叶腊石

王朝百科·作者佚名  2009-12-24
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【摘要】叶腊石是黏土矿物的一种,属结晶结构为2:1型的层状含水铝硅酸盐矿物[1]。化学结构式为Al2【Si4O10(OH)2。叶腊石质地细腻,硬度低(1-2),该公司最新开发的叶腊石矿山储藏量达200万吨,其中,含铝量达30%--39%,Fe2O3+TI2O<0.2%,适合做人工合成金刚石用的坯料(模具)、陶瓷、耐火材料、玻璃纤维、雕刻石等。可广泛应用于陶瓷、冶金、建材、化工、轻工等工业部门。

一、矿产名称 叶腊石( pyrophyllite)专二、矿床类型及其分布

1.矿床的成因类型

叶蜡石主要由酸性火山凝灰岩经热液蚀变而成,在某些富铝的变质岩中也有产出。我国叶蜡石矿床按成因可分为热液型和变质型两大类。矿床主要形成于中世纪侏罗纪晚期——白垩纪早期,且主要集中在东南沿海一带,多为中小型矿床。据不完全统计,全国已知叶蜡石矿床、矿点和矿化点约102处,其中矿床和矿点共76处。至1983年底全国累计探明储量1609万t,保有储量1539万t。储量最多的福建省为896万t,占全国总储量的61%,其中工业储量482万t;其次为浙江省,拥有储量440万t。叶蜡石成因类型及实例见表1:

叶蜡石矿床类型及实例

矿 床 成 因

类 型 矿 床 特 征 实 例

成矿母岩 成矿构造 主要成矿作用 矿石矿物组成

中心型火山构造酸性火山碎屑岩热液喷气蚀变型矿床 富含火山物质的酸性火山碎屑岩,特别是在其上有沉积岩覆盖的层位 中心型火山构造,如火山洼地、火山穹窿,边缘断裂裂碎发育,主要在岛弧带内 热液喷气交代蚀变 叶蜡石为主,次为高岭石、地开石、石英、水铝英石 浙江青田北山—山口矿田,

福建福州寿山—峨眉矿田,

江西上饶下高洲—龙门矿田

断陷盆地酸性火山碎屑岩同生沉积—后生热液喷气蚀变型矿床 同 上 断陷盆地及小型地堑式盆地,断裂构造发育,主要在岛弧后带 同生沉积蚀变叠加热液喷气蚀变 高岭石、叶蜡石为主,次为石英、地开石、水铝英石、蒙脱石 浙江上虞梁岙叶蜡石—高岭石矿床,

浙江临海杜歧叶蜡石—高岭石矿床

富铝岩石成岩热液蚀变型矿床 富铝沉积岩及浅变质岩 板内克拉通靠近岛弧一侧 成岩埋藏变质叠加后期热液蚀变 叶蜡石、石英为主,伴生绢云母 浙江常山芳村叶蜡石矿床,

北京门头沟叶蜡石矿床

含矿热液裂隙充填——蚀变型矿床 酸性火山碎屑岩或富铝矿石 上述成矿构造背景上,特别是断裂构造发育处 含矿热液充填为主,伴有近矿围岩蚀变 叶蜡石、汞、明矾石、次为黄铁矿、石英,少量蓝晶石、红柱石等 浙江临安玉岩山汞矿—叶蜡石矿床

2.矿床的工业类型

我国叶蜡石按矿物成分划分的矿石类型如表2,按结构划分的矿石类型见表3。

按成分分的叶蜡石矿石类型

蜡石质叶蜡石 主要矿物为叶蜡石,占90%;其他为玉髓、褐铁矿、水铝石 陶瓷、雕刻、填料、涂料及耐火材料

水铝石质叶蜡石 主要矿物为叶蜡石,次要矿物为水铝石,含微量褐铁矿、金红石等 耐火材料、玻璃坩埚

高岭石质叶蜡石 主要矿物高岭石,次要矿物为叶蜡石,含微量褐铁矿、金红石等 陶瓷、耐火材料

硅质叶蜡石 主要矿物为叶蜡石,次要矿物有石英、玉髓,微量矿物有褐铁矿等 陶瓷、耐火材料、填料

按结构特征分的矿石类型

细粒页板状矿石

致密球粒集合体状矿石 往往含较多绿泥石,杂质含量高

放射状晶体矿石 产出较少,纯度较高

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。其中工业叶蜡石又按含铝的多少,分为高铝叶蜡石、中铝叶蜡石、低铝叶蜡石。

