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  • 云母[矿物]

    云母是一种造岩矿物,呈现六方形的片状晶形。特性是绝缘、耐高温、工业上用得最多的是绢云母,广泛的应用于涂料、油漆、电绝缘等行业。

    编辑摘要

    目录

    物种介绍/云母[矿物] 编辑

    云母云母

    云母是云母族矿物的统称,是钾、铝、镁、铁、锂等金属的铝硅酸盐,都是层状结构,单斜晶系。晶体呈假六方片状或板状,偶见柱状。层状解理非常完全,有玻璃光泽,薄片具有弹性。云母的折射率随铁的含量增高而相应增高,可由低正突起至中正突起。不含铁的变种,薄片中无色,含铁愈高时,颜色愈深,同时多色性和吸收性增强。
    云母矿主要包括有黑云母、金云母、白云母、锂云母、绢云母、绿云母、铁锂云母等,砂金石是云母和石英的混合矿物。工业上应用最多的是白云母和金云母,锂云母是提炼锂的重要矿物原料。
    云母矿广泛存在于亚洲、非洲和美洲,但在欧洲很少,直到19世纪,云母在欧洲的价值还非常高,随着殖民者在非洲和南美开采云母,价格迅速低落。
    云母块云母具有非常高的绝缘、绝热性能,化学稳定性好,具有抗强酸、强碱和抗压能力,所以是制造电气设备的重要原材料,因此也能做为吹风机内的绝缘材料。云母同时具有双折射能力,所以也是制造偏振光片的光学仪器材料。用于电气工业的云母开采,必须是有效面积大于4平方厘米的云母块,并且无裂缝、穿孔,边缘上非云母矿物不得超过3毫米。云母开采后根据有效面积将品质分为4类,最好的特类面积要大于65平方厘米。
    在工业上用得最多的是白云母,其次为金云母,广泛应用于建材行业、消防行业、灭火剂、电焊条、塑料、电绝缘、造纸、沥青纸、橡胶、珠光颜料等化工工业。


    形成条件/云母[矿物] 编辑

    金云母粉金云母粉
    云母族矿物能在各种地质条件下形成。黑云母是火成岩的主要造岩矿物之一,在大多深成和浅成岩中都有分布。白云母也是分布很广的一种造岩矿物,在火成岩、沉积岩、变质岩中都有产出。金云母则主要产于超基性岩和镁质大理岩中。许多有工业价值的云母主要产于伟晶岩和变质岩中。变质岩中大片金云母是由富含挥发组分的岩浆岩对围岩交代作用的产物。细粒白云母、钠云母又称绢云母,一般与热液蚀变作用有关。锂云母几乎只产于花岗伟晶岩和与花岗岩有关的高温气成热液矿床中。变质成因的云母种类与原岩成分及变质程度有关,富镁碳酸盐岩变质易成金云母;富铝岩石变质易成白云母和黑云母。 



    矿物特征/云母[矿物] 编辑

    云母伟晶岩矿石的主要矿物为微斜长石、长石、石英和白云母等,次要矿物为黑云母、铁铝榴石、电气石、磷灰石、绿柱石和钛铁矿等。金云母矿床矿脉中经常出现磷灰石、透闪石、透辉石、方解石、碳酸盐岩和微斜长石等矿物。碎细白云母矿床白云母一般占50~70%,钾长石及石英占10%左右,微量矿物为磁铁矿和褐铁矿。

    云母属于铝硅酸盐矿物,具有连续层状硅氧四面体构造。分为三个亚类:白云母、黑云母和锂云母。白云母包括白云母及其亚种(绢云母)和较少见的钠云母;黑云母包括金云母、黑云母、铁黑云母和锰黑云母;锂云母是富含氧化锂的各种云母的细小鳞片。工业上尤其是电气工业中常用的是白云母和金云母。

