我國葉蠟石資源特征及其開發利用前景

杜 鵬

（中材地質工程勘查研究院有限公司，北京 100102)

葉蠟石(Pyrophyllite)是一種層狀硅鋁酸鹽礦物，質地細膩，呈白、灰白、淺綠、黃褐等色，珍珠或油脂光澤，有滑膩感，硬度低(1～2)，密度2．65g/cm3，熔點1 700℃，在水中無膨脹性和可塑性，吸水性差，結構穩定，具有化學惰性、絕緣性、耐火性、耐酸性、熔點高、遮蓋性好、吸油率高和含水量低等特性[1]。葉蠟石主要由中酸性火山巖或火山凝灰巖經過低溫熱液變質和蝕變而成[2]，其共生礦物組合比較復雜，常見共生礦物主要為石英、高嶺石、水鋁石，其次為黃鐵礦、玉髓、蛋白石、絹云母、伊利石、明礬石、水云母、金紅石、紅柱石、藍晶石、剛玉、地開石等。

1 葉蠟石資源概況

1.1 分布特征

我國是世界上葉蠟石礦儲量最豐富的國家之一，其已探明儲量僅次于日本和韓國[2]。我國葉蠟石礦床絕大多數分布在東南沿海中生代火山巖區。從儲量上看，福建和浙江兩省是我國葉蠟石礦產最多的省份，其次是江西、內蒙、北京和新疆等省(區、市)[3-4]；在廣東、黑龍江、貴州、河北、云南、陜西、四川、青海和山東等省(區)也有分布(圖1)。

1.2 資源儲量

截至2016年，我國葉蠟石礦區數量達到67個，基礎儲量3 411．71萬t，儲量950．89萬t，資源量達到6 868．27萬t，查明資源儲量10 279．98萬t(表1)[5]。

表1 我國葉蠟石儲量 (單位：萬t)

2 礦石應用特性及應用領域

2.1 礦石應用特性

根據葉蠟石利用的方式，可分為兩類：①利用其物理性能，使用中不破壞其晶格結構。如：各種填料。要求的技術指標為：白度、細度、含鐵量、礦物雜質等；②利用其化學組分，使用中葉蠟石晶體結構被破壞，如玻纖、玻璃、陶瓷、耐火材料等。要求的技術指標為有用的化學成分和雜質成分，玻纖用葉蠟石中SiO2、Al2O3為有用成分，而Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O在玻纖中為有害成分。

2.2 應用領域

葉蠟石可作傳統工業雕刻石料，也用作陶瓷、玻璃原料、耐火材料、潤滑劑、橡膠、紙張、醫藥、化妝品、洗滌劑、涂料的填料[6]。

(1) 玻纖工業。在玻纖生產中使用葉蠟石作為主要原料，其中Al2O3含量以18%～22%的中鋁葉蠟石為佳，Al2O3含量過高或過低都對生產工藝有很大影響[7]。利用其合理鋁硅比，代替鋁粉降低成本，提高機械玻纖強度。

(3) 陶瓷工業。葉蠟石含有較高的Al2O3，耐熱性好、白度高，在高溫下收縮量小，是制作陶瓷的理想原料。可用于制作日用陶瓷、建筑及衛生陶瓷、電瓷、化工耐腐蝕陶瓷及特種陶瓷等。以葉蠟石為主要原料的釉面磚，具有性能穩定、熱穩定性好、坯釉適應性強等優點，生產中能減少產品的變形、龜裂及濕膨脹[6-7]。

(4) 耐火材料。葉蠟石熔點高、耐高溫(耐火度≥1 700℃)，是制造硅酸鋁耐火材料的原料，可制熔煉光學玻璃和玻璃纖維用的坩堝。由于耐火材料范圍較寬，可在葉蠟石礦物中添加一些其他特性礦物，形成新的耐火材料，如利用鋁廠污泥與葉蠟石為主要原料，制備莫來石耐火材料[7]。

(5) 化工、輕紡工業。葉蠟石超細粉體粒度細、質量均勻、缺陷少，表面活性高，作為復合材料補強性能好，可作為塑料、橡膠、涂料填料，化工吸附劑，添加劑、漂白劑、制作去垢劑。

(6) 人造金剛石。葉蠟石晶體結構屬于連續層狀硅氧四面體，分子層間易于滑動而產生蠕變，硬度低，具有較低的抗剪強度和較好的電熱絕緣性，且價格低廉，是高壓合成金剛石的固體傳壓介質和密封材料。

