叶腊石

　　叶腊石是黏土矿物的一种，属结晶结构为2：1型的层状含水铝硅酸盐矿物引。化学结构式为Al2[Si4O10](OH)2。叶腊石质地细腻，硬度低(1-2)，最新开发的叶腊石矿山储藏量达200万吨，其中，含铝量达30%--39%，Fe2O3+TI2O<0.2%，适合做人工合成金刚石用的坯料(模具)、陶瓷、耐火材料、玻璃纤维、雕刻石等。可广泛应用于陶瓷、冶金、建材、化工、轻工等工业部门。一、矿产名称叶腊石( pyrophyllite)专二、矿床类型及其分布

　　叶蜡石

　　晶体扁长板状且常呈现歪晶，多以叶片状、纤维状、放射状和片状块体产出。白色、灰色、浅蓝色、浅黄色、浅绿色和绿棕色，条痕白色。透明到半透明，新鲜面上呈珍珠光泽。叶腊石触摸时有油脂感。加热成片剥落，且不溶于大多数酸。

　　主要成因：

　　与滑石、红柱石、硅线石和天蓝石共生于结晶片岩，还与云母和石英等矿物形成于热液矿脉。

　　成矿母岩成矿构造， 主要成矿作用于矿石矿物组成中心型火山构造酸性火山碎屑岩热液喷气蚀变型矿床富含火山物质的酸性火山碎屑岩，特别是在其上有沉积岩覆盖的层位中心型火山构造，如火山洼地、火山穹窿，边缘断裂裂碎发育，主要在岛弧带内热液喷气交代蚀变 叶蜡石为主，其次为高岭石、地开石、石英、水铝英石。

　　叶腊石外观很像滑石，许多物理性质也与滑石相似。自然白度25~90°，烧失量4%~6%，耐火度1690°C，硬度为莫氏1~2度，密度2.8~2.9，颜色有黄、红、褐、白、黑等。

　　中国是世界上叶腊石矿储量最丰富的国家之一，其已探明储量仅次于日本和韩国。在福建、浙江、内蒙古、广西、北京、广东、四川、河北等地均有产出，主要集中于在福建、浙江。

　　福建叶蜡石储量占全国储量的50%以上，主要有福州峨嵋叶蜡石矿、寿山叶蜡石矿、闽清白中叶蜡石矿等。

　　福州峨嵋叶蜡石矿是中国储量最大的叶蜡石矿，宜作耐火材料用，年产工业叶蜡石2万吨，雕刻用叶蜡石200吨。

　　浙江叶腊石矿主要分布在青田、上虞等地，其青田县叶蜡石探明储量2000万吨，远景储量达1.1亿吨，主要以中铝叶腊石为主，普遍存在铝低、杂质含量多的特点。全县现有叶腊石矿山6家，叶腊石加工企业约15家，主要以加工叶腊石粒子为主;每年开采的叶腊石原矿约为45万吨，开采出的叶腊石有80%以上是用于低廉的陶瓷行业。

　　北京门头沟叶蜡石矿床属高铝型，其最大特点是在高温下绝热性与导压性能较之国内同类矿石更为优越，物理化学性能更为稳定，因而被最广泛用于合成金刚石制造业，占该行业用量的98%以上。

　　2016年1月，广东梅州发现叶腊石矿藏197.58万吨，而且矿石质量较好。

　　我国对叶蜡石的开发利用主要是用作陶瓷、耐火材料和玻璃纤维的原材料，少量用作塑料橡胶、造纸等行业的填料。质地坚硬、纯度较高的叶蜡石作为玉石使用。

　　我国每年都有大量的叶腊石矿出口，但几乎都是原矿产品，而各种填料级、涂料级等深加工产品生产末形成规模。

　　日本叶腊石的年产量约为40万吨，并且每年从中国进口约2万吨叶腊石用于玻璃纤维。

　　韩国南部的全罗南道和庆上南道等省拥有丰富的叶腊石矿藏，大型矿位于光星、莞岛、诺哈岛，其叶腊石年产量约为92万吨。韩国叶腊石质量一般，总产量的60%用作水泥原料，其余主要用于瓷砖、耐火材料及向日本出口。

