绢云母的开发利用

绢云母的开发利用雷芸;袁继祖;高惠明【摘要】综述了绢云母的矿物学特征、命名、选矿及其在各个领域的应用.【期刊名称】《武汉工程大学学报》【年(卷)，期】2004(026)001【总页数】3页(P56-58)【关键词】绢云母;结构特点;选矿;应用【作者】雷芸;袁继祖;高惠明【作者单位】武汉理工大学资源与环境工程学院，湖北，武汉,430070;武汉理工大学资源与环境工程学院，湖北，武汉,430070;武汉理工大学资源与环境工程学院，湖北，武汉,430070【正文语种】中文【中图分类】TD970引言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夕卜表特征，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［1］.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绢云母的矿物学名称、结构特点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［2］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［3］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.绢云母一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［4］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(pycnophllitepyknophyllit)名称，推荐使用"细粒白云母或伊利石”(fine-grainedmuscoviteorillite)［5］.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.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10?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）（系列名称）属层间亏损的二八面体云母.伊利石的结构式为：（K,Na,Ca）2（Al,Fe,Mg）4（Si,Al）8O20（OH）4・nH2O.由理论结构式可以看出：层间的K+可被Na+或Ca2+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%~11.5%），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（sericite）可认为是一种多硅、贫钾、富水的粘土云母.绢云母的化学式为：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%.在本文中仍以我国习称绢云母（伊利石）来综述其开发利用.2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.一般采用重选，浮选或重浮联合流程.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（漂白等）、剥片分级、表面改性、材料复合制备工艺进行深加工[6~10].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3绢云母的应用3.1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SiO2、Al2O3和K2O、Na2。.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150~170°C，电耗降低约三分之一，节能效果十分明显.3.2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：绢云母原料一清洗一破碎一细磨一除渣一分级一漂白一改性一脱水一造纸涂料产品.最终产品要求，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: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K2O>11%,N含量〉14%；钾明矶，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.3.4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、朴粉、粉并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，作粉并试验，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.化妆品中对绢云母的质量要求：白度〉85%,SiO2<50%，平均粒径5pm,含As<10x10-6,Pb<(30~40)x10-6,Cd<1x10-6.3.5涂料工业绢云母粒度细，分散性好和附着性好，非常适合于作油漆涂料的添加剂.杭州油漆厂FD3-1酚醛调和漆中用伊利石绢云母可全部代替立德粉，产品质量符合国家标准，成本可下降10%；在白色醇酸调和漆中可部分代替立德粉钛白粉使产品成本大幅度下降.绢云母可作涂料，主要有建筑物正面涂料，防污涂料，防辐射涂料和航天器热控涂料等.3.6白色颜料绢云母上包覆一定量的二氧化钛，制备成涂钛伊利石绢云母白色颜料.伊利石绢云母涂钛工艺流程：细鳞片伊利石绢云母表面上涂覆一定量二氧化钛，部分代替昂贵的钛白粉颜料.涂钛后的白度、白色度提高，可与钛白粉相当.涂钛产品的平均粒径为0.9pm，吸油率56%~73%，紫外线透过率小于10%.涂钛伊利石绢云母是一种代替钛白粉的白色颜料，它集填料和钛白粉于一体，因而使用于热塑性和化妆品时可简化工艺，提高产品质量，降低成本.用于化妆品中可有效阻挡紫外线，是防晒化妆品的优质原料，涂钛绢云母是一种很有应用前景的产品.3.7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.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):14-18.[2]杨雅秀.中国粘土矿物[M].北京：地质出版社，1994.[3]方邺森，方金满，刘长荣.中国陶瓷矿原料[M].南京：南京大学出版社，1990.[4]赵杏媛，张有瑜粘土矿物与粘土矿物分析[M].北京：海洋出版社，1990.[5]MilanRieder.云母的命名[J].矿物学报，2001,21:119-218.[6]高惠民.浙江伊利石绢云母矿物漂白试验研究[」].矿山技术，1996,(1)：7-9.[7]高惠民.安徽庐江绢云母选矿试验研究[J].非金属矿，2003,(3)：27-28.[8]高惠民.安徽庐江绢云母磁选-漂白试验研究[J].矿产保护与利用，2003,(4)：22-25.[9]张明，蒋蔚华.安徽滁州绢云母选矿试验研究[J].矿产保护与利用