(7) 工藝品。利用葉蠟石色彩美觀、光澤度好、質地柔軟的特性，可雕刻工藝品、印章等。如青田石、凍石、壽山石、巴林石、雞血石等。

1.2 診斷標準 兩組患者均符合《中華外科雜志》編委會、中華醫學會外科分會肛腸外科學組2000年制定的《痔診治暫行標準》。

3 開發利用現狀

2016年，我國葉蠟石產量約600萬t。全國有葉蠟石礦山企業約110座左右，其中53家獲得的采礦權證上明確指明為葉蠟石礦山。目前，國內大型礦山12家以上(年產10萬t以上)，其中規模在20萬t的礦山4家，中型礦山25家以上(年產5～10萬t)，大型礦山相對集中區域有福建、浙江沿海地區。從礦山規模上看，我國小型葉蠟石礦山企業仍較多，但集中度明顯好于我國大多數其他非金屬礦的礦山。主要原因有兩個：①我國葉蠟石產地比較集中，且分布于經濟較為發達的浙江、福建，加上政府管理到位，礦山的整合力度較大；②玻纖、陶瓷產業高速發展，迫使大型玻纖、陶瓷企業加大了對其上游原料產業的控制力度，通過企業購入、控股、兼并、重組優化了葉蠟石礦山發展。通過對53家葉蠟石礦山企業的資料分析，大型中葉蠟石礦山的開采利用率在75%～92%，平均達到80%。而小型多為鄉鎮礦山，缺少資金投入和科學開采規劃，開采方式落后，資源浪費比較嚴重，資源利用率僅50%～70%。

3.1 主要產區情況

福建葉蠟石產量約200萬t以上，約占全國的近一半左右，大型礦山有福州峨嵋葉蠟石礦、壽山葉蠟石礦、閩清白中葉蠟石礦等。福州峨嵋葉蠟石礦是中國目前儲量最大的葉蠟石礦，年產工業葉蠟石35萬t，雕刻用葉蠟石200t[8]，其他主要礦山有福州壽山、永新縣、福安縣、閩侯西坑、寧德龜山、寧德白巖、古田西坑等。

浙江葉蠟石產量約180～200萬t，全省葉蠟石大型礦山主要有青田、泰順、上虞等地。僅青天縣現有葉蠟石礦山6家，葉蠟石加工企業約15家，主要以加工葉蠟石粉為主。每年開采的葉蠟石原礦約為45萬t，開采出的葉蠟石有80%以上是用于低檔的陶瓷行業[9]。其他葉蠟石礦山分布于云和縣、嵊縣、常山縣、青田縣山口、楠木宕、泰順白佯、大泉里峽、仙居大洪地、臨海、天臺寶華山礦山等地。

內蒙古葉蠟石礦山主要集中在通遼—赤峰一帶，主要葉蠟石礦山位于阿魯科爾沁旗、巴林右旗、克什克騰旗、敖漢旗、扎魯特旗宏達、萬利、哈拉哈達、罕山、雙龍、烏蘭察布勿布林。近年產量增加較快，約產各種葉蠟石60萬t以上。

3.2 其他產區情況

其他省份也分布有少量葉蠟石礦山。牡丹江東寧是黑龍江最大的葉蠟石礦山企業，年產葉蠟石10萬t以上。其他省區葉蠟石礦山分布于廣西防城港、廣東梅州、四川安康、新疆吉林薩爾、陜西商南、山西代縣、河北圍場、河南平頂山、遼寧朝陽、鞍山等地，估算總計產量50萬t以上。

福建壽山、內蒙古巴林、廣東梅州產出的部分葉蠟石石質好，礦石為微透明—半透明為主，硬度適中(摩氏硬度為2～3)，色彩豐富，礦石塊度大，質量等級主要為2～3級，少量達1級，屬雕刻印章、擺件工藝材料。

北京門頭溝葉蠟石礦床屬高鋁型，其最大特點是在高溫下絕熱性與導壓性能較之國內同類礦石更為優越，物理化學性能更為穩定，因而被最廣泛用于合成金剛石制造業，占該行業用量的98%以上[9]。受環保所限，目前處于半停產狀態。

4 葉蠟石開發利用前景

4.1 替代資源分析

葉蠟石主要為玻纖原料提供了SiO2、Al2O3基本組分。從礦產資源角度，滿足該組分要求的主要應為鋁硅酸鹽類礦物，除了葉蠟石外，高嶺土、膨潤土、地開石、鈣長石、沸石及其長石砂巖、中基性侵入巖等都有可能成為玻纖葉蠟石的代替原料。

(1) 高嶺土。

嚴格說高嶺土也是玻纖用的原料之一。歐美國家和我國臺灣地區的玻纖企業均采用精選或質地好的高嶺土替代葉蠟石，生產高強度和電子級的玻璃纖維，產品質量好[10]。我國的云南、宜昌、廣西等地生產的玻纖用高嶺土(軟質高嶺土)的應用已經獲得成功，宜昌、廣西兩地高嶺土已經用于國內生產的玻纖生產，經過近幾年的發展已逐漸應用于玻纖粗紗中。但與進口產品在質量方面與國外仍有差距，主要是國產高嶺土易吸濕，在儲存時間長，容易結塊，氣流輸送方面還存在問題。我國內蒙古、山西等地區煤系高嶺土儲量巨大，該高嶺土不會吸潮，而且含鋁量非常穩定，一般Al2O3含量在36%～38%，但是C含量高，COD值往往在2 000～3 000，必須經過煅燒去碳，降低C含量，因成本還比較高，其在玻纖用應用尚未獲得突破。一旦突破高嶺土中問題，將徹底解決我國玻纖原料緊張的局面。該類產于石炭—二疊系煤系地層中，也就是煤系高嶺土，廣泛分布于內蒙、山西、河北唐山、陜西銅川、山東淄博、新汶等地，是我國玻纖用葉蠟石最大的潛在資源。