3.矿产的分布情况。

我国的叶蜡石矿山多地处福建和浙江两省。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,据估计至2000年,我国对叶蜡石总需求量达90万t,平均每年递增5.8~6.8%。

三、矿床的主要工业指标

1.一般工业要求:

(1)化学成分

Al2O3≥16%,SiO2≤75%,Fe2O3≤1.0%。

(2)开采技术条件

可采厚度1~2m,夹石剔除厚度1~2m。

2.陶瓷用叶蜡石的要求:

目前,尚无统一要求,现将浙江有关部门对陶瓷原料用叶蜡石的要求列入表4和表5。

3.耐火材料用叶蜡石矿的要求:

福建福州峨眉叶蜡石矿对耐火材料用叶蜡石的要求,见表6。

表4 浙江上虞叶蜡石矿陶瓷用叶蜡石的要求

叶蜡石品级 Al2O3 ,% SiO2,% Fe2O3,% K2O+Na2O,%

高铝

中铝

低铝 ≥26

≥21

≥10 ≤70

≤75 > 0.5

≤0.5

≤0.5 < 0.6

< 1.2

< 1.2

浙江有关部门对陶瓷用叶蜡石的要求

叶蜡石品级 Al2O3 ,% SiO2,% Fe2O3,% K2O+Na2O,%

I级品 > 27 < 65 < 0.5 < 0.6

< 1.2

II级品 27-23 < 76 < 0.5

表外矿 23-18

福建福州峨眉耐火材料用叶蜡石的要求

叶蜡石

品 级 化学成分,% 耐火度,℃

Al2O3 Fe2O3 CaO MgO 烧失量 边 界 工 业

Ⅰ级品

Ⅱ级品

Ⅲ级品 ≥24

20~24

16~20 ≤2

≤2

≤1 <1

<1

<1 <1

<1

<1 <8

≥1610 ≥1670

1650

≥1630

4.填充料用叶蜡石矿的要求:

白度>70 ~80%;水分<0.5%。

5.橡胶工业用叶蜡石的要求:

Fe2O3<1~1.5%;烧失量<8%;水分<0.5%;叶蜡石含量>80~85%。

6.糖果填料用叶蜡石的要求:

砷(As)含量<14ppm。

7.其它工业对叶蜡石的要求:

其它工业对叶蜡石的要求,见表7。

8.浙江外贸出口叶蜡石的质量标准:

外贸出口叶蜡石的质量标准,见表8。

其它工业用叶蜡石的要求

用途 Al2O3 ,% Fe2O3,% K2O,% 备 注

无碱玻璃球

工业坩埚

白水泥

建筑卫生洁具

釉面砖、地砖 >21

≥25

>14

21~23

17~23 <0.5

<0.5

<0.5

≤0.5

≤0.5 <0.5 有的要求Al2O3>25%

Fe2O3愈低愈好

浙江外贸出口叶蜡石标准

品 名 等 级 SiO2,% Al2O3 ,% Fe2O3,% 烧失量,%

叶 蜡

石 块 Ⅰ

Ⅲ 66.00

66.69

68.53 26.00

26.06

25.05 0. 50

0.48

0.58 5.00

4.99

4.97

叶 蜡

石 粉 68.53 25.05 0.58 4.97

细度:60目或120目通过90%

四 、矿石性质

1.矿石的矿物组成:

