【原创】文武兼备的战略性非金属矿产:叶蜡石


来源:中国粉体网   黑金

[导读]  叶蜡石是一种重要的非金属矿产资源,由于其诸多可利用性能决定了它在工业领域中的应用范围广阔。

中国粉体网讯  叶蜡石属结晶结构为2∶1型的层状含水铝硅酸盐黏土矿物。化学结构式为Al2[Si4O10](OH)2,理论化学组成为Al2O3 28.3%,SiO2 66.7%,H2O 5.0%。叶蜡石具有无毒、耐高温、耐化学腐蚀、热膨胀系数低、传压性与密封性好、导热性与导电性差、高温下不收缩以及在水中无膨胀性和可塑性等特点。



来源:科普中国网


叶蜡石是一种重要的非金属矿产资源,由于其诸多可利用性能决定了它在工业领域中的应用范围广阔。“文”可做艺术品,“武”可当原材料,是一种重要的结构和功能材料,应用广泛。不仅如此,叶蜡石还是具有重要意义的战略性新兴产业矿产,对国防和战略性新兴产业不可或缺。


叶蜡石的传统应用


工艺品


由于叶蜡石具韧性而不崩裂,小刀很容易刻动,是雕刻的传统工艺石料。早在一千多年前,福州寿山石、青田的青田玉和临安鸡血石即被用作刻制图章和雕刻工艺品。


应用于耐火材料


由于叶蜡石在一定温度下发生体积膨胀,可将其添加到不定形耐火材料中,以防止裂缝和剥落等现象的发生,延长耐火材料的使用寿命;也可将其添加到定形的耐火砖中,使其在使用过程中表现良好的体积稳定性。


应用于陶瓷工业


叶蜡石矿物材料机械强度大、耐热性好、白度高,并且在高温下收缩量小,因此,是制作陶瓷很好的原材料。以叶蜡石为主要原料生产的建筑卫生陶瓷具有抗热震性好,性能稳定等优点。叶蜡石具有绝缘性能,可作为制备介电陶瓷的原料。


应用于玻璃纤维


叶蜡石是制备玻璃纤维的主要原料,主要作用是引入Al2O3,代替铝粉降低成本,提高玻纤机械强度,其中Al2O3质量分数以16%~22%的中铝叶蜡石为佳,Al2O3质量分数过高或过低都对生产工艺有很大影响。



来源:中国巨石


用于复合材料填料


叶蜡石超细粉体粒度细、质量均匀、缺陷少,并且硬度低,易于粉碎,物化性质稳定,是理想的填充材料,因此在橡胶、沥青、塑料、电缆、造纸、颜料、油漆、化妆品、牙膏等行业上得到广泛的应用。


叶蜡石在战略性新兴产业中的关键应用


新材料领域


叶蜡石由于具有良好的传压性、耐热保温性、密封性、机械加工性和绝缘性等特点而被广泛用于人造金刚石、立方氮化硼等高压合成行业中的传压密封介质;还可用于玻璃纤维生产工业中的的玻璃球;且生产洗涤剂和分子筛中叶蜡石也是必备的原材料。


信息技术领域


玻璃纤维用于制作光纤纤芯的包层;玻纤电子布用于制作多层印刷电路的覆铜板。


新能源领域


玻璃纤维布用于风力涡轮机叶片。


生物环保领域


叶蜡石是一种具有吸附活性的天然矿物材料,在环境污染治理方面具有应用潜力。一方面,结构层中类质同象置换导致的结构电荷,需通过层间离子进行中和,从而使其具备一定的离子交换能力;另一方面,叶蜡石的表面羟基在近中性溶液中将发生电离,导致表面荷负电,进而通过静电引力吸附阳离子。


叶蜡石制成的玻璃纤维过滤材料用于过滤各种汽车尾气、工厂、公共场所的烟气粉尘,叶蜡石还可用于防止水土流失;天然叶蜡石合成沸石分子筛作为吸附剂使用。


高端制造领域


叶蜡石的脱水温度为600~800℃,是一种较理想的烧蚀材料,已应用于航天领域;玻璃纤维用于飞机轮船的浆叶、机械的方向舵、雷达防护罩、各类仪表盘等;由于叶蜡石可以制成超硬材料,因此广泛应用于制造高超音速导弹外壳、返回舱外壳、太空舱外壳、防弹盔甲、防弹服、宇航服反射绝缘层和外防火层等方面。


小结


作为功能陶瓷(超硬陶瓷、超高压电瓷)、绿色新型耐火材料、高性能玻璃纤维、超硬材料(人造金刚石)等的重要生产原料,重要的新能源(风电、风机叶片)材料和新型功能材料,叶蜡石预计未来需求量呈增长趋势,2019—2030年需求增速约为5.0%~7.0%。


我国是全球第一大叶蜡石生产国,但作为我国具有资源优势的重要工业矿物,叶蜡石目前的开发应用,无论在广度还是深度上,均不如世界上先进的叶蜡石生产国,每年仍有大量原矿出口海外。未来,应科学合理地开发叶蜡石资源,做好其综合利用与保护,不断扩展叶蜡石的工业应用领域,尤其是在战略性新兴产业中的关键应用。


参考资料:

舒锋.我国叶蜡石在玻璃纤维行业中的应用现状及发展趋势

杜培鑫等.叶蜡石在超硬材料等关键矿物材料领域的研究和应用

王春连等.战略性非金属矿产厘定、关键应用和供需形势研究

张巍.我国叶蜡石的应用进展

杜鹏.我国叶蜡石资源特征及其开发利用前景

楼家毅等.叶蜡石的改性加工与利用


(中国粉体网编辑整理/黑金)

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