    云母云母

    云母的化学式为KAl2〔AlSi3O10〕〔OH〕2,其中SiO245.2%、Al2O338.5%、K2O11.8%、H2O4.5%,此外,含少量Na、Ca、Mg、Ti、Cr、Mn、Fe和F等。金云母的化学式为KMg3〔AlSi3O10〕〔F,OH〕2,其中K2O7~10.3%、MgO为21.4~29.4%、Al2O3为10.8~17%、SiO2为38.7~45%、H2O为0.3~4.5%,含少量Fe、Ti、Mn、Na和F等。云母多为单斜晶系,呈叠板状或书册状晶形,发育完整的为具有六个晶体面的菱形或六边形,有时形成假六方柱状晶体。

    云母具有完善的解理,可以剥分。理论上白云母能剥分成10左右,金云母可剥分成5或10左右的薄片。云母晶体的隐伏解理,即为打象和压象。白云母薄片一般无色透明,但往往染有绿、棕、黄和粉红等色调;玻璃光泽,解理面呈珍珠光泽。金云母通常呈黄色、棕色、暗棕色或黑色;玻璃光泽,解理面呈珍珠或半金属光泽。白云母的透明度为71.7~87.5%,金云母为0~25.2%。白云母莫氏硬度为2~2.5,金云母为2.78~2.85;白云母的弹性系数为(1475.9~2092.7×106Pa(15050~21340kg/cm2),金云母的为(1394.5~1874.05)×106Pa(14220~19110kg/cm2)。

    分类分布/云母[矿物] 编辑

    云母矿产分布不均匀,全国20个省、市、自治区虽都有分布,但绝大部分集中在新疆、四川和内蒙古。全国已发现产地184处,其中新疆88处,占全国储量的67%,四川27处,占全国储量的11.4%;内蒙古15处,占全国储量的8.6%;其余54处,占全国储量的13%,分布于河北、山西、辽宁、吉林、黑龙江、山东、河南、云南、西藏、青海及陕西等地。

    类型分布

     一、矿床类型

    工业云母矿床分为白云母矿床和金云母矿床两大类,每一大类可各分为两个亚类,另外还有碎细云母矿床。矿床类型及地质特征如下:
    (1)花岗伟晶岩型白云母矿床
    矿床多产在角闪岩相变质岩地区,含云母伟晶岩脉普遍发育混合岩化和花岗岩化,围岩是各种富铝、硅的片麻岩、变粒岩或片岩。矿脉带常成群出现,构成伟晶岩带或伟晶岩田。按伟晶岩的组构和含矿性可分为:①结晶型白云母伟晶岩:岩脉内白云母呈巨晶,片较大,面积可达60—100cm2,从中可获取大片的白云母,且云母片的剥分性能良好;②交代分异型稀有金属素白云母伟晶岩:云母晶体一般较小,但透明度较好,杂质含量低,且其中伴生的含稀有元素矿物如绿柱石、铌钽铁矿、电气石、锂云母等可综合利用。世界上有工业价值的白云母矿床基本上产于以上两种伟晶岩中。

    云母云母粉
    (2)伟晶岩接触交代型镁硅白云母矿床
    我国的镁硅白云母K2{(Fe2+Mg)(Fe3+Al)3〔Si7AlO20〕(OH)4}矿床位于江苏东海。矿床赋存在深大断裂带并有榴辉岩产出的变质岩地区。含镁硅白云母伟晶岩脉在榴辉岩、角闪片岩和片麻岩中均有产出。但主要的工业矿体产于榴辉岩中。镁硅白云母的电气性能完全符合工业要求,为我国增添了新的工业云母种属。

    (3)镁碳酸盐矽卡岩型金云母矿床
    矿床多分布在太古代、元古代或古生代的结晶片岩、片麻岩及大理岩中。矿区内花岗岩发育,常伴生有交代作用产生的一系列杂岩体,如方柱石-透辉石岩、透辉石-金云母岩等。我国这一类型矿床很多,如大同、通化、镇平和内蒙古的许多矿区均属此类型。

