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| 葉蠟石的應(yīng)用現(xiàn)狀及研究進(jìn)展 |
| 來(lái)源：中國(guó)粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2016-11-14 13:00:34 瀏覽次數(shù)： |
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葉蠟石主要是由酸性火山凝灰?guī)r經(jīng)熱液蝕變而成。世界葉蠟石資源約有3億t。葉蠟石是我國(guó)印章類雕刻石以及裝飾品的原料，也是我國(guó)具有資源優(yōu)勢(shì)的重要工業(yè)礦物。我國(guó)葉蠟石儲(chǔ)量居世界第三，僅次于日本和韓國(guó)，主要分布在：北京門頭溝、浙江的青田、福建閩候、福建福州峨嵋、廣東臺(tái)山和內(nèi)蒙赤峰等地。近幾年來(lái)我國(guó)在焦作地區(qū)太原組層狀硅質(zhì)巖中新發(fā)現(xiàn)了葉蠟石礦物。
葉蠟石具有熔點(diǎn)高，在高溫下不收縮，化學(xué)性能穩(wěn)定，無(wú)毒，耐腐，在水中無(wú)膨脹性和可塑性，良好的耐熱隔熱性、電絕緣性、傳壓性、機(jī)械加工性和密封性，具有低燒結(jié)溫度、低膨脹系數(shù)、低電傳導(dǎo)性等特點(diǎn)，是一種重要的電子、光學(xué)和結(jié)構(gòu)材料，被廣泛應(yīng)用于冶金、建材、石油、化工、輕工等領(lǐng)域。
1、耐火材料
（1）不定形耐火材料
不定形耐火材料是一種不經(jīng)燒成而直接使用的耐火材料，往往在使用過(guò)程中由于高溫產(chǎn)生的燒結(jié)收縮或材料中其他原料引起的收縮而導(dǎo)致不定形耐火材料出現(xiàn)裂縫和剝落，縮短了材料的使用壽命。因此，常常將在一定溫度下可產(chǎn)生體積膨脹的葉蠟石引入到不定形耐火材料中，改善材料的性能，延長(zhǎng)材料的使用壽命。
夏欣鵬等采用由高嶺土和葉蠟石為主要物相組成的高嶺土制備炮泥，含有葉蠟石相的高嶺土的純度更高，粒度更細(xì)，且其片狀晶層解理完整。在同樣的條件下，含有葉蠟石相的高嶺土賦予炮泥更好的可塑性，并提高了炮泥的燒結(jié)強(qiáng)度。
此外，將葉蠟石分別引入到焦寶石基可塑料、輕質(zhì)絕熱耐火材料中，實(shí)驗(yàn)證明葉蠟石均對(duì)這些不定形耐火材料的體積穩(wěn)定性起到重要作用，制備出性能優(yōu)良的材料，并且已得到實(shí)際應(yīng)用，效果良好。
（2）定形耐火材料
葉蠟石還可添加到定形的耐火磚中，使耐火磚在使用過(guò)程中具有良好的體積穩(wěn)定性。
孫華云等以高鋁礬土為主要原料，以“三石”礦物和葉蠟石為膨脹劑，研制出不含碳的新型鋼包襯磚—微膨脹高鋁磚。結(jié)果表明：葉蠟石的引入，形成了富SiO2的莫來(lái)石相，在使用中形成二次莫來(lái)石化，產(chǎn)生的體積膨脹抵消了材料的收縮，提高了材料的體積穩(wěn)定性。研制的該微膨脹高鋁磚在實(shí)際使用過(guò)程中，由于產(chǎn)生微膨脹，可對(duì)磚縫進(jìn)行擠壓，使整個(gè)鋼包內(nèi)襯具有非常好的整體性，提高了高鋁磚的抗渣侵蝕性，延長(zhǎng)了鋼包的使用壽命。
