伊利石矿物的应用简述

(成都理工大学 四川 成都 610059)

伊利石又称“水白云母”，是一种富含钾的硅酸盐云母类粘土矿物。伊利石的密度取决于湿存水的含量，不同粒径等级的伊利石含量也各有不同。较纯原岩为细粒结构，质软，似珠玉状，油脂光泽，具滑感；质差者结构粗糙，石英等杂质增多，滑感变差，颜色与光泽较暗。

我国伊利石的蕴藏量巨大，分布广，主要在浙江、四川、江西、河北、河南、陕西、甘肃、新疆、内蒙古、吉林、辽宁等地。自1937年发现以来，伊利石已经在多个领域得到了较为广泛的应用，但由于成因较为复杂，造成了伊利石的成分、结构多变，因此其在进行应用时往往需要进行提纯并进行加工。

一、伊利石的成因和化学组成

通过查阅文献了解到，根据不同成矿作用所体现的成矿地质条件、矿床规模、矿体形态、赋存特征和矿石物质组成等方面的差异，伊利石主要可以划分成四种成因：(1)由长石和云母风化分解而成；(2)蒙脱石受钾的交代；(3)热液蚀变；(4)胶体沉积的再结晶。目前我国己探明的伊利石矿床大部分属于沉积型和热液蚀变型，主要分布于河北、辽宁、河南和东南沿海等地区。伊利石的成因较多，元素组成复杂。各部分成分的含量大致为：氧化钾(K20)6%～9%，氧化铝(A1203)30%～35%，水7.5%及二氧化硅。同时，不同粒径等级的伊利石含量也各有不同。

二、伊利石的应用技术

由于天然伊利石矿资源大多含有杂质，因此在使用伊利石时往往需要对其进行提纯加工，从而充分、合理利用资源。伊利石选矿提纯工艺主要是：分级、高梯度磁选法、酸浸法、焙烧法、干法重力层析分离法、热浮选矿、化学漂白法等。经过纯化加工的伊利石粘土，可根据其矿物硬度、白度、化学成分中Al2O3、K2O的含量、伊利石粉纯度、粒径大小等指标的不同，而应用于不同工业领域。我国伊利石专利中主要应用领域有用作填料、涂料、水泥、陶瓷等的原料，其次是用于制钾肥及水污染处理方面，此外还有使用其进行测年新应用。

(一)化肥工业。伊利石含钾高，通过不同的工艺流程，可制得钾氮肥、钾钙肥、氯化钾等钾复合肥。目前我国不少地区利用当地丰富伊利石原矿资源生产钾肥。利用伊利石制取钾氮肥不仅生产工艺简单，原矿利用率高，而且可以有效改善我国钾肥靠进口的情况。天然伊利石矿具有分散性、含钾量高等特性，通过矿石焙烧，活化了的矿石中的K2O易从矿石中淋滤出来，形成易被植物吸收的K2O溶液，从而起到对植物施钾肥的功能。

(二)造纸工业。将伊利石颜料替代优质高岭土在造纸涂布颜料领域已工业化应用多年。不仅弥补了国内造纸涂料级优质高岭土资源的短缺，也提高了伊利石的经济利用价值。必须指出的是，不是所有伊利石资源均可加工制造出理想的造纸用涂布颜料，它至少需具备以下条件:(1)质量稳定，有一定规模储量；(2)较高的铝含量；(3)较低的生产加工成本；(4)通过常规漂白工艺处理的产品，白度大于86%；(5)高的粘浓度和适宜的流变特性；(6)低磨耗值；(7)良好的涂料配伍性和生产操作性；(8)可赋予纸张良好的印刷适应性和光学性能。

(三)陶瓷工业。伊利石是用于生产蒸煮罐、盘子、瓷砖等传统陶瓷的主要粘土成分。伊利石在陶瓷生产原材料中的比例对陶瓷的生产工艺性能具有重要的影响，伊利石中含铝、硅量较高，易形成碱玻璃，抑制了多铝红柱石和方石英的形成，从而提高陶瓷制品的强度、化学稳定性及热稳定性。