    (4)超基性-碱性杂岩体型金云母矿床
    矿床产于超基性-碱性杂岩体中。杂岩体面积由几十到千余平方公里,且具有环带构造。该类矿床规模较大,金云母可达几百万吨,含矿率较高,每立方米由几百千克至1吨,云母晶片面积可达5—6m2。矿床上部因水化作用形成的蛭石,也可开采利用。这一类型是近年来新发现的一种金云母矿床,从金云母储量、规模和远景来看,都有很重要的工业价值。在原苏联,它已成为金云母的重要来源,但到目前为止,在我国尚未发现该种类型的金云母矿床。

    二、碎细云母矿床
    (1)白云母钾长石片麻岩型碎片白云母矿床
    产于阜平群弯子组下段,白云钾长片麻岩夹中粗粒浅粒岩及黑云二长片麻岩,共见有四层矿,平均厚1.6m,含矿率56~68%,片径一般小于10mm,多为5mm左右。

    (2)云母片岩型碎云母矿床
    赋存于云母片岩中。

    (3)云母伟晶岩型碎云母矿床
    伟晶岩已风化,矿石中白云母含量为14~16%,其它矿物有石英、长石、黑云母等。矿床的主要工业指标在地质勘探工作中,按工业原料云母含矿率圈定矿体并计算储量。工业原料云母是指具有任意外形、晶体两面平整、有效面积不小于4cm2的云母块。工业原料含矿率用单位矿石体积中含有工业原料云母重量即kg/m3来表示。


    工业指标 

    用于电气工业的云母开采,必须是有效面积大于4平方厘米的云母块,并且无裂缝、穿孔,边缘上非云母矿物不得超过3毫米。云母开采后根据有效面积将品质分为4类,最好的特类面积要大于65平方厘米。

    工艺特性/云母[矿物] 编辑

    物理性能

    云母的物理性能主要取决于云母晶体的大小,由解理和硬度决定的剥分性以及云母的颜色透明度和弹性等。工业云母多呈叠板状或书册状晶形,晶体大小不等,厚度从几毫米到几十厘米,一般只要晶体有效面积大于或等于4cm2,就具有直接利用价值。当然晶体面积越大,价值越高。云母的剥分性能由云母的解理和硬度所决定。云母独特的晶体结构,使其具有一组极完全的底面解理,这成为工业云母技术加工剥分的重要性能。理论上白云母能剥分到10左右,金云母可剥分到5—10左右,因此,白云母和金云母可按工业要求,剥分任意厚度的平整薄片,以满足电器、电子工业对云母的要求。云母的硬度均较低,白云母为2—2.5,镁硅白云母为2.37,金云母为2.78—2.85。云母的硬度越大,越难剥分。白云母、镁硅白云母的剥分性能较好,金云母略差。云母的颜色特征常用来表征云母的绝缘性能,工业云母一般以浅色白云母为好,金云母次之,黑云母的绝缘性能最差。白云母的弹性系数为15346—21760bar,金云母为14500—19480bar,工业上利用云母作绝缘材料时,对其弹性有严格的要求。

    电气性能

    云母绝缘性能的优劣,是决定其工业利用价值的最主要的因素,云母绝缘性能由云母的电气性能所决定,通过测试击穿电压和击穿强度等确定云母的电气性能。据我国各矿区云母的测试结果统计,当云母片厚为0.015mm时,平均击穿电压2.0—5.7kV,击穿强度为133—407kV/mm。

    耐热性

    我国某些白云母加热在100~600℃时,弹性和表面性质均不变;在700~800℃后,脱水、机械、电气性能有所改变,弹性丧失,变脆;在1050℃时,结构破坏。金云母在700℃左右时,电气性能较白云母好。

