云母是一種性能獨特、應用領域廣泛、價值很高的工業礦物。我國云母資源豐富,云母礦幾乎分布在全國各地,年總產量約3萬t,占世界總產量的10%左右。早在2011年,中國對云母的需求量就已占全球的30%左右。近年來,隨著中國工業的快速發展,這一占比也在逐步提高。需求份額加大之下,必然是對技術的高要求。
一、關于云母
云母屬于層狀結構硅酸鹽礦物,具有連續層狀硅氧四面體構造,是一類很常見的造巖礦物,分三個亞類:白云母、黑云母和鋰云母。
云母礦物以其優良的絕緣性、耐熱性、化學穩定性、耐曲饒性、易剝性、環保無毒等性能,被廣泛用于電氣絕緣、油漆、橡膠、鉆探、鑄造、電焊條等領域。
二、干法云母粉與濕法云母粉
云母粉是一種非金屬礦物,含有多種成分,其中主要有SiO2 ,含量一般在49%左右, Al2O3 含量在30%左右。相較于干法云母粉,濕法云母粉的性能優異,應用也更為廣泛。
干法生產云母粉一般采用粗碎、細碎、超細碎三級破碎,所得云母粉一般純度較低,云母晶形易被破壞,顆粒徑厚比較低(10倍左右),晶片多有撕裂、穿孔和表面磨毛。
而濕磨云母粉以天然云母(碎云母、制造云母紙的廢漿和片麻巖內云母等)為原料,以水為介質的條件下加工制成。我國濕法云母粉的生產從80 年代初開始,進入 90 年代發展較快。濕法云母粉因其表面性能不受破壞,表面光滑,光澤好,耐磨性、擦洗性及膠結力強于干法云母粉;同時也因為它具有清晰的棱邊,分散性好,附著力強,徑厚比大,所以廣泛用于高級化妝品、高級涂料、珠光云母顏料及工程塑料領域,并出口到美國、日本、英國、香港、臺灣等國家和地區。
三、濕法云母粉加工技術發展方向
當前云母的消費結構已發生變化,據估計,全世界對片云母的需求量將以每年4.6%的速度持續下降,而對碎云母的需求量將以平均每年1.5%的速度持續增長。代之而起的碎云母在各行各業中的綜合利用方興未艾。這進一步加速云母紙和濕法云母粉加工技術和應用領域的研究與開發。
針對目前我國濕法云母粉工業發展中存在著一系列的問題,如生產大徑厚比的高檔粉的能力相對較弱、應用研究比較薄弱、超微分級作業有待加強等等,未來濕法云母粉的加工技術應從以下幾個方面注重加強。
1.濕法云母粉的表面改性
云母粉作為填料或復合材料的組分,要使其能與基料能有更好的“相容性”,必須對它進行改性處理。改性的云母粉,其表面性能發生了顯著的變化,由親水性轉變為親油性,從而大大增強了與非極性材料的親和,改善材料的性能,改性效果取決于改性劑的結構和性質。
2. 珠光云母及著色云母
云母鈦珠光顏料是一種新型的珠光顏料,是在微薄晶片、光澤良好的云母基體上,用二氧化鈦或其他金屬氧化物包覆或復合而成。著色云母是在云母包覆了二氧化鈦的基礎上再用著色劑進行表面包覆處理的。
云母珠光顏料的關鍵技術是云母基體的制備。一般用白云母作基體,但也有使用黑云母制備珠光云母的研究報道。我國由于在濕磨云母工藝上,未能較好地解決磨礦過程中云母表面劃傷的技術難題,生產的云母粉與國外相比,在基體上,光澤較差,是我國產品在世界缺乏競爭力的主要原因。
3.絹云母的開發利用
絹云母是云母族中呈微細鱗片狀產出的白云母亞種,晶格中往往含有少量Fe、Mn、Cr、V等元素,常呈現出淺黃、淺綠、淺紅等顏色,表面光滑,具絲絹或臘狀光澤,呈貝殼狀。絹云母在橡膠、塑料、涂料和窯業等方面有較好的應用前景。
絹云母的開發利用在我國起步較晚,現研究主要體現在以下幾方面:
(1)改性絹云母。用偶聯劑、高級脂肪酸及其鹽類、不飽和有機酸等表面改性劑對絹云母進行改性處理。
(2)超細絹云母。將普通粉體150um、75um、45um、37um粉碎到超細粉體10um、5um、2um、1um。
(3)改性超細絹云母作為橡膠補強劑,若對制品密度要求不高,工業生產中可以用其取代白炭黑而降低生產成本。
4. 云母應用領域不斷拓寬
在西方發達國家,云母開發技術已從普通的技術向高技術深入發展,派生出門類眾多的新產品。如在日本,利用合成云母結晶原理,制造云母玻璃復合大理石;氟金云母與硼素云母形成新的云母系列;云母與磷、硼、硅酸鹽結合材料;氟云母與滑石結合材料;氟云母與金屬粉結合材料等,使云母不斷擴大了應用領域。
小結
云母是價值很高的工業礦物。在上個世紀50—60年代云母曾因作為電子、電氣工業的絕緣支撐材料而被奉為戰略物質。而當前云母消費結構也正在發生改變。一方面,我們應加強云母資源的保護;另一方面,加強對濕法云母的用途及改性的應用與開發研究,以適應珠光顏料、工程塑料、特種涂料、絕緣材料、日用化工及建材等領域對濕法云母粉的需求。與此同時,開發新型超細粉碎設備。引進并進行消化吸收,開發濕式、高效率、不損傷云母表面、生產能力較大的云母專用研磨設備。