山東埃爾派 | 點(diǎn)擊量:0次 | 2020-11-27
世界云母資源利用及加工情況概覽
云母
是云母族礦物的統(tǒng)稱,是鉀、鋁、鎂、鐵、鋰等金屬的鋁硅酸鹽,都是層狀結(jié)構(gòu),單斜晶系。
晶體呈假六方片狀或板狀,偶見柱狀。
層狀解理非常完全,有玻璃光澤,薄片具有彈性。
云母的折射率隨鐵的含量增高而相應(yīng)增高,可由低正突起至中正突起。
不含鐵的變種,薄片中無色,含鐵愈高時(shí),顏色愈深,同時(shí)多色性和吸收性增強(qiáng)。
云母礦主要包括有黑云母、金云母、白云母、鋰云母、絹云母、綠云母、鐵鋰云母等,砂金石是云母和石英的混合礦物。
工業(yè)上應(yīng)用最多的是白云母和金云母,鋰云母是提煉鋰的重要礦物原料。
云母族礦物按照化學(xué)成分和光性特征可分為三個(gè)亞族,包括白云母亞族、黑云母-金云母亞族、鋰云母亞族。
云母礦廣泛存在于亞洲、非洲和美洲,但在歐洲很少,直到19世紀(jì),云母在歐洲的價(jià)值還非常高,隨著殖民者在非洲和南美開采云母,價(jià)格迅速低落。
云母塊云母具有非常高的絕緣、絕熱性能,化學(xué)穩(wěn)定性好,具有抗強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和抗壓能力,所以是制造電氣設(shè)備的重要原材料,因此也能做為吹風(fēng)機(jī)內(nèi)的絕緣材料。
云母同時(shí)具有雙折射能力,所以也是制造偏振光片的光學(xué)儀器材料。用于電氣工業(yè)的云母開采,必須是有效面積大于4平方厘米的云母塊,并且無裂縫、穿孔,邊緣上非云母礦物不得超過3毫米。云母開采后根據(jù)有效面積將品質(zhì)分為4類,最好的特類面積要大于65平方厘米。
在工業(yè)上用得最多的是白云母,其次為金云母,廣泛應(yīng)用于建材行業(yè)、消防行業(yè)、滅火劑、電焊條、塑料、電絕緣、造紙、瀝青紙、橡膠、珠光顏料等化工工業(yè)。
天然云母中工業(yè)應(yīng)用較多的主要有自云母(KAl2(AlSi3O10)(OH)2)和金云母(KMg2(AlSi3O10)(OH)2),由于該兩種云母都含有OH-,故稱為羥基云母。合成云母則經(jīng)常使用電價(jià)和半徑與合成云母則經(jīng)常使用電價(jià)和半徑與OH-相似的F-代替OH-來進(jìn)行制備,其中氟金云母KMg3(AlSi3O10)F2最易形成大晶體,因而應(yīng)用最為廣泛,故通常所說的合成云母即是指氟金云母。
與天然云母相比,合成云母具有更耐高溫(高達(dá)1200℃以上)、更高的電阻率(高1000倍)、更耐酸堿、透明、可分剝和富有彈性等優(yōu)點(diǎn),是宇宙飛船用的合成云母絕緣片、環(huán)境監(jiān)測衛(wèi)星合成云母絕緣片、雷達(dá)移相器合成云母極化片等核心基礎(chǔ)材料,還在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域有較好應(yīng)用前景。
工業(yè)用途
黑云母工業(yè)上主要利用它的絕緣性和耐熱性,以及抗酸、抗堿性、抗壓和剝分性,用作電氣設(shè)備和電工器材的絕緣材料;其次用于制造蒸汽鍋爐、冶煉爐的爐窗和機(jī)械上的零件。云母碎和云母粉可以加工成云母紙,也可代替云母片制造各種成本低廉、厚度均勻的絕緣材料。
主要用途在工業(yè)上用得最多的是白云母,其次為金云母。其廣泛的應(yīng)用于建材行業(yè)、消防行業(yè)、滅火劑、電焊條、塑料、電絕緣、造紙、瀝青紙、橡膠、珠光顏料等化工工業(yè)。超細(xì)云母粉作塑料、涂料、油漆、橡膠等功能性填料,可提高其機(jī)械強(qiáng)度,增強(qiáng)韌性、附著力抗老化及耐腐蝕型等。除具有極高的電絕緣性、抗酸堿腐蝕、彈性、韌性和滑動(dòng)性、耐熱隔音、熱膨脹系數(shù)小等性能外,又率先推出片體二表面光滑、徑厚比大、形態(tài)規(guī)則、附著力強(qiáng)等特點(diǎn)。
藥用用途
云母,味甘,性平。傷于風(fēng)邪而發(fā)冷發(fā)熱,如同身體坐在船上,頭暈?zāi)垦?,具有砌除風(fēng)邪,充實(shí)五臟,增加生育能力,使眼睛明亮,久服身體輕便靈巧,延長壽命。又名云珠、云華、云英、云液、云砂、磷石,產(chǎn)于山中深處。