叶蜡石常与石英、高岭石、蒙脱石、地开石、绢云母以及蓝晶石、红柱石、刚玉等矿物共生。

叶蜡石矿石的自然类型,一般可分为五大类,见表8 。

叶蜡石矿石自然类型

自 然

类 型 矿 物 成 分 化 学 成 分, %

主要矿物 次要矿物 微量矿物 Al2O3 Fe2O3 SiO2 TiO2 烧失量

叶蜡石 叶蜡石

90-95% 石英、玉髓

高岭石5-10% 褐铁矿、黄铁矿、板钛铁矿、夕线石、水铝石 28.12 0.42 64.84 0.42 5.74

水铝石

叶蜡石 叶蜡石60~90%水铝石5~40% 石英、玉髓

5%± 褐铁矿、金红石、蓝晶石、石英、氧化铁 35.51 0.45 52.99 0.43 7.11

高岭石

叶蜡石 高岭石

70%±

叶蜡石

20%± 水云母、石英

5~10% 氧化铁、褐铁矿 33.82 0.29 56.69 0.14 7.20

凝灰质

叶蜡石 叶蜡石

70~80% 玉髓、石英、脱玻化火山灰

20~25% 氧化铁、水铝玉、蓝晶石、褐铁矿、次生碳酸盐 23.95 0.84 70.28 0.31 4.80

含 铁

叶蜡石 叶蜡石

80~90% 黄铁矿、褐铁矿、氧化铁5~10% 25.79 2.88 5.09

2.叶蜡石矿的矿物特征:

叶蜡石是粘土矿物的一种,属结晶结构为2∶1型的层状含水铝硅酸盐矿物。化学结构式为Al2[Si4O10](OH)2,理论化学组成为Al2O328.3%, SiO266.7%,H2O5.0%,分子式为Al2O3.4SiO2.H2O。

叶蜡石是低温热液蚀变形成的粘土矿物,属单斜晶系,晶体结构高度无序。

叶蜡石质地细腻,硬度低(1-2°),密度2.65-2.90g/cm3,耐火度>1700°C,绝缘、绝热性好,化学性能稳定,只有在高温下才能被硫酸分解。

叶蜡石矿石常呈淡黄、乳灰白、灰绿等颜色,若含铁的氧化物或汞,则呈现褐红或血红色。蜡状光泽、有滑感,常为致密块状、叶片状,变种具放射状。

自然界纯叶蜡石矿物集合体产出很少见,一般都由类似的矿物呈集合体产出。矿石以块状为主,也有土状和纤维状的。主要伴生矿物为石英、高岭石、水铝石、绢云母、黄铁矿等

五、工艺特性及主要用途

1.工艺特性:

叶蜡石具有质地细、柔软脂润,有良好的机械加工性能,粉末色白,吸油率高,遮盖率好等特点。

2.主要用途:

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原材料,还可用来制白水泥。

颜色花纹美观、呈蜡状或珍珠光泽的半透明的叶蜡石,是雕刻工艺的名贵原料,如寿山石、青田石、鸡血石、冻石等。

叶蜡石的用途与其具有的特性紧密相关,主要应用方面如表 10。

叶蜡石的用途

应 用 领 域 用 途 质 量 要 求

工 艺 品 做工艺品在我国有悠久的历史,享誉世界。著名的有寿山石、鱼脑冻、灯光冻、芙蓉冻、鸡血石、青田石等。工艺品有香炉、烟具、佛珠、印章、石俑、花瓶、装饰石材等 色泽艳丽,光彩夺目,无裂隙,强度大,硬度适中,透明度好,少杂质

陶 瓷 生产陶瓷、面砖、电瓷、卫生瓷,作耐熔的惰性坯料,耐熔坯体填料,辅助材料 Al2O3>14~27%;

SiO2为65~75%;

Fe2O3<0.5%;

K2O+Na2O<0.6~1.2%;

泥浆流动性好,渗透性好,坯体干燥收缩小,不变形,烧成裂隙小,烧成白度90~96%

耐 火 材 料 早期大块叶蜡石直接砌凿成砖块、烟囱、炉底,称作耐火石或炉石;

制耐火砖原料;

转炉炼钢用于盛钢桶衬砖;

叶蜡石与粘土制成耐火泥浆、耐火涂料、耐火混凝土骨料;

制造坩埚;

铸膜涂料 一般用作耐火材料要求:

Al2O3 15~30%;SiO2 70~85%;Fe2O3<0.5~2%;MgO<1;CaO<1;烧失量<5~7%;

耐火度1650~1690°C;

用作盛钢桶衬砖要求:含石英少;Fe2O3<1%;

耐火度1670°C;坩埚用叶蜡石要求:

耐火度>1690°C;Al2O3≥25%;Fe2O3≤0.5%

玻 璃 为无碱玻璃和部分中碱玻璃原料;

与石英熔炼拉成玻璃纤维可制玻璃钢,或制成耐酸、碱及高温的玻璃布,是一种新型贴墙材料 Al2O3>25%;

SiO2<70%;Fe2O3<0.4%;K2O <1%;