生產(chǎn)焦炭用的焦?fàn)t中，涼焦臺(tái)襯磚多使用缸磚，但缸磚價(jià)格昂貴。栗正紅以黏土熟料、結(jié)合黏土和葉蠟石為原料，以亞硫酸紙漿廢液為結(jié)合劑，研制出一種焦?fàn)t涼焦臺(tái)用黏土-葉蠟石磚。該磚價(jià)格較低，降低了生產(chǎn)成本。從使用效果來(lái)看，研制的黏土-葉蠟石磚在涼焦臺(tái)上使用壽命已經(jīng)超過(guò)7年，處理焦炭超過(guò)200萬(wàn)t，涼焦臺(tái)表面仍然完好。該黏土-葉蠟石磚可取代缸磚來(lái)砌筑涼焦臺(tái)。
2、陶瓷領(lǐng)域
葉蠟石作為高鋁硅酸鹽粘土礦物是很好的陶瓷原料，在陶瓷方面有廣泛的應(yīng)用，主要用于建筑陶瓷、衛(wèi)生陶瓷、拋光磚、釉面磚、墻地磚等傳統(tǒng)陶瓷以及介電陶瓷等功能陶瓷。
（1）建筑衛(wèi)生陶瓷
葉蠟石是制作建筑衛(wèi)生陶瓷的優(yōu)質(zhì)原料，以葉蠟石為主要原料生產(chǎn)的建筑衛(wèi)生陶瓷具有抗熱震性好，性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。目前，一些高檔次的釉面磚、衛(wèi)生潔具及瓷質(zhì)磚廣泛使用葉蠟石作為原料。王曉蘭等以葉蠟石為主要原料，制備出性能優(yōu)良的衛(wèi)生陶瓷、瓷質(zhì)磚和釉面磚，配方組成分別如下：（1）釉面磚：葉蠟石50%、黑泥15%、千陽(yáng)土15%、長(zhǎng)石5%、石英15%；（2）瓷質(zhì)磚：葉蠟石21%、黑泥15%、鉀長(zhǎng)石20%、石英22%、鋰瓷石10%、燒高嶺土12%；（3）衛(wèi)生陶瓷：葉蠟石30%、黑泥22%、鉀長(zhǎng)石15%、石英20%、博愛土13%。通過(guò)對(duì)樣品的測(cè)試表明：由于葉蠟石熱膨脹低，對(duì)琉璃瓦、陶瓷磚和衛(wèi)生潔具可實(shí)現(xiàn)快速燒成，產(chǎn)品收縮小，強(qiáng)度高。
尤少波以高嶺土、長(zhǎng)石、葉蠟石、石英和緞燒滑石為原料，生產(chǎn)出性能優(yōu)良的日用陶瓷。
葉蠟石中Fe2O3、TiO2含量較少，易于制作高檔日用細(xì)瓷；同時(shí)葉蠟石中SiO2、Al2O3含量較多，可取代部分高嶺土和石英，降低生產(chǎn)成本。由此看出，將葉蠟石引入到日用陶瓷中，既可充分利用資源制備出性能優(yōu)良的產(chǎn)品，又降低了生產(chǎn)成本。
?。?）介電陶瓷
介電陶瓷具有介電損耗低、機(jī)械強(qiáng)度好等特點(diǎn)，是一種電性能優(yōu)良的高頻裝置絕緣瓷，被廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、通訊、電子信息等高技術(shù)領(lǐng)域。葉蠟石具有絕緣性能，可作為制備介電陶瓷的原料。
孫乙庭和張培萍等以經(jīng)提純處理后的天然葉蠟石為原料，以BaCO3、MgO和SiC為助劑，采用高溫?zé)Y(jié)法制備出介電陶瓷。結(jié)果表明：天然葉蠟石經(jīng)除鐵處理后，可以降低陶瓷的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗，提高陶瓷的介電性能。
（3）耐酸陶瓷
耐酸陶瓷是一種使用范圍極其廣泛的粘土質(zhì)半瓷化材料，對(duì)所有無(wú)機(jī)酸和有機(jī)酸介質(zhì)具有耐腐蝕、耐磨、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于石油、化工、制藥、食品、造紙等領(lǐng)域。
王守平等以葉蠟石、尾礦廢料、粘土和長(zhǎng)石精礦為原料，制備出耐酸陶瓷，結(jié)果表明：莫來(lái)石的強(qiáng)烈晶化和玻璃相的形成可顯著提高陶瓷的化學(xué)穩(wěn)定性。
?。?）陶瓷磨具