目前,中國的云母產(chǎn)量在15萬噸左右,其中人工合成云母產(chǎn)量5.7萬噸,且只有幾個(gè)小廠家生產(chǎn),均為第一代產(chǎn)品,其質(zhì)量指標(biāo)達(dá)不到高端市場要求,僅用于生產(chǎn)低端的絕緣、涂料等產(chǎn)品。目前全世界每年對云母制品的需求量近50萬噸,且每年的需求量以較快的速度增長。
主要分布
中國云母礦產(chǎn)分布不均勻,全國20個(gè)省、市、自治區(qū)雖都有分布,但絕大部分集中在新疆、四川和內(nèi)蒙古。全國已發(fā)現(xiàn)產(chǎn)地184處,其中新疆88處,占全國儲(chǔ)量的67%,四川27處,占全國儲(chǔ)量的11.4%;內(nèi)蒙古15處,占全國儲(chǔ)量的8.6%;其余54處,占全國儲(chǔ)量的13%,分布于河北、山西、遼寧、吉林、黑龍江、山東、河南、云南、西藏、青海及陜西等地。
人工合成云母研究現(xiàn)狀
目前我國合成云母生產(chǎn)技術(shù)與國外相比,已處在世界領(lǐng)先水平,我國研究人工合成云母已有60多年的歷史,上個(gè)世紀(jì)60年代,我國非金屬礦研究所采用內(nèi)熱法首次合成了云母,為國內(nèi)人工合成云母開啟了新的篇章。隨后中材人工晶體研究院就人工合成云母開展了系列研究,已在人工合成云母技術(shù)上取得了大量成果,25項(xiàng)科研成果已推廣使用,并在大尺寸云母晶體合成技術(shù)方面處于世界領(lǐng)先水平。
中科院譚月羆等人對內(nèi)熱法合成云母的部分工藝條件進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)電極的插人方式以旁插式為佳(相比于上插式與下插式),另外電極的尺寸與形狀以及通電的電能會(huì)對原料的熔融過程以及生成的熔塊形狀造成影響。
在原料配方方面,江莎莎等考察了Li+的添加對制備氟金云母析晶的影響,發(fā)現(xiàn)少量的Li+并不會(huì)對主晶向造成改變,但是會(huì)對云母的析晶產(chǎn)生促進(jìn)作用。Li+添加量為6.67%(摩爾分?jǐn)?shù))時(shí)對析晶的活化能降低最為顯著。另外該課題組還對利用工業(yè)礦渣-鉬尾礦作為原料替代石英粉合成氟金云母工藝進(jìn)行了探索,發(fā)現(xiàn)利用鉬尾礦作為原料可以制備出晶向單一的氟金云母,其鉬尾礦的用量比例應(yīng)控制在50-60%,過多的鉬尾礦配比會(huì)加深產(chǎn)品顏色。使用該工藝不僅可以避免使用石英粉,還可以降低其它原料的用量,能夠有效降低成本,具備較好的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。
在云母大晶體研究方面,我國通過內(nèi)熱法和晶種法等方法所合成的云母大晶體,最大面積可達(dá)560cm2,是目前最大的人工合成云母片,且所合成的云母片不含結(jié)構(gòu)水,使產(chǎn)品的耐熱溫度遠(yuǎn)高于天然云母,最高可達(dá)1450℃,可作為電容器、電子管撐板和耐熱絕緣件等優(yōu)良的耐高溫電絕緣材料,此外隨著科技的發(fā)展,人工合成云母應(yīng)用范圍越來越廣泛,如生產(chǎn)高溫電子管、熱電偶絕緣材料、透輻射材料、熒光光譜儀和分光晶體材料等。
存在問題
目前的合成云母主要還是指氟金云母,而氟金云母的生產(chǎn)與應(yīng)用仍存在很多問題函待解決。
?。?)硬度大、彈性差
合成云母存在一個(gè)重要問題,與天然云母相比,人工合成云母實(shí)為硬而脆的材料,即硬度大,彈性差,致使合成云母的徑厚、堆密度和附著力不理想,反而使得珠光顏料色飽度大大降低。究其原因主要由結(jié)構(gòu)決定,即采用Mg取代A1和F-取代OH-而形成,此外,在人工合成云母易產(chǎn)生高熔點(diǎn)雜質(zhì),這些高熔點(diǎn)雜質(zhì)使得云母的品質(zhì)大大降低。因此探索人工合成云母的新方法和新思路,合成高品質(zhì)云母,是當(dāng)今云母行業(yè)的重要研究方向。
?。?)產(chǎn)品毒性大
氟金云母在高溫下會(huì)將其含量近10%的氟離子逐步釋出;而氟離子的毒性和腐蝕性極強(qiáng),耐火電纜中所用材料含有氟離子時(shí)對人身安全就會(huì)產(chǎn)生危害。我國生產(chǎn)的合成云母有近80%都是氟金云母,因此,合成云母的毒性成為影響其市場發(fā)展的重要因素。
?。?)企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小
