基本性質
葉臘石為晶體結構,屬層狀矽酸鹽礦物,其晶體結構是每一結構單位層由上下二層(Si-O)四面體層中間夾一層(Al-O,OH)八面體層組成。
結構式為Al2[Si4O10](OH)2,實驗式為Al2O3·4H2O,理論化學成分為Al2O3 28.3%,SiO266.7%,H2O 5.0%,自然界很少見到純葉臘石,往往有各種雜質伴生。
葉蠟石是低溫熱液蝕變形成的粘土礦物,屬單斜晶系,晶體結構高度無序。
葉蠟石質地細膩,硬度低(1-2°),密度2.65-2.90g/cm3,耐火度>1700°C,絕緣、絕熱性好,化學性能穩定,只有在高溫下才能被硫酸分解。
葉蠟石礦石常呈淡黃、乳灰白、灰綠等顏色,若含鐵的氧化物或汞,則呈現褐紅或血紅色。蠟狀光澤、有滑感,常為緻密塊狀、葉片狀,變種具放射狀。
容重2.75~2.80g/cm3,莫氏硬度1.5~2.0。在600~700℃有一個平衡的吸熱反應谷,到1000℃還沒有出現放熱反應峰,這是由於葉臘石脫水反後結構未被破壞,不發生新的結晶作用和結合的原因。
工藝性能
一般工業上用的礦石含葉臘石50%以上,其礦石類型有石英-葉臘石,高嶺土-葉臘石,水鋁石-葉臘石,絹雲母-葉臘石及比較純的葉臘石等。各種葉臘石的粉末均呈白色,一般白度在80%以上,最高可達93%。隨著粉末細度提高,白度值增大,煅燒後的臘石白度提高,最高可達96%。
一般葉臘石質地柔軟,細膩,硬度不大,具有良好的機械加工性能,也容易被磨細,含石英多的臘石,硬度增大。純葉臘石耐火高為1710℃。天然葉臘石隨Al2O3含量增高,即水鋁石、剛玉、紅柱石等含量增加,耐火度增高。隨Fe2O3、K2O、Na2O含量增高,耐火度降低。葉臘石的介電性能並不很好,因此不能廣泛用於做電的絕緣體。煅燒後的葉臘石絕緣性能提高。在高頻率下,臘石的電介損失率不大,導電導熱性低。葉臘石具有良好的化學惰性,與強酸強鹼都不作用,這可能與表面形成防護膜有關,因為後者能阻止試劑滲透到晶體深處,因此反應進行的很慢。
一般葉臘石緻密光滑,具有油膩感,粉末具有潤滑性,其吸潤率高,遮蓋性能好。將葉臘石置於高溫窯爐內煅燒,在不同溫度下顯氣孔率、吸水率、體積密度、真比重、比表面積等均有顯著變化。
地質成因及特性
地質成因
黏土風化而沉積的礦床稀少,並伴有高嶺石或伊利石;熱液葉臘石生成於火山岩內長石的交代變質作用,通常缺少火山灰的變質作用,一般伴有石英。
特性
葉臘石具有很多特性,從而使其適用於作陶瓷和耐火材料。這些性質是:化學穩定性、低熱脹性、低熱傳導性、低導電性、高絕緣性、高熔點、良好的抗腐蝕性。
葉臘石的性質在很大程度上受所含雜質諸如石英、水鋁石、絹雲母和高嶺石的影響。另外葉臘石的化學穩定性、中性的酸鹼度、吸附性以及流動性使其在諸如殺蟲劑和特種肥料等產品中作為載體而使用。以氧化鋁和氧化矽的形式添加到玻璃纖維原材料中也具有促進流動作用。
形態
葉臘石通常有三種形態,依據其不同的形態,擁有獨特的套用:
細粒層狀平面機理(很適合白色陶瓷諸如磚類、衛生潔具、餐具和電氣瓷,起著降低燒結溫度、減少收縮、開裂、以及抗熱脹性的作用;或者填料套用);
大量小粒結晶形成的集合體(用於耐火材料,包括氧化鋁——二氧化矽整體成型料、絕熱耐火磚、爐窯車耐火材料、鑄模塗料);
射線狀晶體(用於填料、白色器皿耐火材料)。
用途
一.適合做人工合成金剛石用的坯料(模具),使用它生產的金剛石質量好,顏色純正,無氣泡,晶型好,透明度高,雜質少,沒有黑色顆粒產生,經濟效益明顯提高,是一種深受用戶歡迎的金剛石生產材料。