    生产注意/云母[矿物] 编辑

    在开采过程中,会产生大量的云母晶体损伤。1953年A.N.玛尔阔夫教授曾论证了在生产过程中由于损伤造成的云母损失量的问题。曾用三种方法进行研究。
    1)按采出云母量和从生料到工业原料云母的出成率,对两个用不同采矿法的矿块的回采结果进行比较的方法。但由于在一个矿块范围内云母的空间分布不稳定和云母质量不稳定而不适用。
    2)试验工作与地质推断成果的对照法,这种方法由于地质资料的可靠性不高也不能采用。
    3)“检验”法。晶体“检验”法的基本概念概括如下,直接在工作面选出100—150个云母晶体,这些晶体经过检查登记、打上标记后投入生产过程中。晶体经历生产过程后,从云母总量中选出,根据试验前后晶体状态的比较,做出关于该过程由于损伤对云母损失量的影响的结论。
    试样中的晶体重量损失为这一生产过程的总损失。这里,主要不足之处是没有考虑生料的实际组成以及晶体厚度同云母损伤程度的关系。科学技术博土A.A.卡布斯金提出了晶体“标记”法。这个方法与晶体“检验”法的概念基本上相同,前者仅考虑了晶体面积与云母损伤的关系,而晶体“标记”法考虑了晶体厚度与云母损伤的关系。这极为重要,因为晶体薄片比厚片在很大程度上易受损伤。
    晶体“标记”法系根据每个单独晶体在一定面积上和厚度上的损伤,用计算方法确定全部晶体损伤。
    晶体“标记”法以如下的基本现象为根据:
    云母晶体损伤程度取决于生产过程和在生产过程中的云母质量特征,
    只是当具有外部损伤时才可能有晶体的内层损伤,
    当“标记”晶体的数量足够时,由于它的损伤而造成的云母损失可能代表全部投入生产过程中的云母。
    晶体“标记”法的实质在于如下几点,在实验室内将专门选择的云母晶体试样,全部或者部分地涂以抗水彩色油漆作为标记投入生产过程中。当采集试样时,要用晶体轮廓图准确地标定每个晶体的特征,注明存在的裂纹及其它破坏,称重并测量它的厚度。在生产过程结束之后,选出“标记"晶体并重新进行仔细的分析,以确定晶体发生变化的特征。[1]

    选矿方法/云母[矿物] 编辑

    云母选矿流程

    综合利用技术方法及工艺流程
    云母矿石的选矿是生料云母的富集过程。生料云母是指原矿中轮廓面积大于或等于4cm2的任意厚度的云母晶体。原矿中生料云母含量的多少称为生料云母含矿率,通常用单位矿石体积内含生料云母的重量(kg/m3)来表示。经选矿所得精矿中生料云母的总重量与原矿中所含生料云母总重量之比称为回收率。工业上主要是直接利用云母自然晶体加工成所需产品。没有缺陷的云母晶体愈大,其经济价值愈高,因此在云母矿石选矿过程中,要尽可能地保护云母自然晶体不受破坏。

    对于晶体轮廓面积大于4cm2的片云母的选矿,主要根据云母晶体与脉石在形状和摩擦系数方面的差异来进行,常用的方法有手选、摩擦选、形状选。对于晶体轮廓面积小于4cm2的碎云母,则主要是根据它与脉石表面物理化学性质的差异来进行分选的,采用的方法为浮选法

    手选

    工人在采矿工作面或坑口矿石堆上,拣选已单体分离的云母;云母与脉石的连生体用手锤敲碎,再选出其中的云母。

    摩擦选矿

    根据成片状的云母晶体的滑动摩擦系数与浑圆状脉石的滚动摩擦系数的差别,而使云母晶体和脉石分离。所用设备之一为斜板分选机。该机是由一组金属斜板组成,每块斜板长1350mm、宽1000mm,其下一块斜板的倾角大于上一块斜板的倾角。每块斜板的下端都留有收集云母晶体的缝隙,其宽按斜板排列顺序依次递减。缝隙前缘装有三角堰板。在选别过程中,大块脉石滚落至石堆;云母及较小脉石块经堰板阻挡,通过缝隙落下一斜板。依次在斜板上重复上述过程,使云母与脉石逐步分离。目前,摩擦选矿工艺及设备尚不完善,因此在云母矿石选矿中,该法尚未得到广泛应用。

