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滑石是怎么生产出来的(滑石产地)

滑石是怎么生产出来的(滑石产地) 【技术分享】中国滑石资源生产加工现状及发展前景

本文对滑石的晶体结构、特性及近年来我国滑石资源生产应用状况进行了综述,并提出了其发展前景。

1 滑石的组成与结构特性与矿床分布

滑石是典型的层状硅酸盐矿物,结构式为Mg3[Si4O10](OH)2, 以氧化物表示为3MgO·4SiO2·H2O。化学组成为MgO 31.72%,SiO263.52%,H2O4.76%。滑石的化学成分比较稳定,成分中以Mg为主,常有 Fe2+的类质同象,Al代Si极有限。滑石属单斜晶系,2:1 型层状硅酸盐,为Mg-O和Mg-OH三八面体型结构和 Si-O 四面体共氧连接形成的连续网状层构成,所有活性氧朝向一边。每两个网状的活性氧相同,通过一层八面体而相互连接,构成双层。滑石单元层内电荷平衡,结合牢固;单元层间靠微弱的分子键连接,无其它阳离子,因此滑石是不带层电荷的层状硅酸盐。以上滑石的晶体结构特点使其具有化学稳定性,疏水性。

滑石的密度为2.7~2.8g/cm3,与重钙相近。硬度为1 , 是自然界硬度最小的矿物。滑石的pH值为9.0~9.5,化学稳定性好,耐弱酸、碱、盐。滑石层状结构中相邻的两层靠微弱的范德华力结合,在外力作用下极易滑移或相互脱离。此外,它还具有柔软性,较高的电绝缘性、耐热性、高熔点以及对油类强烈的吸附性等。因而,滑石在涂料、造纸、塑料、聚合物、橡胶、化肥、杀虫剂、陶瓷、化妆品等行业得到了广泛的应用。

滑石通常具有片状属性, 晶体常呈叶片状、磷片状、粒状、纤维状集合体或致密块体。在机械力作用下薄片间很容易剥离开,成为单片。每片薄片由两个上下平行“面和不定形边缘表面组成。平行表面为疏水泉油面层,边缘侧面呈疏油亲水性。

2 中国滑石矿床与资源分布

滑石矿床主要是在碱性介质条件下形成的,变质成因的滑石化学成分较接近理论值,而沉积成因的滑石往往含有一定的Al2O3, 因此在结构中有少量的Al代Mg 和Al代Si。与滑石伴生的矿物有石英、方解石、白云石、菱镁矿、透闪石、高岭石、绿泥石等。我国滑石资源分布广且相对集中。全国已有15个省发现有不同储量和品级的滑石,储量较大的有辽宁、山、广西、江西、青海五省,拥有全国滑石储量的90%以上,其中辽宁、山东、广西三省(区)成为最主要的优质滑石产地。截至2010年,全国共有126个滑石矿区,储量7 545万t,基础储量12 594万t,资源量14 102万t,查明资源储量26 696万t。基础储量超过百万吨的省区为:吉林120万t、辽宁6 209万t、山东1 663万t、广西820万t、江西3 105万t、湖南280万t、陕西120万t。

中国滑石矿床的成因类型有4种:(1) 区域变质型滑石矿床,(2) 热液交代型滑石矿床,(3) 超基性岩热液蚀变型滑石矿床,(4) 沉积型镁质粘土与黑滑石矿床。全国已探明的滑石矿床达43个。中国滑石虽然查明资源储量较大,但优质高档的白滑石资源正在逐年减少,这类滑石在中国滑石总产量中不超过30%。

3 中国滑石的生产及进出口现状

我国是世界上最大的滑石生产国,其次为印度、美国、芬兰和法国。尽管2012年世界造纸用滑石的用量降低,但造纸市场仍然是世界滑石的主要消费领域,约占总量的34%。我国滑石年产量约200万t/年,2009~2012年我国滑石的产量几乎保持不变 。

我国也是世界上最大的滑石出口国。国内主要矿山和加工企业, 均以出口为主要营销目标,我国滑石出口数量占总产量的30%~35%,利润达到55%~60%。企业自身的发展,深加工、高附加值产品的研发动力也主要来自国际市场需求,出口已是我国滑石工业发展的驱动力。我国作为主要的滑石出口国,从2009年至今,我国滑石产品出口价格有了较大幅度的提高。根据我国海关统计数据,2014年滑石块出口平均价格218美元/t,滑石粉出口平均价格261美元/t。近年来,我国进口滑石块的价格呈上涨趋势,我国滑石粉产品进口价格大幅度增长。2009~2014年我国滑石进出口价格情况如表1、表2所示。

