求：提高绢云母的纯度、白度、细度、径厚比以及表面修饰改性。绢云母需经提纯、除铁、漂白、剥片分级、表面改性、材料复合制备工艺进行深加工。绢云母加工主要根据应用部门对绢云母的质量要求以及研究开发绢云母的新用途而采取不同的工艺。随着科学技术的进步和市场情况的变化，对绢云母的性能要求越来越高。只有高度重视绢云母矿物的加工技术，才能适应产品的性能要求，适应市场需求。4绢云母的应用现状4.1陶瓷工业绢英岩是我国陶瓷工业，尤其是南方各瓷厂所习用的传统陶瓷矿物原料。其主要矿物成分为石英和绢云母，有的还含有少量高岭石和长石，微量碳酸盐、蒙脱石、绿泥石等。主要化学成分是S→O2、Al2O3、K2O、Na2O。由于它具有单独成瓷的基本成分和生产工艺条件，故俗称为瓷石。当瓷石蚀变和风化程度较深时，除发生绢云母化外，常生成若干量高岭石，使之具有较高的耐火度，可以作瓷坯的基本原料，称为高温瓷石；若蚀变和风化程度浅时，由于部分长石尚未绢云母化，因而常含有少量长石，此时耐火度较低，可作釉料和低温瓷胎配料，称为低温瓷石。采用绢英岩和绢英片岩生产釉面砖，素烧温度可降低150~1700C，电耗降低约三分之一，节能效果十分明显。4.2化工及化肥工业伊利石绢云母是富铝富钾粘土，可用于化工及化肥工业[11]伊利石粘土可合成分子筛，并从废液中提取钾。合成分子筛试验工艺流程：原土粉碎→配料→焙烧→酸化→晶化→过滤→洗涤→分子筛产品↓废液→提钾→钾盐天津化工研究设计院等开发出伊利石化学加工综合利用的工艺路线，生产有活性硅粉、硫酸铝、钾氮肥。活性氧化铝。产品质量：钾氮肥K2O11%，N含量14%；钾明矾，食用级；硫酸铝，工业一级；活性硅粉，达到企业标准；氢氧化铝，无定形态，纯度99.5%，比表面积200m3/g，并于1995年11月建成了一套5000t/a的工业装置，社会效益和经济效益十分显著。4.3化妆品填料由于绢云母矿物细腻滑感强，分散性好，附着力强，能与水和甘油等均匀混合，并且具有丝绢光泽，抗紫外线等性能，是化妆品、乳液、膏霜、扑粉、粉饼等各类化妆品的优质原料。绢云母质地细腻，富有弹性，光泽度合适，白度高，能满足高品级美容化妆品的特殊要求。例如，作粉饼试验，绢云母柔软滑爽、富于弹性、易于粉扑涂擦，敷粉后皮肤具有天鹅绒般的平滑感；绢云母的鳞片结构能反射紫外线，因而加入防晒膏中能抵御紫外线，防止皮肤晒黑。绢云母还是指甲油、唇膏和眼膏的珠光剂以及牙膏的添加剂。4.4造纸工业绢云母在造纸可作填料和涂料，特别是使用绢云母作涂料，纸张颜色亮白，反紫外线能力强，长久存放不易泛黄。日本学者研究了绢云母鳞片对造纸性能影响，研究认为绢云母作填料，粒度对纸张断裂强度、平滑度和紧度的影响较为明显，而填料的形状则没有影响。长春造纸厂用吉林的伊利石，宁波白纸板厂使用浙东伊利石绢云母作了涂布试验，各项技术指标均达到工业要求。以绢云母矿为原料的造纸涂料的工艺流程为：绢云母原料→清洗→破碎→细磨→除渣→分级→漂白→改性→脱水→造纸涂料产品。最终产品要求，一般白度85%，粒度10μm，其中-2μm85%以上。4.5塑胶工业等补强填料绢云母导热性能低，电绝缘性高，回弹力高，机械性能优良，化学稳定性好，耐酸碱、耐老化和分散性能好，易于混炼等，经超细改性后可作为补强填料[13]。绢云母可替代补强炭黑、白炭黑、立德粉、玻璃纤维、石棉、玻璃鳞片等中高档增强填料或与之配合应用，改善加工工艺，提高制品质量，降低成本。可广泛用于橡胶，塑料，轮胎，高分子复合材料、防水卷材等工业领域。试验证明绢英粉是一种防老化增强矿物填料，替代玻璃鳞片研制环氧树脂玻璃钢，用绢英粉代替玻璃纤维、石棉研制酚醛树脂工程型料，制品质量都有大幅度提高。绢云母经超细磨、改性、加温处理后，可替代30%~50%的白炭黑，作橡胶补强材料制成各种旅游鞋、运动鞋，其性能稳定，胶料流动性好，各项性能指标达到国家标准，且具有良好的经济效益。改性的绢云母粉与天然胶、丁苯胶、顺丁胶并用于轮胎面胶中作配方，可部分代替中超耐磨炭黑，对橡胶具有补强作用，可提高橡胶的伸长率，降低胶料的硬度，可大幅度降低成本。5绢云母开发应用的不足与前景展望5.1绢云母开发应用的不足绢云母在国外应用范围广且较为普遍。然而在我国仅是崭露头角。但其以独特的物理化学特性，不同品质、不同含量、不同规格的系列化产品都具有广泛的用途，以及开发应用后的显著经济效益和社会效益，已经展示了在我国开发应用绢云母广阔而美好的前景。绢云母的开发应用要从目前的起步阶段拓展到像其他非金属矿那样普遍应用的水平，需经历一个艰难的过程。我们搞了七八年才初显端倪当然我们力量单薄，能力有限，诸多环节是我们力所不能及的。在绢云母的开发应用中，我认为开拓新局面的关键，目前在于应用问题。而应用的症结在于试验、推广。5.2绢云母开发的举措与前景为了使绢云母开发应用在我国短期内迅速达到一定水平，应加强以下几方面工作。5.2.1矿业及与其有关的部门和单位的领导、工程技术人员要重视寻找、勘探不同类型的绢云母矿床。在已开采的矿山要重视伴生绢云母的综台回收，以达到最大限度的矿产资源综合利用。5.2.2加强对不同类型绢云母矿的采、选和精细加工的研究，以期达到最高的经济效益。5.2.3全力以赴在各个领域全方位地开展绢云母利用的试验，以达到可应用的行业，在全国各地能逐步地扩展不同类型、不同规格绢云母的应用。5.2.4为了有计划、有步骤地拓展绢云母的开发应用，并能在较短时间内获取明显的成效，必须有一个全国性的机构或单位主持该项工作。否则，只是处于散兵游勇般零打细敲是难以开拓局面的。6结语在各个发展阶段，难度在于创建时期，因此，必须由坚定拓展我国绢云母开发应用新局面坚强决心和信心、发扬拼搏精神、培养科技创新能力，从零开始，打基础，以求实的精神一步步创业、发展。我认为，只要抓住机遇，孜孜不倦地努力开拓，云母类、绢云母在我国开发应用的新局面一定会形成。参考文献,[1]丁浩，邹蔚蔚.中国绢云母资源综合利用现状与前景[J]中国矿业，1996.，5（1）