伊利石礦物的應用簡述

(成都理工大學 四川 成都 610059)

伊利石又稱“水白云母”，是一種富含鉀的硅酸鹽云母類粘土礦物。伊利石的密度取決于濕存水的含量，不同粒徑等級的伊利石含量也各有不同。較純原巖為細粒結構，質軟，似珠玉狀，油脂光澤，具滑感；質差者結構粗糙，石英等雜質增多，滑感變差，顏色與光澤較暗。

我國伊利石的蘊藏量巨大，分布廣，主要在浙江、四川、江西、河北、河南、陜西、甘肅、新疆、內蒙古、吉林、遼寧等地。自1937年發現以來，伊利石已經在多個領域得到了較為廣泛的應用，但由于成因較為復雜，造成了伊利石的成分、結構多變，因此其在進行應用時往往需要進行提純并進行加工。

一、伊利石的成因和化學組成

通過查閱文獻了解到，根據不同成礦作用所體現的成礦地質條件、礦床規模、礦體形態、賦存特征和礦石物質組成等方面的差異，伊利石主要可以劃分成四種成因：(1)由長石和云母風化分解而成；(2)蒙脫石受鉀的交代；(3)熱液蝕變；(4)膠體沉積的再結晶。目前我國己探明的伊利石礦床大部分屬于沉積型和熱液蝕變型，主要分布于河北、遼寧、河南和東南沿海等地區。伊利石的成因較多，元素組成復雜。各部分成分的含量大致為：氧化鉀(K20)6%～9%，氧化鋁(A1203)30%～35%，水7.5%及二氧化硅。同時，不同粒徑等級的伊利石含量也各有不同。

二、伊利石的應用技術

由于天然伊利石礦資源大多含有雜質，因此在使用伊利石時往往需要對其進行提純加工，從而充分、合理利用資源。伊利石選礦提純工藝主要是：分級、高梯度磁選法、酸浸法、焙燒法、干法重力層析分離法、熱浮選礦、化學漂白法等。經過純化加工的伊利石粘土，可根據其礦物硬度、白度、化學成分中Al2O3、K2O的含量、伊利石粉純度、粒徑大小等指標的不同，而應用于不同工業領域。我國伊利石專利中主要應用領域有用作填料、涂料、水泥、陶瓷等的原料，其次是用于制鉀肥及水污染處理方面，此外還有使用其進行測年新應用。

(一)化肥工業。伊利石含鉀高，通過不同的工藝流程，可制得鉀氮肥、鉀鈣肥、氯化鉀等鉀復合肥。目前我國不少地區利用當地豐富伊利石原礦資源生產鉀肥。利用伊利石制取鉀氮肥不僅生產工藝簡單，原礦利用率高，而且可以有效改善我國鉀肥靠進口的情況。天然伊利石礦具有分散性、含鉀量高等特性，通過礦石焙燒，活化了的礦石中的K2O易從礦石中淋濾出來，形成易被植物吸收的K2O溶液，從而起到對植物施鉀肥的功能。

(二)造紙工業。將伊利石顏料替代優質高嶺土在造紙涂布顏料領域已工業化應用多年。不僅彌補了國內造紙涂料級優質高嶺土資源的短缺，也提高了伊利石的經濟利用價值。必須指出的是，不是所有伊利石資源均可加工制造出理想的造紙用涂布顏料，它至少需具備以下條件:(1)質量穩定，有一定規模儲量；(2)較高的鋁含量；(3)較低的生產加工成本；(4)通過常規漂白工藝處理的產品，白度大于86%；(5)高的粘濃度和適宜的流變特性；(6)低磨耗值；(7)良好的涂料配伍性和生產操作性；(8)可賦予紙張良好的印刷適應性和光學性能。

(三)陶瓷工業。伊利石是用于生產蒸煮罐、盤子、瓷磚等傳統陶瓷的主要粘土成分。伊利石在陶瓷生產原材料中的比例對陶瓷的生產工藝性能具有重要的影響，伊利石中含鋁、硅量較高，易形成堿玻璃，抑制了多鋁紅柱石和方石英的形成，從而提高陶瓷制品的強度、化學穩定性及熱穩定性。