我國合成云母行業(yè)除了幾個(gè)處于領(lǐng)先地位的主力廠商外,行業(yè)內(nèi)大部分生產(chǎn)企業(yè)屬于中小企業(yè),生產(chǎn)規(guī)模小,資金實(shí)力弱,產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)主要通過科研機(jī)構(gòu)的技術(shù)轉(zhuǎn)讓來獲得,大部分企業(yè)缺乏自有的科研團(tuán)隊(duì)和科研實(shí)力。
?。?)生產(chǎn)工藝落后
目前我國很多云母生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)工藝與設(shè)備較為落后,不僅產(chǎn)品質(zhì)量不高,導(dǎo)致應(yīng)用受到局限,而且很多特殊用途的云母片(如活門云母片、水位計(jì)云母片)目前只能使用進(jìn)口天然云母生產(chǎn),還尚未研究出合適的合成云母作為替代品。
a、綜合利用率低:
云母的綜合利用,國外已做到工廠無廢料,原料百分之百利用。我國云母綜合利用率約40%,還有待于擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域。
b、應(yīng)用領(lǐng)域較窄:
國外云母綜合利用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大,在建材、防震、潤滑、有機(jī)和無機(jī)復(fù)合材料、密封材料等領(lǐng)域取得了較好的應(yīng)用。綜合加工的產(chǎn)品有10類,100多品種。我國應(yīng)用領(lǐng)域相對較窄,如今已能生產(chǎn)6大類,近30個(gè)品種。
解決對策:
加強(qiáng)技術(shù)研究,提高綜合利用率及不斷擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域,拓寬市場。
發(fā)展趨勢
從總的趨勢看,由于人工合成云母大晶體的成功,世界上對大片云母的需求量將逐漸減少,因而天然大片云母的開采量將逐年降低。然而對碎片云母的需求則將繼續(xù)增加。世界上現(xiàn)有優(yōu)質(zhì)云母還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要,合成云母的研制正在加快進(jìn)行。
當(dāng)前云母的消費(fèi)結(jié)構(gòu)已發(fā)生變化,據(jù)估計(jì),全世界對片云母的需求量將以每年4.6%的速度持續(xù)下降,而對碎云母的需求量將以平均每年1.5%的速度持續(xù)增長。
云母綜合利用產(chǎn)品----云母紙和濕磨云母粉以及云母深加工產(chǎn)品,都是國際市場上比較暢銷的產(chǎn)品。
如今,國內(nèi)薄片云母需求量將逐年減少,電子管投料片云母的需要量保持平衡,電容器芯片和等外厚片云母等基本飽和。天然片狀云母一般為代用材料所取代。但作為云母綜合利用的產(chǎn)品,云母紙和云母粉以及深加工產(chǎn)品如云母絕緣制品、云母紙電器等開始暢銷。
(1)云母紙市場
機(jī)械部門早就確定電機(jī)用云母絕緣材料主要用云母紙代替云母薄片。1987年我國新增發(fā)電設(shè)備能力920萬千瓦,通常按新增10萬千瓦發(fā)電能力需耗用云母紙5噸計(jì)算,約需460噸云母紙。我國今后能源工業(yè)是發(fā)展重點(diǎn),“七五”期間,計(jì)劃達(dá)到年產(chǎn)1000萬千瓦的發(fā)電機(jī)組能力,每年需要云母紙不低于500噸,共需2500噸以上。另外,1987年我國的發(fā)電裝機(jī)容量已達(dá)1億千瓦,若按20—30%的更換維修考慮,維修需用的云母紙亦相當(dāng)可觀。此外,還有眾多的工業(yè)、家用電器也需要大量的絕緣紙板等產(chǎn)品。國內(nèi)云母紙市場大有前途。
(2)云母粉市場
全國電焊條生產(chǎn)每年需云母粉約1.5萬噸,油氈紙用云母粉14萬噸、消防器材用云母粉2000噸左右,再加上新開拓的云母粉應(yīng)用領(lǐng)域,從發(fā)展趨勢看,云母粉的需要量可能會(huì)進(jìn)一步增長。
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