    形状选矿

    根据云母晶体与脉石的形状不同,在筛分中透过筛子的筛缝、筛孔的能力不同,使云母和脉石分离。选别时,采用一种两层以上不同筛面结构的筛子,一般第一层筛筛网为条形;第二层筛筛网为方形。当原矿进入筛面后,由于振动或滚动作用,片状云母及小块脉石可以从条形筛缝漏至第二层筛面;因第二层是格筛,故可筛去脉石留下片状云母。形状选矿法具有流程简单、设备少、生产率高、分选效果好等优点,因而在云母矿山中得到了广泛应用。

    浮选

    依据云母与脉石的表面物理化学性质的不同进行分选。矿石经破碎、磨矿使云母单体解离,在药剂作用下,云母成为泡沫产品而与脉石分离。云母浮选可以在酸性或碱性矿浆中进行,长碳链醋酸胺类的阳离子和脂肪酸类的阴离子为云母的捕收剂。云母浮选工艺流程中需经过三段粗选、三段精选,才能获得云母精矿。因此,云母矿石浮选用以回收伟晶岩和云母片岩中14目以下的云母和细粒云母。在中国,云母矿石浮选尚未得到生产应用。

    风选

    云母风选多通过专用设备来实现。其工艺过程一般为:破碎→筛分分级→风选。矿石经过破碎之后,云母基本上形成了薄片状,而脉石矿物长石、石英等呈块状颗粒。据此,采用多级别的分级把入选物料预先分成较窄的粒级,据其在气流中的悬浮速度之差异,采用专用风选设备进行分选。风选法适用于水源缺乏地区,已用于实际生产。

    主要用途/云母[矿物] 编辑

     一、工业用途

    黑云母工业上主要利用它的绝缘性和耐热性,以及抗酸、抗碱性、抗压和剥分性,用作电气设备和电工器材的绝缘材料;其次用于制造蒸汽锅炉、冶炼炉的炉窗和机械上的零件。云母碎和云母粉可以加工成云母纸,也可代替云母片制造各种成本低廉、厚度均匀的绝缘材料。

    主要用途在工业上用得最多的是白云母,其次为金云母。其广泛的应用于建材行业、消防行业、灭火剂、电焊条、塑料、电绝缘、造纸、沥青纸、橡胶、珠光颜料等化工工业。超细云母粉作塑料、涂料、油漆、橡胶等功能性填料,可提高其机械强度,增强韧性、附着力抗老化及耐腐蚀型等。除具有极高的电绝缘性、抗酸碱腐蚀、弹性、韧性和滑动性、耐热隔音、热膨胀系数小等性能外,又率先推出片体二表面光滑、径厚比大、形态规则、附着力强等特点。
    二、云母药用
    云母,味甘,性平,主治肌肉像死人一样没感觉。伤于风邪而发冷发热,如同身体坐在船上,头晕目眩,具有砌除风邪,充实五脏,增加生育能力,使眼睛明亮,久服身体轻便灵巧,延长寿命。又名云珠、云华、云英、云液、云砂、磷石,产于山中深处。