二.陶瓷。葉臘石線膨脹係數小,在未燒結前在一定的溫度範圍內(1050--1150℃)會產生線膨脹,這種線膨脹可抵消胚體在燒成過程中其他物料所造成的收縮,從而抗大了燒成範圍,保證產品尺寸的一致。葉臘石具有良好的熱穩定性和很少的濕膨脹,為此,可用以製造尺寸準確、熱穩定性好的產品。另外,葉臘石其最大特點還在於在含鈣鎂高的胚料及釉料中添加適量(5%----10%)的葉臘石,還可以消除氣泡及針孔,從而保證胚釉面的平整平滑性,並且還具有泥漿流動性好、滲透性好、胚體乾燥收縮小、抗變形、抗龜裂、白度高等特點,其抗變性效果均優於其他同類產品,可廣泛套用於衛生潔具、拋光磚、釉面磚、牆地磚、日用陶瓷、成釉及化妝土以及超薄陶瓷等。
三.耐火材料。葉臘石可與粘土製成耐火泥漿、耐火塗料、耐火混凝土骨料、製造坩堝、鑄膜塗料等。耐火度達1700℃以上。
四.質純細膩、色澤美觀者可做雕刻石等。
分布及利用
有經濟價值的葉臘石礦床在多數國家有開發(歐洲除外),但亞洲主導著世界的生產,其中韓國、日本和中國約占全球270~300萬噸年產量的90%左右。
自20世紀90年代以來,中國葉臘石的年產量均在百萬噸以上,約有150-200個小礦。產品主要來自東南的浙江和福建兩省。大多數礦石在碾磨前於小型露天礦采出並經人工挑選,不過一些較大的企業已經進行了機械化投資。產量的90%以上消費於國內陶瓷、耐火材料和玻璃纖維行業。日本每年從中國進口約2萬噸葉臘石用於玻璃纖維。
在日本,由於耐火材料循環使用率提高以及生產者將大量的生產線移往海外,再加上近期日本鋼鐵業的疲軟景象,使得葉臘石作為耐火材料套用量在日本需求急劇下降。另外,由於其水稻種植面積的減少,葉臘石作為殺蟲劑載體的套用量亦逐步減少。同時日本的葉臘石產量自20世紀80年代以來也一直在下降,目前日本葉臘石的年產量在40萬噸的原礦生產水平上。韓國南部的全羅南道和慶上南道等省擁有豐富的葉臘石礦藏,大型礦位於光星、莞島、諾哈島,1996年總產量為78萬噸,2000年約為92萬噸。不過韓國葉臘石質量一般,總產量的60%用於該國的水泥業,其餘主要用於瓷磚、耐火材料應
用及向日本出口。其他的葉臘石生產國有美國、南非、巴西、泰國、巴基斯坦、印度。韓國將不純的葉臘石當作水泥的拼料,白色葉臘石則可用作橡膠、油漆、乙烯基地磚等的填料。,葉臘石價格受到氧化鋁含量、鐵及其他雜質含量、色澤、耐磨性、吸附性等的影響。在日本,葉臘石礦石價格會從很低的每噸10美元達到每噸100美元,而加工獲得葉臘石黏土價格在每噸150-400美元之間。
在中國,葉臘石在玻璃纖維及填料方面的套用表現堅穩,發展較快;隨著陶瓷生產的發展,葉臘石在陶瓷中的套用正在增加。但受鋼鐵業低迷和技術發展帶來的耐火材料使用壽命延長、更注重循環使用、以及材料消費率減低等因素的影響,和其他耐火礦物一樣,在耐火材料套用方向面臨很大的壓力,而殺蟲劑載體套用方向不僅有賴於農業生產走勢,並面臨許多其他礦物吸附劑如膨潤土和凹凸棒石的競爭,發展前景也不明朗。
質量標準
葉蠟石是含水鋁矽酸鹽,主要由石英、高嶺土、絹雲母組成,也有以高嶺土或絹雲母為主的葉蠟石。葉蠟石常有石英、絹雲母等機械混入物,並含有氧化鐵、氧化鈣、氧化鎂、氧化鉀等雜物,對葉蠟石的工業技術要求因用途
而異,目前尚無統一標準。作耐火材料用的葉蠟石,主要要求耐火度在1630°C以上,有用元素鋁越高越好,通常要求Al2O3≥15%。(邊界品位≥13%),伴生元素鉀、鈉能降低耐火材料熔點,從而影響其耐火度,因而越低越好,一般要求K2O+Na2O≤0.8~2.0%。陶瓷工業用的葉蠟石要求Al2O3≥18~20%,K2O+Na2O≤0.5~0.7%,Fe2O3≤0.8~1.0%。
作填料用的葉蠟石要求白度>70~80%,水分<0.5%,染色礦物鐵、錳含量要儘可能低,化學物理性能穩定的葉蠟石含量大於80~85%。
作糖果填料用的葉蠟石要求對人體有害的砷<0.0014%。
橡膠工業用的葉蠟石要求Fe2O3<1~1.5%,燒失量<8%,水分<0.5%,葉蠟石含量大於80~85%。
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