不含着色金属和杂质;

蜡石颜色要浅

白 水 泥 与石灰石混合、磨细、烧成,生产白水泥 Al2O3<20% Fe2O3<0.5%

(续表10)

应 用 领 域 用 途 质 量 要 求

造 纸 用作填料,增加纸张的密度、平滑性、均整性、柔软性及透印性。具片状结构的叶腊石在生产铜版纸中用作涂料 做纸张填料粒度要求-0.074mm,白度90%;做纸张涂料要求-2μm>90%, 白度>90%

塑 料 在偶联剂作用下,表面亲有机物性能增强,用于塑料的填料的强度和刚度 -0.15mm>98%, 白度70~80%, 水分<0.5%,含叶蜡石80~85%

橡 胶 用作掺合剂,使橡胶表面光滑,增加耐磨性和强度。用于电缆能防止沥青粘连 -0.044mm>98%,Fe2O3<1~1.5%,烧失量<80%,水分<0.5%,含叶蜡石80~85%

其 他 白棉布、防火布的填料及增白剂;

糖果、医药用填料及润滑剂,化妆品配料;

搪瓷釉原料;

焊条掺合料;

色铅笔芯填 加,增加书写时滑度 纺织布用白度>85%,-0.044mm>98%,食品药用-10μm>99%,含砷<0.0014%

六、产品质量标准

1.有用元素及主要伴生元素对原料的影响:

叶蜡石是含水铝硅酸盐,主要由石英、高岭土、绢云母组成,也有以高岭土或绢云母为主的叶蜡石。叶蜡石常有石英、绢云母等机械混入物,并含有氧化铁、氧化钙、氧化镁、氧化钾等杂物,对叶蜡石的工业技术要求因用途而异,目前尚无统一标准。作耐火材料用的叶蜡石,主要要求耐火度在1630°C以上,有用元素铝越高越好,通常要求Al2O3≥15%。(边界品位≥13%),伴生元素钾、钠能降低耐火材料熔点,从而影响其耐火度,因而越低越好,一般要求K2O+Na2O≤0.8~2.0%。

陶瓷工业用的叶蜡石要求Al2O3≥18~20%,K2O+Na2O≤0.5~0.7%, Fe2O3≤0.8~1.0%。

作填料用的叶蜡石要求白度>70~80%,水分<0.5%,染色矿物铁、锰含量要尽可能低,化学物理性能稳定的叶蜡石含量大于80~85%。

作糖果填料用的叶蜡石要求对人体有害的砷<0.0014%。

橡胶工业用的叶蜡石要求Fe2O3<1~1.5%,烧失量<8%,水分<0.5%,叶蜡石含量大于80~85%。

2.产品质量标准。

我国目前尚未有叶蜡石的统一产品标准,主要矿山生产的耐火材料、陶瓷原料及出口产品的规格为表11、表12、表13所示。

表 11 耐火材料用叶蜡石产品规格

产 地 品 级 化 学 成 分

Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SiO2 K2O+Na2O 灼 减 耐火度,°C

福建福州峨眉叶蜡石矿 1

2

3 ≥24

20~24

16~20 ≤2

≤2

≤2 <1

<1

≤1 <1

<1

<1 <8

<5

<4 ≥1670

1650

1630≥

浙江青田山口叶蜡石矿 0 18±3 <0.5 77±3 <0.5 <4 1690

浙江上虞梁岙叶蜡石矿 18±3 <0.5 77±3 0.5 >1650

陶瓷原料用叶蜡石规格

产 地 品 级 化 学 组 成, % 白 度 细 度

Al2O3 SiO2 Fe2O3 K2O+Na2O

浙江芳村叶蜡石矿 高 铝 ≥21 ≤74 <0.5 <0.6 >90 叶蜡石粉40~60目

中 铝 ≥16 ≤80 ≤0.5 <1.2 >90 同 上

低 铝 ≥10 ≤0.5 <1.2

浙江上虞梁岙叶蜡石矿 1 >27 <65 0.5 0.6

2 23~27 <75 0.5 0.6

浙江青田山石口叶蜡石矿 ≥18 ≤1 ≤0.5

温州出口叶蜡石规格

品 级 化 学 成 分, % 包 装 用 途

SiO2 Al2O3 Fe2O3 K2O+Na2O

一 级 68 ≥25 ≤0.5 ≤0.5 散 装 陶瓷、玻璃耐火材料、填料

二 级 71~77 ≥21 ≤0.5 ≤0.5 散 装 陶瓷、玻璃、耐火材料

三 级 ≥75 17-20 ≤0 <0.5 散 装 玻璃、耐火材料

七、综合利用工艺技术

在目前的开发应用水平上,除铁是叶蜡石选矿的主要环节,一般用磁选法;当含铁矿物为重金属时,也可用重选法;铁以硫化物或氧化物形式存在时,可用浮选法。浮选法还用于从叶蜡石矿石中分离出石英等杂质。