伊利石应用于陶瓷工业是基于其以下两点特点：作为可塑性物质的水性特征以及作为结合材的熔融玻璃性。闻名于世历史悠久的中国南方瓷系，经研究，原来景德镇瓷器的原料中含有一定量的伊利石，即在陶瓷界称之为“绢云母质瓷”。

伊利石也可应用在特种陶瓷中。日本还利用伊利石生产高级卫生洁具以及特种陶瓷。

(四)橡胶、塑料工业。伊利石具有良好隔热、绝缘性能及化学稳定性，天然粒度细、分散性好、资源丰富、价格较低，且煅烧后活性增强，是很好的功能性填料。伊利石作为主要原料，经过粉碎、表面改性、煅烧等加工，作为新型填料在橡胶和塑料行业中极具开发利用价值。

(五)环保业。伊利石层间有一价阳离子K+，废水中的重金属阳离子通过离子交换被除去。伊利石、高岭石及伊利石和高岭石的复合物可以很好的吸附核裂变中产生的具有长期辐射危害的放射性废弃物锶和铯。伊利石粘土矿物对锶、铯有两个主要吸附位：层间阳离子交换位、粘土边缘吸附位。锶和铯等阳离子的吸附量与伊利石的阳离子交换能力相对应。同时，锶、铯等吸附机理除了阳离子交换过程外，也可能通过扩散进入粘土空隙中。伊利石还可以制作核废料储存中的缓冲剂，在一定程度上消除放射性污染。

(六)建筑业。伊利石矿物有较高的铝含量能够提高制品强度，较高的钾含量可以降低烧成温度，因此可作为生产墙地砖的原料及石膏板的配料。伊利石用于烧制墙地砖，产品实用性好、廉价、绝热效果好。此外，伊利石还可以用于吸水保水复合材料。不仅具有传统吸水树脂的吸水保水性，且原材料成本低，环境相容性较好。同时伊利石应用于无土栽培、农田抗旱保水、改良土壤、防风固沙等方面有着广阔的应用前景。

(七)伊利石的其他用途。伊利石、蒙脱石等粘土矿物可以吸附DNA、蛋白质等，因此可以作为DNA、蛋白质的载体，在基因治疗方面得以应用。伊利石与蛋白质可以形成复合物，在体内中性、碱性环境下，蛋白石释放出来，用来治疗疾病。纳米级的伊利石可作药物载体，从而达到药物的可控释放，这在药物应用方面极具开发利用价值。伊利石具有较好的化学惰性、电绝缘性、绝热性 等特性，因此还用来制备阻燃无纺布，应用于阻燃电力电缆、阻燃橡胶电缆等方面。此外，由于天然伊利石粉末放射的远红外线能够分解或除去各种食物释放的臭味，同时能够活化食物中的水分子，使保鲜，妨碍氧化，因此可以避免食物的变质。

三、结语

伊利石作为一种新的粘土矿物，已经在多个领域中获得了不同程度的应用，有着独特的用途，同时其应用范围还在进一步拓展中。但是就目前而言，伊利石在应用中仍然存在很多问题需要去解决：

(1)伊利石成分多变，提纯是其应用的关键。目前，伊利石的提纯工艺还比较落后，只是简单的借鉴其他粘土矿物的提纯方法。因此，有待于深入研究伊利石的提纯工艺，获得更好的技术指标，充分利用这一资源。

(2)虽然伊利石在工业中应用广泛，但对其性能的认识不很深入，使得伊利石的开发还处于初级阶段。因此，需要进一步研究伊利石的物理化学性质，为充分利用这一资源提供依据。

(3)对伊利石进行深加工，向超纯、超细、功能化材料发展，增加产品的附加值；开发新产品，并考虑资源的综合利用。