    开发利用/云母[矿物] 编辑

    开发历史

    虽然中国很早就已认识和利用白云母和金云母,但对云母矿床正规的勘查工作是在中华人民共和国建立以后,从1952年开始相继对四川丹巴及内蒙古土贵乌拉的白云母矿床进行了普查勘探并取得了较好成果。1958年在山西繁峙召开了全国云母会议,决定大力开展云母的普查勘探工作,当年,新疆阿勒泰云母矿床的发现,在中国云母资源的开发方面起了很大作用,同时也为云母矿床的普查勘探工作积累了经验。随后,江苏东海镁硅白云母矿床的发现并被工业所利用,在中国增添了新的工业云母种属。内蒙古乌拉山、大别山、秦岭、辽宁、四川及云南等地的云母矿床相继发现,扩大了云母资源。80年代以来,建材、地矿等部门开展对碎云母、绢云母矿的普查。经详查,探明了河北灵寿谭庄乡山门口碎云母矿,在内蒙古、辽宁、湖北等地发现绢云母矿点,在碎云母和绢云母的工业应用研究方面也取得了进展。 
    中国在20世纪50年代至70年代中期,曾将白云母、金云母列为战略资源,最早开采的是四川丹巴云母矿,以后新疆、内蒙古、山西、河北、山东、河南、陕西、云南等省、自治区的云母矿相继开采。主要国有矿山有新疆阿勒泰、四川丹巴、内蒙古土贵乌拉等矿山,还有上百个县办、乡镇及个体矿山。1978年前,工业原料云母的年产量为1700~2500t,1978年后,产量逐年下降,原因是云母消费结构发生了根本变化所致。

    存在问题

    a、综合利用率低:云母的综合利用,国外已做到工厂无废料,原料百分之百利用。我国云母综合利用率约40%,还有待于扩大其应用领域。
    b、应用领域较窄:近几年来,国外云母综合利用领域不断扩大,在建材、防震、润滑、有机和无机复合材料、密封材料等领域取得了较好的应用。综合加工的产品有10类,100多品种。我国应用领域相对较窄,如今已能生产6大类,近30个品种。

    解决对策

    加强技术研究,提高综合利用率及不断扩大应用领域,拓宽市场。

    发展趋势 

    从总的趋势看,由于人工合成云母大晶体的成功,世界上对大片云母的需求量将逐渐减少,因而天然大片云母的开采量将逐年降低。然而对碎片云母的需求则将继续增加。世界上现有优质云母还远远不能满足需要,合成云母的研制正在加快进行。
    当前云母的消费结构已发生变化,据估计,全世界对片云母的需求量将以每年4.6%的速度持续下降,而对碎云母的需求量将以平均每年1.5%的速度持续增长。
    云母综合利用产品----云母纸和湿磨云母粉以及云母深加工产品,都是国际市场上比较畅销的产品。
    如今,国内薄片云母需求量将逐年减少,电子管投料片云母的需要量保持平衡,电容器芯片和等外厚片云母等基本饱和。天然片状云母一般为代用材料所取代。但作为云母综合利用的产品,云母纸和云母粉以及深加工产品如云母绝缘制品、云母纸电器等开始畅销。
    (1)云母纸市场 机械部门早就确定电机用云母绝缘材料主要用云母纸代替云母薄片。1987年我国新增发电设备能力920万千瓦,通常按新增10万千瓦发电能力需耗用云母纸5吨计算,约需460吨云母纸。我国今后能源工业是发展重点,“七五”期间,计划达到年产1000万千瓦的发电机组能力,每年需要云母纸不低于500吨,共需2500吨以上。另外,1987年我国的发电装机容量已达1亿千瓦,若按20—30%的更换维修考虑,维修需用的云母纸亦相当可观。此外,还有众多的工业、家用电器也需要大量的绝缘纸板等产品。国内云母纸市场大有前途。
    (2)云母粉市场 全国电焊条生产每年需云母粉约1.5万吨,油毡纸用云母粉14万吨、消防器材用云母粉2000吨左右,再加上新开拓的云母粉应用领域,从发展趋势看,云母粉的需要量可能会进一步增长。

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    参考资料
    [1]^引用日期:2015-03-12
    扩展阅读
    1金云母
    开放分类 我来补充
    化学品矿物

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