陶瓷磨具具有強(qiáng)度高、硬度高、防潮、耐磨、耐污、耐腐蝕、耐高溫、易清洗、變形小、絕緣性好，具有一定的抗熱震性等性能，結(jié)合劑主要采用粘土、長(zhǎng)石。
王改民等以葉蠟石和白云石代替部分粘土作為結(jié)合劑，葉蠟石含有較少的結(jié)晶水，加熱過(guò)程中脫水緩慢，硬度低，質(zhì)軟而富于脂肪感，膨脹系數(shù)小，利用葉蠟石這些性能可以改善陶瓷磨具的性能。結(jié)果表明：隨著葉蠟石和白云石加入量的增多，結(jié)合劑的耐火度逐漸降低，密度略有增加，抗折強(qiáng)度逐漸增加，抗沖擊強(qiáng)度逐漸增加，平均熱膨脹系數(shù)減小。葉蠟石和白云石的引入還可在一定溫度范圍內(nèi)防止碳化硅磨具出現(xiàn)黑心現(xiàn)象，拓寬了碳化硅磨具的燒結(jié)溫度適應(yīng)范圍。
3、傳壓密封介質(zhì)
葉蠟石由于具有良好的傳壓性、耐熱保溫性、密封性、機(jī)械加工性和絕緣性等特點(diǎn)而被廣泛用于人造金剛石、立方氮化硼等高壓合成行業(yè)中的傳壓密封介質(zhì)。
葉蠟石傳壓密封材料的性能主要取決于葉蠟石礦石的礦物組成。陳天虎等對(duì)合成金剛石生產(chǎn)中葉蠟石傳壓密封材料的礦物學(xué)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：葉蠟石礦石中的雜質(zhì)礦物主要是一水硬鋁石、明礬石、高嶺石、長(zhǎng)石、綠泥石、絹云母、赤鐵礦、石英、鈦鐵礦、褐鐵礦、金紅石等。具有層狀結(jié)構(gòu)的礦物一水硬鋁石、高嶺石、絹云母、綠泥石等總量不超過(guò)10%時(shí)，不會(huì)影響制品的傳壓性能。長(zhǎng)石、石英等含量應(yīng)控制在小于5%。明礬石則是有害組分。非常純凈的葉蠟石礦石制成的傳壓密封材料傳壓性能良好，但內(nèi)摩擦系數(shù)小，密封性能差，少量的赤鐵礦、鈦鐵礦、褐鐵礦、金紅石礦物的存在可以提高密封性能。褐紅色、褐黃色、灰黃色葉蠟石礦石制成的材料傳壓密封性能要比灰白色、白色葉蠟石的好。
4、玻璃纖維
玻璃纖維主要是以葉蠟石、石英砂和石灰石等為原料，其中葉蠟石含量占50%以上，經(jīng)高溫熔制、拉絲、絡(luò)紗、織布等工藝制成的性能優(yōu)良的無(wú)機(jī)非金屬材料，具有絕緣性好、耐熱性強(qiáng)、抗腐蝕性好、機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，其單絲的直徑為幾個(gè)微米到二十幾個(gè)微米，可分為E玻璃纖維、S玻璃纖維、C玻璃纖維和A玻璃纖維。一般使用Al2O3為18%-22%左右的中鋁葉蠟石作為生產(chǎn)玻纖的原料，葉蠟石中Al2O3含量過(guò)高或過(guò)低都會(huì)對(duì)生產(chǎn)工藝產(chǎn)生影響。
葉蠟石除了可以作為生產(chǎn)無(wú)堿玻璃球和中堿玻璃球的主要原料外，還可將其與石英熔煉拉成玻璃纖維制成玻璃鋼，或制成耐酸、堿及高溫的玻璃布，是一種新型貼墻材料。
5、橡膠領(lǐng)域
橡膠使用的傳統(tǒng)補(bǔ)強(qiáng)劑是炭黑和白炭黑，炭黑一般應(yīng)用于黑色橡膠制品，白炭黑一般應(yīng)用于淺色橡膠制品。研究表明，使用葉蠟石作為橡膠的補(bǔ)強(qiáng)劑，也起到改善橡膠加工性能和物理性能的作用。
