叶蜡石矿物材料的特点与市场前景分析

叶蜡石矿物材料的特点与市场前景分析
成都理工大学
老师：汪灵
学生：肖山
学号：201102040322
专业：材料科学与工程
2013年12月
成都理工大学材料与化学化工学院姓名：肖山
Chengdu University of Technology 班级：材料三班学号：201102040322
叶蜡石矿物材料的特点与市场前景分析
肖山
摘要：叶蜡石矿物材料有较好的绝缘性和绝热性，化学性能稳定并具传压性，可用于复合材料填料、耐火材料、玻璃纤维、陶瓷和传压介质，具有较好的开发前景。

关键词：叶蜡石矿物；综合应用；发展前景
一、叶蜡石的性质及特征[1]
叶蜡石矿物材料是粘土矿物材料的一种，是结晶结构为2:1型的层状含水硅
铝酸盐，层间容易滑移。

其化学结构为Al
2[Si
4
O
10
](OH)
2
，属于单斜晶系。

其质地
细腻，硬度低（莫氏硬度为1~2）,密度 2.65 -2.90g/cm3，熔点为1400-1500℃，脱水温度为500-700℃，电阻率为815×109欧姆米，叶蜡石绝缘性、绝热性好，内摩擦系数小，化学性能稳定，耐火温度达1700℃。

根据其所含杂质矿物的不同 ,能呈现出黄、红、褐、白、灰、黑、绿及彩色等颜色 ,常呈鲜艳美丽的花纹。

二、叶蜡石矿的类型及其在我国的主要分布情
1、叶蜡石矿石的类型
叶蜡石在自然界一般呈集合体状，纯的叶蜡石石矿很少发现，叶蜡石及其共生矿物通称为蜡石，常见的共生矿物有石英、绢云母、高岭土、水铝石、长石等自然界叶蜡石的矿床大多是组分复杂的混合体。

其自然型五大类叶蜡石、水铝石叶蜡石、高岭石叶蜡石、凝灰质叶蜡石、含铁叶蜡石[2]；按成分不同可分为蜡石质叶蜡石、水铝石质叶蜡石、高岭石质叶蜡石、硅质叶蜡石；按其结构特征可分为细粒页板状矿石、致密球粒集合体状矿石、放射状晶体矿石；叶蜡石矿石还可按用途不同分为工业叶蜡石、雕刻叶蜡石两类。

其中工业叶蜡石又分为软质叶蜡石和硬质叶蜡石，按含铝的多少，分为高铝叶蜡石、中铝叶蜡石、低铝叶蜡石。

2、叶蜡石矿石的主要分布[3][4][5]
在我国东南沿海地区的叶蜡石矿产资源相对丰富。

其主要产地有:浙江的青田、昌化、温州、上虞等地;福建的闽侯;四川的峨眉;广东的台山;内蒙的赤峰等地（主要出于福建和浙江）,北京的门头沟等地也有产出。

全国叶蜡石年生产能力约14万t，其中雕刻叶蜡石产量仅1000多吨。

主要生产矿山有浙江省的青田叶蜡石矿、上虞叶蜡石矿、福建省福州峨嵋叶蜡石矿、福州寿山叶蜡石矿、闽清白中叶蜡石矿。

虽然我国的叶蜡石资源丰富，但由于我国地质勘探工作对叶蜡石的投入较少 ,资源利用程度低，矿石乱采滥挖、资源浪费严重。

三、叶蜡石的性能[4]
1、叶蜡石的化学性能：叶蜡石矿物材料具有较高的化学惰性，在高温下才能被硫酸分解，因此化学性能相当稳定。

2、叶蜡石的热学性能：与一般硅酸盐矿物不同 ,叶蜡石矿物材料在未烧结以前 ,在一定温度范围内会产生膨胀 ,其原因是晶格膨胀 ,铝氧、硅氧层分离所致。

不同产地、不同类型的叶蜡石具有相似的高温物相及其演化特征 ,方石英阶
段及其以前各阶段的物相及其演化特征与SiO
2-Al
2
O
3
体系相图有很大差异 ,以后
则基本相似[6]。

3、叶蜡石的耐火性能：叶蜡石矿物材料的耐火度大于1700℃,用叶蜡石和耐火粘土混合制成的材料具有高温下不收缩以及在高温剧变之下不碎裂的性能 ,能经受钢渣和金属的冲击 ,有较强的蠕变能力。

4、叶蜡石的传压性能：由于叶蜡石的层状结构 ,叶蜡石具有理想的内摩擦性能和良好的传压特性。

四、叶蜡石的用途
叶蜡石的用途与其具有的特性紧密相关，主要用作耐火材料、陶瓷材料以及雕刻原料；其次还用于橡胶制品、化妆用品、农药等的填料和载体。

叶蜡石的新用途是作涂料，也是制作壁板的良好材料，还可用于制白水泥。

以下只对其作为传压密封介质、耐火材料、陶瓷、复合材料填料做可简单的介绍。

1、作为传压密封介质[7][8][9][10]
叶蜡石具有良好的传压型、机械加工性、耐热保温性、绝缘性以及密封性，在人造金刚石、立方氮化硼等高压合成行业中常常用作传压介质原料而得到广泛的应用。

叶蜡石的晶体结构决定着传压性质，使它具有良好的固体传压、流动密封与机械加工等一系列的物理性质，所以在超高温高压技术的试验研究与超硬材料的合成中被采用做传压、耐热保温材料。