(2)白泡石。

這是一種鈣長石砂巖，重慶玻纖已經大量使用。該資源在四川、湖北、廣西等地分布，開采方便，價格便宜。

從化學成分看，白泡石以SiO2與Al2O3為主，其成分與葉蠟石、石英粉的對比見表2[11]。其特點是低鐵、低堿，但與葉蠟石相比，SiO2質量分數較高，Al2O3質量分數較低。白泡石用于高鋁玻纖品種必須配入其他的高鋁礦物，對于低鋁玻纖品種，白泡石在配方中均可以計算引入，代替低鋁葉蠟石在玻璃纖維中的使用，且對熔制不會產生影響。

表2 白泡石與葉蠟石、石英粉成分對比

玻纖中使用的白泡石在取代葉蠟石時，需要使用更多的高嶺土，而市場上通常高嶺土的Fe2O3質量分數更高，因此，使用白泡石取代葉蠟石，將導致玻纖中鐵的質量分數明顯上升，在目前的技術水平下，很難保證玻纖顏色不發生變化。其他成分與葉蠟石中的質量分數差別不大[11]。

目前重慶玻纖對白泡石的質量要求，Al2O3≥10%，Fe2O3≤0．4%，R2O≤0．65%，當Al2O3為9%～10%，Fe2O3為0．4%～0．45%，R2O為0．65%～0．75%，可有條件使用。在玻璃纖維生產中，用白泡石取代葉蠟石，可降低生產成本，實現大宗原料本地化，減緩對葉蠟石資源供不應求的局面[11]。

鋁硅酸鹽礦物在地殼中分布廣泛，種類繁多，除了高嶺土、葉蠟石外，還有鈣長石、沸石、膨潤土、地開石、伊利石等。玻纖企業應積極探索新配套、新工藝，對現有配方進行改進，這些鋁硅酸鹽礦物均有可能成為玻纖的潛在資源。

4.2 資源開發利用方向

(1) 開展重點地區葉蠟石資源地質找礦。

通過基礎地質和葉蠟石成礦條件分析，葉蠟石成礦條件較好的省區有浙江、福建、內蒙，其次為安徽、江西、廣東，可在重點地區開展地質調查和勘探工作。同時應重點擴大現有葉蠟石礦區外圍找礦，或加大礦床勘探程度，擴大葉蠟石的資源儲量，或提升高級儲量比例，優化我國葉蠟石的儲量結構。

(2) 加強葉蠟石選礦除鐵工藝研究。

我國葉蠟石中Fe2O3含量普遍較高，而且與Al2O3相比，高Fe2O3才是限制我國玻纖用葉蠟石資源的主要問題。經研究，我國葉蠟石Fe2O3含量分布在0．25%～1．5%區間的占82%以上。統計推算，經過選礦除鐵后，假如Fe2O3含量降低0．1%，那么玻纖葉蠟石的可供給量可增加8%(圖2)。綜上所述，在現有葉蠟石資源現狀基礎上，單純利用選礦除鐵技術就能提高我國玻纖葉蠟石資源可供量，除鐵是提高資源保障的可行方法之一。

(3) 積極利用國外資源。

近年我國的大公司如中國巨石、重慶國際也邁開“走出去”步伐，在國外投資建廠，從發展情況來看，既節約本國資源，保護環境，又利用海外投資來代替貿易出口，實現對全球市場的占領。據國際玻纖協會預測，亞洲特別是東南亞是未來5～10年玻纖產量和消費量增加最快的地區。開展一帶一路沿線國家葉蠟石資源調研，一方面服務于海外玻纖市場布局，另一方面，通過貿易獲得國外礦產資源，以滿足國內玻纖原料的需求，同時達到將國內有限的資源保護和儲備起來，從而達到可持續供應目的。

(4) 建立標準化玻纖原料生產基地。

從發達國家玻纖工業的發展經驗來看，為了統一為玻纖企業提供質量穩定、滿足加工要求的標準化原料；建立完善的標準化原料檢驗檢測及配送系統，以專業化的配送信息系統、物流系統為企業提供及時的原料供應，保證集團玻纖企業穩定生產，從而引領我國玻纖行業的轉型升級，建立統一的原料均化基地是保障玻纖質量穩定的重要手段。