伊利石應用于陶瓷工業是基于其以下兩點特點：作為可塑性物質的水性特征以及作為結合材的熔融玻璃性。聞名于世歷史悠久的中國南方瓷系，經研究，原來景德鎮瓷器的原料中含有一定量的伊利石，即在陶瓷界稱之為“絹云母質瓷”。

伊利石也可應用在特種陶瓷中。日本還利用伊利石生產高級衛生潔具以及特種陶瓷。

(四)橡膠、塑料工業。伊利石具有良好隔熱、絕緣性能及化學穩定性，天然粒度細、分散性好、資源豐富、價格較低，且煅燒后活性增強，是很好的功能性填料。伊利石作為主要原料，經過粉碎、表面改性、煅燒等加工，作為新型填料在橡膠和塑料行業中極具開發利用價值。

(五)環保業。伊利石層間有一價陽離子K+，廢水中的重金屬陽離子通過離子交換被除去。伊利石、高嶺石及伊利石和高嶺石的復合物可以很好的吸附核裂變中產生的具有長期輻射危害的放射性廢棄物鍶和銫。伊利石粘土礦物對鍶、銫有兩個主要吸附位：層間陽離子交換位、粘土邊緣吸附位。鍶和銫等陽離子的吸附量與伊利石的陽離子交換能力相對應。同時，鍶、銫等吸附機理除了陽離子交換過程外，也可能通過擴散進入粘土空隙中。伊利石還可以制作核廢料儲存中的緩沖劑，在一定程度上消除放射性污染。

(六)建筑業。伊利石礦物有較高的鋁含量能夠提高制品強度，較高的鉀含量可以降低燒成溫度，因此可作為生產墻地磚的原料及石膏板的配料。伊利石用于燒制墻地磚，產品實用性好、廉價、絕熱效果好。此外，伊利石還可以用于吸水保水復合材料。不僅具有傳統吸水樹脂的吸水保水性，且原材料成本低，環境相容性較好。同時伊利石應用于無土栽培、農田抗旱保水、改良土壤、防風固沙等方面有著廣闊的應用前景。

(七)伊利石的其他用途。伊利石、蒙脫石等粘土礦物可以吸附DNA、蛋白質等，因此可以作為DNA、蛋白質的載體，在基因治療方面得以應用。伊利石與蛋白質可以形成復合物，在體內中性、堿性環境下，蛋白石釋放出來，用來治療疾病。納米級的伊利石可作藥物載體，從而達到藥物的可控釋放，這在藥物應用方面極具開發利用價值。伊利石具有較好的化學惰性、電絕緣性、絕熱性 等特性，因此還用來制備阻燃無紡布，應用于阻燃電力電纜、阻燃橡膠電纜等方面。此外，由于天然伊利石粉末放射的遠紅外線能夠分解或除去各種食物釋放的臭味，同時能夠活化食物中的水分子，使保鮮，妨礙氧化，因此可以避免食物的變質。

三、結語

伊利石作為一種新的粘土礦物，已經在多個領域中獲得了不同程度的應用，有著獨特的用途，同時其應用范圍還在進一步拓展中。但是就目前而言，伊利石在應用中仍然存在很多問題需要去解決：

(1)伊利石成分多變，提純是其應用的關鍵。目前，伊利石的提純工藝還比較落后，只是簡單的借鑒其他粘土礦物的提純方法。因此，有待于深入研究伊利石的提純工藝，獲得更好的技術指標，充分利用這一資源。

(2)雖然伊利石在工業中應用廣泛，但對其性能的認識不很深入，使得伊利石的開發還處于初級階段。因此，需要進一步研究伊利石的物理化學性質，為充分利用這一資源提供依據。

(3)對伊利石進行深加工，向超純、超細、功能化材料發展，增加產品的附加值；開發新產品，并考慮資源的綜合利用。