滑石的特性以及在塑料中的应用

滑石的特性以及在塑料中的应用

卢继成齐颖贾岫庄

摘要：滑石是一种有特点的非金属矿物，作为一般填料和功能性填料广泛应用于造纸、塑料、涂料、陶瓷等行业。世界上没有两块完全相同的滑石, 多样性和复杂性是滑石产品的一个显著特点。本文对滑石的基本性质、世界的储量、生产情况进行了阐述。在此基础上对应用于塑料

工业的滑石质量要求进行了介绍。

一、滑石的基本性质

滑石的分子式为Mg3Si4O10(OH)2 ，化学名称：水合偏硅酸镁，单斜晶系。纯滑石的理论组成：SiO2 63.47%，MgO31.68%，H2O4.75%。它的基本结构单元是两层由硅原子和氧原子构成的四面体夹着一层由镁原子、氧原子和羟基构成的八面体。（图1）。这种基本结构单元的表面不包含羟基和其它活泼离子，因此滑石憎水并且化学性质不活泼。滑石不溶于弱酸、弱碱和水，不燃烧，不导电。虽然滑石的化学性质不活泼，它却对某些有机物有很强的亲和性，也就是说它是亲油性的。温度在700-900℃时，滑石逐渐失去羟基（或结构水）；1000-1200℃时；生成高温β-顽火辉石；1250-1350℃时，生成α-斜顽火辉石，熔点为1557℃。矿物集合体通常呈片状或致密块状，颜色呈白色、灰色、粉色、黑色等。纯滑石有油脂光泽、滑腻感。莫氏硬度为 1，[001]解理极完全，密度2.75。

图2 滑石的微观结构多样性和复杂性是滑石产品的一个显著特

点。世界上找不出两块完全相同的滑石。确切地说，“滑石”一词能用来描述很宽范围内的一系列产品，它们在纯度、形态及应用后所表现出来的性质上都有不同之处。自然界中的纯滑石很少见，一般伴有相关的其它的矿物。最常见的就是绿泥石、菱镁石和白云石。有的矿体含有少量石英、透闪石或蛇纹石。杂质矿物的种类及数量决定了工业产品的性质、从而也就决定了滑石的功能以至

虽然自然界中的滑石多彩多样，但都有表1所示的四个共性，即：稳定性、低硬度、层状结构、亲油疏水[3]。自然界中的矿物很少能有像滑石这样把如此多的优点集于一身。滑石本身的特点决定了他是一种不可多得的功能性填料。在众多应用中，滑石不但能起到一般填料的作用降低产品成本，而且能显著增强这些产品的诸多性能。这使滑石作为填料，广泛地应用于造纸、塑料、油漆、陶瓷、化妆品、医药、橡胶、

农产品、肥料等行业中。

表1 滑石的四个共性

二、滑石的储量和生产情况

世界滑石的远景储量在20亿吨以上，探明储量约8亿吨，遍及40余个国家。储量较大的国家有：中国、美国、俄罗斯、法国、芬兰、印度、澳大利亚。世界上已发现的滑石矿床共有250座，其中有80座正在开采。在这80座中有40座的年产量在5000吨以上。世界滑石目前的年产量约500万吨，各国的产量如表2所示：

表2 世界各国的滑石产量，万吨

世界上最主要的滑石生产企业有：

l TALC DE LUZENAC

l MONDO MINERALS

l IMIFABI S.P.A

l 辽宁艾海滑石有限公司

l 辽宁北海特级石粉有限公司

l 海城水泉滑石有限公司

l 山东平度滑石矿业有限公司

l 桂林桂广滑石开发有限公司

l 广西龙广滑石有限公司

l 广西龙胜华镁滑石开发有限公司

l GOLCHA GROUP

中国是世界上滑石探明储量最大的国家，为2.5亿吨。滑石矿床分布于15省市自治区，较大的储量相对集中在辽宁、山东、广西、江西、青海五省，占全国资源量的95%。其中辽宁、山东、广西的滑石资源品质最好、开发最早。江西主要为黑滑石，青海茫崖为石棉拌生矿。中国已发现的五个特大型滑石矿床分别为：

l 辽宁海城范家堡

l 山东栖霞李博士夼

l 广西龙胜下鸡爪

l 江西广丰溪滩

l 青海茫崖镇

中国既是世界上最大的滑石生产国，出口国，也是滑石最大的消费国。我国目前的年产

量在200万吨，出口量70-90万吨，国内消费量110-130万吨。

用于塑料工业的滑石一般应是纯度和白度都较高的高纯白滑石，或至少是纯度较高的滑石。虽然滑石是世界上分布较广的矿产资源，但高纯白滑石并不多见。白度85%以上的滑石除中国、印度外的年产量在30万吨左右，而白度超过90%的产品更少，不足10万吨。纯滑石只有中国、印度和澳大利亚生产。但澳大利亚大部分滑石的白度并不高。印度每年可生产约20万吨的高纯白滑石，但由于开采、运输成本高，目前每年只出口5万吨左右。而世界市场仅塑料工业每年对高纯白滑石的需求至少在60万吨。没有中国的滑石出口，世界市场对白滑石的需求远远不能得到满足。正因为如此，即使滑石资源十分丰富的欧美地区每年也要从我国进口30万吨左右的高纯白滑石，主要用做塑料填料。

我国目前每年出口高档白滑石约55-60万吨，其中原料35-40万吨，微细粉约10万吨，粗粉10万吨。国内塑料工业目前对高纯白滑石的需求不大，不超过3万吨，对滑石的总需求量不超过6万吨。世界滑石生产出现以下“四化”的趋势，即精细化、微细化、集团化、国际化[5]。

精细化

随着对产品质量的要求越来越高，生产者对原料供应的要求也越来越严格。市场需要的是针对不同应用特点而专门设计的产品。大路货、通用货的市场越来越窄。如MONDO MINERAL在造纸领域提供十种可供客户选择的产品；在涂料领域提供二十一种产品；在塑料领域提供十一种产品。

每种产品都是针对不同用途而设计的。产品的规格齐全，理化指标十分详尽，并有实验数据支持。

微细化

滑石粉的细度越来越小。滑石的细度以及粒度分布对产品的物理性能有明显的影响。一般地说，产品越细，粒度分布越窄，其增强性能越好。八十年代使用的是200-400目产品，目前国际市场主流产品的细度为2500-3000目。

集团化

世界滑石企业近十年来通过重组、兼并、破产，企业数量正在减少，但生存下来的公司规模在扩大。这其中最重要的原因有两个：一是市场容量正在缩小，利润下降，无法容纳众多的小企业。二是竞争越来越激烈，产品的生命周期缩短，新产品的研发和推广投资越来越大，市场风险也增大，小企业无法承受。现有影响的滑石公司在欧洲仅有3-5家，北美3-5家，日本5家左右，中国10家左右。

全球化

全球化的含义是：跨国集团在全球范围内尽量从同一渠道采购原料，采用相同的生产工艺和标准组织生产，以便保证产品质量的一致性和稳定性。这种趋势将给有全球供货实力的大公司以更多的机会，而只能局部范围供货的小企业机会越来越少。