表1中国滑石进口价格

积范畴未磨碎滑石(美元/吨)滑石粉(美元/吨)
2009 2010年 2011 2012 2013 2014
107 113 175 184 129 131
774 847 956 969 870 790

表2中国滑石出口价格

积范畴未磨碎滑石(美元/吨)滑石粉(美元/吨)
2009 2010年 2011 2012 2013 2014
142 161 187 215 207 218
209 233 259 268 270 261

从表1和表2可以看出,近年来我国滑石的出口价格和进口价格相差数倍,尤其是磨细滑石。这主要是由于国内对高端滑石产品的需求越来越大,而国内滑石产品还不能满足应用要求。与此同时,自2013年以来,中国的出口量大幅下降。与2012年相比,2013年和2014年出口额分别下降12.3%和10.4%,金额下降12.2%和11%。2013年出口配额第一次没有完全使用。2015年的市场前景同样堪忧。这说明我国滑石工业要发展,必须加大研发力度,走高附加值的道路。

4滑石矿的加工工艺

滑石矿的加工工艺根据矿石特性和产品要求有多种,包括选矿、煅烧、磨矿、改性等。滑石常含有应时、长石、方解石、白云石和伊利石等伴生矿物,因此有必要对其进行选矿和提纯。滑石的选矿方法可分为物理法、化学法和物理化学法,具体可分为人工分选法、光电法、电选法、磁选法、沉淀擦洗法、絮凝-浮选法、浮选法、流态化静电分选法等。目前,工业生产中常用浮选和磁选两种方法。具有工艺简单、成本低、精矿品位高、节能环保的特点。

浮选是利用矿物表面物理化学性质的差异来分选矿石的方法。矿物颗粒的表面具有疏水性或疏水性是由浮选剂产生或增强的。经过一系列工艺处理的滑石颗粒虽然密度大,但可以附着在气泡和浮选剂上,浮在浮选机的矿液表面。它们将作为泡沫产品被回收,这样滑石可以从伴生矿物中分离出来,滑石的品位可以得到提高。滑石浮选常用的捕收剂是煤油,浮选油作为起泡剂。由甲基异丁基甲醇(MIBC)产生的泡沫是易碎的,并且容易获得高质量的浓缩物。滑石的浮选过程相对简单。大多数滑石矿只需一次粗选、一次扫选和2~4次精选即可获得最终精矿。国内外有许多厂家采用浮选法来获得高纯度滑石。滑石具有良好的自然可浮性,这是由其晶体结构决定的。层状硅酸盐矿物解离时,化学键主要从层中断裂。因为这些层是非极性的和天然疏水的,滑石具有良好的可浮性。

磁选是根据滑石与伴生矿物的磁性差异,利用磁选设备,在磁力及其他力的作用下,分离有用矿物和伴生矿物的过程。滑石的磁性较小,但如果滑石矿石中伴有菱铁矿、黄铁矿等磁性较强的杂质矿物,滑石与菱铁矿的磁性差异(黄铁矿、透闪石等。)可用于分离滑石和菱铁矿(黄铁矿、透闪石等。)通过磁分离。

滑石主要采用干法研磨,常用的工艺主要有雷蒙磨、球磨机、冲击磨、气流磨等。湿磨法在中国尚未广泛使用。

5滑石的应用

基于其优异的特性,滑石已被广泛应用于涂料、造纸、塑料、聚合物、橡胶、化肥、农药、陶瓷、化妆品等行业。

5.1滑石在塑料中的应用

滑石具有层状结构,相邻两层通过弱的范德华力结合。在外力的作用下,相邻的两层很容易相互滑移或分离。所以在塑料加工中,滑石粉颗粒在机械设备的摩擦和挤压作用下,很容易一层一层剥离,从而形成新的颗粒结构,发生团聚。虽然已经用偶联剂或其他化学表面处理技术进行了处理,但仍需要特殊的技术才能达到更好的表面活化和改性效果。

滑石对塑料制品的显著增强作用主要来源于其独特的微片层结构。加工后的滑石薄片结构越完整,其补强效果越明显。较大的径厚比(片状颗粒的平均直径与其厚度之比)可以提高塑料制品的刚性、冲击强度、弯曲模量和热稳定性。【/br/】优质超细滑石粉具有片状结构,用于塑料制品时,可分层均匀分散在树脂中。像嵌入水泥制品中的金属结构网一样,既能保持塑料的优点,又能形成力学性能优异的增强支撑形式,提高塑料制品的物理性能,具有明显的保温隔热效果。