楊林泰等研究了改性葉蠟石對(duì)NR膠料性能的影響，并與高耐磨炭黑進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明：改性葉蠟石具有加速硫化、增強(qiáng)交聯(lián)的效果；改性劑能夠提高葉蠟石與NR膠之間的界面作用，因此，改性葉蠟石硫化膠的邵爾A型硬度、定伸應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和回彈值均增大，阿克隆磨耗量減小，耐熱氧老化性能提高。為此采用改性葉蠟石與炭黑并用補(bǔ)強(qiáng)體系，既可減低生產(chǎn)成本、改善膠料的加工性能，又能獲得綜合性能優(yōu)良的膠料。
6、吸附劑領(lǐng)域
由于葉蠟石價(jià)格低廉，且具有吸附土的結(jié)構(gòu)特性，國(guó)外已將其作為吸附劑而廣泛使用。葉蠟石層狀結(jié)構(gòu)相鄰兩晶層之間僅以范德華力連接，結(jié)構(gòu)易于沿層破壞，陰、陽(yáng)離子可以進(jìn)入層間，因此葉蠟石具有天然的吸附活性。
姚文君等采用濕法活化工藝選擇不同類型的有機(jī)活化劑對(duì)葉蠟石粉體進(jìn)行了活化處理，并進(jìn)行了對(duì)水中極性有機(jī)物對(duì)苯二酚的吸附實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明：有機(jī)活化處理后的葉蠟石能明顯提高對(duì)對(duì)苯二酚的吸附能力，可使水溶液中對(duì)苯二酚的去除率從26.8%提高到83.1%。
7、原料合成
葉蠟石也可作為合成莫來(lái)石的原料，在合成莫來(lái)石時(shí)，不僅能提供SiO2和Al2O3成分，而且在高溫煅燒時(shí)產(chǎn)生的膨脹可以抵消坯體產(chǎn)生的收縮，從而避免坯體開裂。
薛群虎等以葉蠟石和滑石為主要原料，合成出堇青石。結(jié)果表明：采用結(jié)構(gòu)水含量低，燒失量小，煅燒后體積變化小的葉蠟石、滑石原料能夠合成出結(jié)構(gòu)致密，氣孔率低，強(qiáng)度高，主晶相含量>90%的堇青石。
于景坤等以葉蠟石和天然石墨為原料，在Ar氣氛下通過(guò)碳熱還原法原位合成出莫來(lái)石-碳化硅復(fù)合材料。結(jié)果表明：合成莫來(lái)石-碳化硅的最佳溫度為1550℃，原位合成的SiC多為球狀，顆粒粒徑為1μm左右，均勻地分布于莫來(lái)石相中。合成的莫來(lái)石-碳化硅復(fù)合材料的韌性、抗壓強(qiáng)度和抗渣侵蝕性能明顯優(yōu)于單一莫來(lái)石材料。
程偉用熱活化葉蠟石制備出多孔氧化鋁材料，制備的多孔氧化鋁的平均孔徑為20-21nm，材料由層片狀結(jié)構(gòu)堆垛而成，表面凹凸不平，層與層間、顆粒與顆粒間存在大量的縫隙和孔洞。
8、PVC人造革
李靜等以葉蠟石粉料作為功能填充型補(bǔ)強(qiáng)劑用于PVC人造革。結(jié)果表明：具有片狀結(jié)構(gòu)的葉蠟石增加了與PVC樹脂的接觸面積，因此具有較好的補(bǔ)強(qiáng)作用。當(dāng)葉蠟石加入量為15份時(shí)，耐磨改性效果超過(guò)氣相二氧化硅。與活性輕質(zhì)碳酸鈣相比，葉蠟石對(duì)PVC人造革的抗撕裂改性效果更好。因此，葉蠟石可取代普通填料應(yīng)用于PVC人造革。
9、阻燃劑
汪關(guān)才等結(jié)合葉蠟石與無(wú)機(jī)膨脹型阻燃劑的優(yōu)勢(shì)，將兩者復(fù)配用于UPR的阻燃。結(jié)果表明：UPR阻燃復(fù)合材料的綜合性能較好，燃燒時(shí)可形成致密的膨脹型炭層，起到隔氣、隔質(zhì)的作用，氧指數(shù)高達(dá)36.4，滿足國(guó)家對(duì)B1級(jí)電器類熱固性塑料的使用要求。
10、微晶玻璃