而关于当叶蜡石矿物材料存在时材料
的合成工艺和传压效果，已经有很多学者做过研究。

一般说来 ,叶蜡石作传压密封介质时 ,要求传递压力均匀 ,在高温高压下物相稳定 ,体积收缩小 ,导热系数小，成分相对较软的叶蜡石材料。

为了达到上述要求 ,叶蜡石矿物粒度要适宜;矿物成分尽量相同 ,不成多相;矿物与矿物之间联接紧密、不易破碎、杂质较少。

然而 ,天然叶蜡石矿物能达到上述要求的较少。

因此 ,常对叶蜡石矿物进行热处理改善力学性能和采用破碎后 ,重新配矿、静压达到传压介质效果。

叶蜡石矿物制作传压介质常采用三种粒度或三种以上非等大球粒堆积模型堆积成型 ,可以达到较好的传压、保温、密封和绝缘效果。

也有一些研究者提出在叶蜡石矿物中添加少量其它矿物质以改善其传压和保温性能。

如将高岭石组矿粉和一组从铝土矿粉、石英粉、氧化铁粉中任选一种到几种混合均匀后 ,添加在某些普通的叶蜡石矿粉中 ,改进及改变叶蜡石的密封、传压、保温等性能 ,使其成为性能可调的密封传压介质 ,并可降低粉压块成本 ,提高保温性能 ,产出高强金刚石。

2、作为耐火材料[4][5]
叶蜡石矿物的主要成分为氧化硅和氧化铝，因此其熔点高，能耐高温，在加热时不容易熔化，是制作硅酸铝耐火材料的原料。

叶蜡石矿物在耐火材料制品方面主要用途是作冶炼炉低温段炉衬，化铁炉、炉底和浇桶的衬里。

但由于耐火材料范围较宽，因此需要在叶蜡石矿物材料中添加另一些特性矿物，形成新的耐火材料。

如添加莫来石矿物材料，在高温高压条件下合成，这样可以提高制品的冲击强度、密度、耐火性、耐火度、耐侵蚀和耐熔渣性以及降低它们金属渗透性和成本；而添加锆石矿物材料时可以让其具有良好的耐久性，对金属盒熔渣的抗侵蚀性增强。

3、作为陶瓷
叶蜡石矿物材料机械强度大，耐热性好,白度高，并且在高温下收缩量小，因此是制作陶瓷的很好的原料，能替代高岭土。

但其有降低陶瓷料的塑性及制品的半透生产中所需的配方[3]。

所以也在某些地方一定程度上限制了其在陶瓷方面
的应用。

叶蜡石在制作陶瓷时对其成分要求为SiO
2≥75%，Al
2
O
3
≥18%，K
2
O+Na
2
O
≤0.5%,Fe
2O
3
≤0.8%。

4、作为复合材料填料[3][5]
叶蜡石作为复合材料填料时通常将其加工成超细粉体，因为叶蜡石超细粉体具有粒度细，质量均匀，缺陷少，并且硬度低，易于粉碎，物化性质稳定的特点。

所以其在橡胶、沥青、塑料、电缆、造纸颜料、油漆、化妆品、牙膏等行业上得到广泛的应用。

叶蜡石矿物材料加工成超细粉体时，比表面积增大，表面活性提高，作为复合材料补强性能好。

但是由于叶蜡石材料与有机高聚物的界面性质有很大差异，往往互不相容或者相容性较差，难以与基质互溶分散，影响复合材料最终性能。

因此，除了对叶蜡石粉体粒度分布做严格要求外，还需要对颗粒表面进行改性，以改善其表面的物化性质，增强其与有机高聚物的相容性，提高其在有机物基质中的分散性，以提高材料的机械强度及综合性能。

五、市场前景[3][4][5][11]
叶蜡石是一种重要的非金属矿物材料，在我国国民经济中发挥着重要的作用。

我国叶蜡石资源丰富，作为一种工业资源很有发展前途。

今后叶蜡石在耐火材料、陶瓷、水泥、传压密封介质、化工产品载体、表面涂层、塑料、橡胶以及
沥青添加剂等方面的用途还将会增加,将会在陶瓷和耐火材料中代替高岭土和高铝矿物；在造纸工业中替代高岭土；在化妆行业中代替滑石，而作为高压密封传导介质的高纯叶蜡石还有希望生产出切实可行的人工替代材料 ,缓解叶蜡石作为高压传导介质的不足。

所以大力开展叶蜡石矿物材料研究将有助于矿物材料的发展和振兴非金属矿工业。

而目前许多工作者正在进行着叶蜡石矿物成因和矿石类型方面的研究，并且积极开展着叶蜡石的选矿提纯工作，使不同类型的叶蜡石满足各行各业上的使用要求。

这也为我们进行下一部开发利用叶蜡石资源提供了方向。

参考文献：
[1]潘兆榴.结晶学与矿物学[M],地质出版社，1994.
[2]汪灵.中国叶蜡石及其应用简介[J].地质与勘探，1996.
[3]郭陀珠，徐文湜等，叶蜡石矿物材料开发研究前景[J]，矿产与地质，2000.
[4]郑爱云，赵军伟等，我国叶蜡石开发技术研究现状级应用前景[J],矿产保护与利用，1996.
[5]杨炳飞，王吉中等，我国叶蜡石矿物材料研究方向及其进展[J],超硬材料工程，2007.
[6]汪灵.叶蜡石高温物相及其演化特征[J],科学通报，1996.
[7]郭陀珠，徐文湜等，叶蜡石传压介质研究，第9届高压学术讨论文集[C].科学出版社，1997.
[8]陶知耻.传压介质-叶蜡石及其在高压高温下的传压密封机理[J].超硬材料与工程，1995.
[9]高德生等，叶蜡石及其在合成金刚石中的影响[J]，超硬材料与工程，1994.
[10]徐文忻等，叶蜡石传压介质资源初步研究[J],矿产与地质，2003
[11]系照雄，浅谈叶蜡石的开发利用[J],西部探矿工程，2003.。