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1、伊利石:一种前景广阔的新型粘土矿物材料李晓敏1,寇晓威2(1.长春科技大学材料学院,吉林长春130026;2.吉林地勘局第三地质调查所,吉林四平136000)摘要:伊利石是一种富钾、高铝的层状含水硅酸盐矿物,是近几年来才逐渐受到重视的新型粘土矿物材料。不同品质的伊利石可分别用作陶瓷制品的原配料,造纸用涂布粒等。经改性后的活性伊利石粉可作为橡塑制品的填充料。以优质伊利石为原料制取钾肥,同时还可获得4A沸石、净水剂等多种副产品。伊利石的深层次开发具有广阔的市场前景。关键词:伊利石;粘土矿物;材料中图分类号:TU521.3文献标识码:A文
2、章编号:1004-5589(2000)04-0346-041概述伊利石(illite)是一种富钾的层状含水硅酸盐类粘土矿物,因最早(1937年)发现于美国伊利岛而得名。目前,对伊利石在矿物学中的归属,学术界意见还不尽一致。一种意见将伊利石认定为水白云母族的水白云母,化学式为K1-x(H2O)x{Al2AlSi3O10](OH)2-x(H2O)x},其呈胶体分散状的水白云母即为伊利石1;而另一种方案则将伊利石直接划分为6.5-7Al1-1.5O20](OH)42伊利石族,化学式为K1-1.5Al4Si。在对伊利石进行开发利用时,其化学
3、式常被简化为K<1Al2[(Al,Si)Si3O10](OH)2·nH2O3,仅指一种不具膨胀性的、二八面体结构型以粘土粒级(约2μm)产出的类云母矿物,化学成分以含铝、钾为特征。尽管上述伊利石的化学分子式有些差异,但其核心是一致的,即伊利石矿石必含钾(K2O:6%～9%)和富铝(Al2O3:30%～35%)。伊利石与白云母的主要区别是四面体层中的硅铝比大于3∶1,而与水云母的主要区别是不含层间水3。伊利石为单斜晶系,常呈致密块状或鳞片状块体产出,白色,常因含杂质而呈黄、绿等色调,较纯的原岩多为油脂光泽,新鲜伊利石摩氏硬度为1,放置
4、后因脱水硬度可增加至2,{001}解理完全,比重2.5～2.8,粒度一般为2μm±,具滑感,不具膨胀性和可塑性,其热膨胀性较为特殊,随着处理温度的升高,表现为收缩、急剧膨胀再急剧收缩。伊利石的成因主要为风化型、沉积型及热液蚀变型,因常与石英、白云母、绿泥石、绢云母、黄铁矿等共生或伴生,而使其利用品质降低。2伊利石的技术性能指标我国对于伊利石的开发应用研究起步较晚,利用层次较浅,多数仅作为原矿出口,如温州地区的伊利石主要销往日本。在1986年出版的《非金属矿产品应用指南》中还未将伊利石作为非金属矿产品或原料。在1992年出版的《非金属
5、矿工业手册》仅给出了伊利石粘土的一般工业要求:矿石硬度要小,白度要高;化学成分中Al2O3、K2O、H2O含量越高越好,收稿日期:2000-03-27作者简介:李晓敏,女,1967年生,讲师,博士生,从事矿物岩石材料及地球化学研究1(Fe2O3+TiO2)<0.8%,Al2O3>26%,K2O>4%,SiO2<54%;白度>84%;中国建筑材料及设备进出口公司伊利石粘土的出口质量标准(表1)。1993年《非金属矿产品质量标准手册》4中给出了不同利用层次的伊利石的质量标准(表2),而国家对伊利石的质量要求,尚无统一标准。表1建材及进出
6、口伊利石粘土质量标准Table1ThequalitystandardofilliteexportedbyTheImportandExportCompanyofconstructionmaterialsandequipmentofChina化学成分/%产地SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2O浙江瓯海浙江开化浙江春安45.6862.9054.9036.0130.9029.700.220.971.190.290.800.400.110.806.509.850.20表2Table2伊利石的质量标准(%)Thequality
7、standardofillite品级Al2O3K2OSiO2TiO2+Fe2O3白度粒度陶瓷级化肥级出口级≥26≥26≥32≥4≥7≥6<0.8<0.8<1.02μm<54≥85随着伊利石利用层次的加深,伊利石的工业指标也随之提高,除了对伊利石化学成分(有益、有害)的指标有所要求外,根据不同的应用目的,对其粒度、白度等物性指标也有不同的要求,如长春造纸厂利用伊利石作涂布料生产铜版纸,要求伊利石粉纯度>98%,粒度小于2μm者>95%。伊利石的综合利用现状3随着对伊利石认识的深入,全球对伊利石的需求量在日益增加,据美国矿业局预测,全球
8、对伊利石的需求量每年将以1.5%的速度递增。日本等国家对伊利石的开发利用起步较早,主要用于涂料、陶瓷等行业,仅我国温洲地区伊利石原矿粉向日本的出口量就呈逐年增长趋势,1984年为每年出口6000t,1989年增至每年1.5万t,而到1