Mandal等以葉蠟石和工業(yè)廢棄物高爐礦渣為主要原料，制備出超低和負(fù)膨脹微晶玻璃。結(jié)果表明：葉蠟石的引入降低了玻璃的熔化溫度和熔體粘度，并導(dǎo)致微晶玻璃相的形成。制得的微晶玻璃的熱膨脹系數(shù)為-9×10-7/℃~-2×10-7/℃，且根據(jù)產(chǎn)物的不同，材料的抗彎強(qiáng)度可達(dá)120MPa-200MPa。以該法制備的微晶玻璃，原料使用的是工業(yè)廢棄物并且熔化溫度較低，因此產(chǎn)品的成本較低。
11、其他
此外，由于葉蠟石的一些物理性質(zhì)與滑石相近，因此葉蠟石可替代滑石作為造紙、油漆、塑料、化妝品及其他產(chǎn)品的填料。葉蠟石還可用作各種農(nóng)藥和殺蟲劑載體；作為糖果和醫(yī)藥的填料；用于生產(chǎn)自水泥和屋面防水材料；被直接加工成電氣絕緣零件和高絕緣器件；作為其他工業(yè)的防粘隔離劑；作為鉛筆芯的填加劑；用于電纜能防止瀝青粘連；用作潤(rùn)滑油添加劑；用于做假寶石，雕刻各種工藝美術(shù)品；作為生產(chǎn)洗滌劑和分子篩的原料。
12、葉蠟石在利用中存在的問題
我國(guó)是世界上葉蠟石礦物原料資源富足的國(guó)家，但在開發(fā)利用上仍存在一定的不足。
?。?）資源浪費(fèi)嚴(yán)重
由于對(duì)礦石的指標(biāo)提得過(guò)高，導(dǎo)致本來(lái)可以應(yīng)用的礦石無(wú)法使用。對(duì)此，可加強(qiáng)對(duì)葉蠟石提純的研究，同時(shí)也對(duì)制備高檔制品具有現(xiàn)實(shí)意義。
?。?）附加值低
我國(guó)出口的葉蠟石礦產(chǎn)還是以原礦為主，由于理念、技術(shù)等原因，沒能體現(xiàn)出良好的產(chǎn)品附加值。
13、建議
（1）合理開發(fā)，重視礦產(chǎn)綜合利用與保護(hù)；
?。?）對(duì)我國(guó)現(xiàn)有的葉蠟石資源進(jìn)行全面詳細(xì)的礦物學(xué)研究，為葉蠟石資源合理利用創(chuàng)造條件；
（3）目前，葉蠟石的應(yīng)用領(lǐng)域在國(guó)內(nèi)主要集中在耐火材料、陶瓷、傳壓密封介質(zhì)、玻璃纖維等的制備上，其他方面的應(yīng)用量還相當(dāng)有限。葉蠟石替代工業(yè)中應(yīng)用的高嶺土、滑石已逐漸成為發(fā)展趨勢(shì)，因此，應(yīng)繼續(xù)推廣葉蠟石的應(yīng)用領(lǐng)域；
?。?）通過(guò)觀念轉(zhuǎn)變、技術(shù)創(chuàng)新，提高葉蠟石礦物的產(chǎn)品附加值；
?。?）如果能在保證不破壞葉蠟石晶體結(jié)構(gòu)的前提下，將葉蠟石進(jìn)行納米化，則可表現(xiàn)出表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等特點(diǎn)，納米葉蠟石產(chǎn)品也將表現(xiàn)出意想不到的性能，葉蠟石的應(yīng)用也將隨之拓寬到更廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，同時(shí)也為復(fù)合材料的研究增添了新的內(nèi)容。
目前，有關(guān)葉蠟石微細(xì)化的工作雖然取得了一些成果，但理論尚未成熟，今后面臨的更大挑戰(zhàn)是如何將納米化葉蠟石工業(yè)化生產(chǎn)，含有納米單元相的復(fù)合材料也都是以實(shí)際應(yīng)用為目的，這也是納米材料工程的重要組成部分，也正成為當(dāng)前納米材料發(fā)展的新方向。
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