叶蜡石通常加工制成工艺品和磨粉及对叶蜡石粉漂白等。

叶蜡石的选矿加工流程,就根据产品的要求而确定,如用于生产耐火材料、制耐火砖的叶蜡石,白度要求不高,产品粒度也不要求很细,制砖用叶蜡石粒度为3mm左右,通常为干法生产。我国用于耐火材料,制砖叶蜡石加工的原则流程如图1所示。

用于陶瓷、造纸、农药载体等的叶蜡石,细度往往要求在200目以下,白度85%以上,这时流程中除粗、中、细碎外,还要用悬辊粉碎机进行粉碎,要选矿,甚至还要漂白才能达到要求,这时多用湿法作业。我国常用原则流程如图2所示。

用叶蜡石生产面砖时,叶蜡石的用量约50-60%,其余为粘土、石灰石及陶石,原则工艺流程如图3所示。

叶蜡石生产耐火砖的原则流程如图4所示。

叶蜡石生产白水泥的主要工序如图5所示。

2.开发生产实例。

我国的叶蜡石矿山处福建和 浙江两省,主要的矿山及加工厂有福建的福州叶蜡石矿,福建寿山叶蜡石矿、福建闽清县白中叶蜡石矿等。

(1)福州峨嵋叶蜡石矿。

该矿为我国目前储量最大的叶蜡石矿,宜作耐火材料用。选矿流程为选除铁,年产工业叶蜡石20000t,雕刻用叶蜡石200t。

产品规格为:陶瓷级叶蜡石:含Al2O3>22%,Fe2O3<0.5%;耐火材料级:含Al2O3<22%,Fe2O3 0.5%;雕刻级:不含砂粒,无裂隙,色泽鲜艳,质地均匀。产品除内销外,还出口日本。

(2)浙江青田叶蜡石矿。

该矿是目前国内产量最大的叶蜡石矿,年产30000吨,产品为高铝叶蜡石,产品规格参见表11、表12。产品除供国内生产面砖、玻璃、坩埚、耐火材料外,还出口日本、德国。

八、开发利用现状及发展趋势

1.开发利用现状、存在问题及解决对策。

我国叶蜡石矿资源丰富,开发利用方面主要产品为陶瓷级、耐火材料级、玻璃级、雕刻级,规模与国外比偏小,产品档次不高,深加工产品所占份额极少,因而经济效益欠佳。

解决以上问题的关键在于加强叶蜡石深加工产品的研究和开发,如开发磨细改性的填料级产品、造纸级微粉、药用及农药用产品等。

2.发展趋势。

叶蜡石矿开发利用的发展趋势是企业上规模,产品上档次,牡丹江市东宁县耐火材料公司,拟建年产叶蜡石矿石10万吨、叶蜡石粉1万吨,耐火砖1万吨的生产厂。日本叶蜡石开采量和产量均较大,产品一半左右用于耐火材料。近年来产品向高档化,系列化方向发展,如日本胜光山工业公司拥有一座年产20000吨产品的选矿厂,生产造纸涂料、药品、农业、玻陶、耐火材料用叶蜡石。图6和表14分别列出胜光山工业公司选矿厂原则流程和产品规格,供国内叶蜡石矿研究者和生产者参考。

产品特性及用途:叶腊石线膨胀系数小,在未烧结前在一定的温度范围内(1050-1150℃)会产生线膨胀,这种线膨胀可抵消胚体在烧成过程中其他物料所造成的收缩,从而抗大了烧成范围,保证产品尺寸规格的一致。叶腊石具有良好的热稳定性和很少的湿膨胀,为此,可以用于制造尺寸准确、热稳定性好的产品。

 
 
 
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