滑石、云母、高岭土等含硅(Si)矿物具有阻隔红外线和紫外线的性能,在塑料制品中具有明显的保温和抗老化作用。滑石粉具有明显的滑腻感,添加滑石粉的塑料可以明显改善其开口度,还可以提高涂膜的抗粘连性。当超细滑石粉(1 & micro以下)均匀分散在塑料基体中时能起到成核剂的作用。

滑石粉可广泛应用于PP、PE、PS、PA、ABS、PC、PVC等树脂中。滑石粉不仅降低了塑料制品的生产成本,还具有显著提高塑料制品的刚性、耐热性、抗蠕变性、降低收缩率等优点。

滑石粉可以改变太阳光波的照射方向,将直射光变为散射光,阻挡紫外线辐射,提高塑料制品的耐老化和降解性能,延长使用寿命。

5.2滑石在造纸涂料中的应用

20世纪90年代末,我国滑石消费量达0140万吨。2000年以后,作为低价填料的优质滑石消费难以增加。2005年后,滑石的绝对消费量进入缓慢增长期,2013年达到0.1413亿t,恢复到上世纪90年代末的最高水平。滑石主要用作纸张填料,少量用作树脂控制剂和油漆颜料。优质滑石资源少,价格高,主要用于技术质量要求高的树脂控制剂和涂料产品,以及纸杯、信息记录纸、壁纸原纸、打印纸、生活用纸等使用酸性造纸技术场合的填料。方圆几百公里内的中小型造纸企业对低品质填料和涂料的大量消费是滑石消费增长的动力。

当涂层的颜料组成为滑石和高岭土(凹版LWC纸涂层的典型颜料配方)时,加入滑石有助于提高涂层的保水值。滑石颗粒具有类似于高岭土的片状结构,并且具有大的直径-厚度比。这些性能可以赋予纸张涂层更好的覆盖率和光学性能。同时,片状颜料颗粒还可以使涂层结构更加致密。因此,从技术角度来看,滑石可以部分替代造纸涂料颜料中的高岭土。滑石粉的低硬度和柔软度可以使涂布纸的涂层具有更好的压光效果,从而提高纸张的平滑度和涂层的致密性。涂层的封闭可以阻止油墨中的粘合剂更多的进入涂层,有利于纸张印刷光泽度的提高。但由于滑石在涂层表面的亲油性,可以吸附油墨中的油基连结料,从而增加纸张表面与油墨层之间的结合力,从而提高印刷性能。滑石的柔软性和润滑性还可以减少纸张表面的摩擦,降低纸张之间的附着力,提高涂布纸在印刷过程中的运行性能。同时,较低的纸张摩擦系数可以有效改善超压下纸卷的压力分布,提高纸卷的卷绕质量,减少大纸卷在轮转印刷时的断头和爆芯现象。

目前国外造纸涂料滑石粉大部分用于生产凹印铜版纸,在欧洲已经成为LWC纸的主要颜料。欧洲凹印纸典型的颜料成分一般是高岭土(产于欧洲或巴西的剥离土)和滑石(滑石约占25% ~ 70%),但有时需要在涂布量较高的LWC纸涂料中加入一定量的碳酸钙(高达30%)。

5.3滑石粉在建材涂料中的应用

在涂料中,滑石粉可以防止涂层流挂,防止硬质颗粒沉积在底部,减少对设备的磨损。滑石粉容易均匀分散在水性或油性涂料中,并能控制光泽度。将14%~ 18%的滑石加入到含有25 %~ 2 8%云母碎屑、3%~6%白炭黑、12%~ 15%高岭土、36%~ 42.5%硅酸钠和0.5% ~ 1.0% na5p3o100的混合物中,可制得金属型防腐涂料。滑石可用于制备耐酸、耐碱、耐热和防水的电缆用防火组合物。当用于电缆表面时,它具有优异的防火和自熄性能。典型配方(重量%)包含丙烯酸乳液3号、陶瓷15、滑石30、氢氧化铝5、水20、表面活性剂1和粘合剂2。涂料和油漆对滑石粉的技术要求是:含40% ~ 56%的二氧化硅,0 ~ 32%的氧化镁,4 %~ 7%的烧失量,挥发分< 1%,吸油指数30~60,水溶性物质

 
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