　　此外，澳大利亚、巴西、美国和加拿大等国亦有较丰富的叶腊石资源。

　　中国叶蜡石按矿物成分划分的矿石类型如表2，按结构划分的矿石类型见表3。按成分分的叶蜡石矿石类型

　　蜡石质叶蜡石主要矿物为叶蜡石，占其成分的90%;其他为玉髓、褐铁矿、水铝石陶瓷、雕刻、填料、涂料及耐火材料。

　　水铝石质叶蜡石主要矿物为叶蜡石，次要矿物为水铝石，含微量褐铁矿、金红石等耐火材料、玻璃坩埚。

　　高岭石质叶蜡石主要矿物高岭石，次要矿物为叶蜡石，含微量褐铁矿、金红石等 陶瓷、耐火材料。

　　硅质叶蜡石主要矿物为叶蜡石，次要矿物有石英、玉髓，微量矿物有褐铁矿等 陶瓷、耐火材料、填料。

　　按结构特征分的矿石类型

　　细粒页板状矿石

　　致密球粒集合体状矿石往往含较多绿泥石，杂质含量高

　　放射状晶体矿石产出较少，纯度也较高

　　叶蜡石矿石还可按用途不同分为工业叶蜡石、雕刻叶蜡石两类。其中工业叶蜡石又按含铝的多少，分为高铝叶蜡石、中铝叶蜡石、低铝叶蜡石。3.矿产的分布情况。

　　中国的叶蜡石矿山多地处福建和浙江两省。全国叶蜡石年生产能力约14万t，其中雕刻叶蜡石产量仅1000多吨。主要生产矿山有浙江省的青田叶蜡石矿、上虞叶蜡石矿、福建省福州峨嵋叶蜡石矿、福州寿山叶蜡石矿、闽清白中叶蜡石矿，据估计至2000年，中国对叶蜡石总需求量达90万t，平均每年递增5.8～6.8%。

　　1、耐火材料

　　(1)不定形耐火材料

　　不定形耐火材料是一种不经烧成而直接使用的耐火材料，往往在使用过程中由于高温产生的烧结收缩或材料中其他原料引起的收缩而导致不定形耐火材料出现裂缝和剥落，缩短了材料的使用寿命。

　　将在一定温度下可产生体积膨胀的叶蜡石引入到不定形耐火材料中，可显著改善耐火材料的体积稳定性，延长其使用寿命。

　　夏欣鹏等采用由高岭土和叶蜡石为主要物相组成的高岭土制备炮泥，在同样的条件下，含有叶蜡石相的高岭土赋予炮泥更好的可塑性，并提高了炮泥的烧结强度。

　　(2)定形耐火材料

　　将叶蜡石添加到定形的耐火砖中，可形成富SiO2的莫来石相，在使用中形成二次莫来石化，产生的体积膨胀抵消了材料的收缩，提高了材料的体积稳定性。

　　孙华云等以高铝矾土为主要原料，以“三石”矿物和叶蜡石为膨胀剂，研制出不含碳的新型钢包衬砖-微膨胀高铝砖。该微膨胀高铝砖在实际使用过程中，由于产生微膨胀，可对砖缝进行挤压，使整个钢包内衬具有非常好的整体性，提高了高铝砖的抗渣侵蚀性，延长了钢包的使用寿命。

　　2、陶瓷领域

　　叶蜡石作为高铝硅酸盐黏土矿物是很好的陶瓷原料，主要用于建筑陶瓷、卫生陶瓷、抛光砖、釉面砖、墙地砖等传统陶瓷以及介电陶瓷等功能陶瓷。

　　(1)建筑卫生陶瓷

　　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。一些高档次的釉面砖、卫生洁具及瓷质砖广泛使用叶蜡石作为原料。

　　王晓兰等以叶蜡石为主要原料，制备出性能优良的卫生陶瓷、瓷质砖和釉面砖。配方组成分别如下：(1)釉面砖：叶蜡石50%、黑泥15%、千阳土15%、长石5%、石英15%;(2)瓷质砖：叶蜡石21%、黑泥15%、钾长石20%、石英22%、锂瓷石10%、烧高岭土12%;(3)卫生陶瓷：叶蜡石30%、黑泥22%、钾长石15%、石英20%、博爱土13%。通过对样品的测试表明：由于叶蜡石热膨胀低，对琉璃瓦、陶瓷砖和卫生洁具可实现快速烧成，产品收缩小，强度高。

　　叶蜡石中Fe2O3、TiO2含量较少，易于制作高档日用细瓷;同时叶蜡石中SiO2、Al2O3含量较多，可取代部分高岭土和石英，降低生产成本。

　　(2)介电陶瓷

　　叶蜡石具有绝缘性能，可作为制备介电陶瓷的原料。孙乙庭等以经提纯处理后的天然叶蜡石为原料，以BaCO3、MgO和SiC为助剂，采用高温烧结法制备出介电陶瓷。结果表明：天然叶蜡石经除铁处理后，可以降低陶瓷的介电常数和介质损耗，提高陶瓷的介电性能。

　　(3)耐酸陶瓷

　　耐酸陶瓷是一种使用范围极其广泛的粘土质半瓷化材料，对所有无机酸和有机酸介质具有耐腐蚀、耐磨、无污染等优点，广泛应用于石油、化工、制药、食品、造纸等领域。

　　王守平等以叶蜡石、尾矿废料、粘土和长石精矿为原料，制备出耐酸陶瓷，莫来石的强烈晶化和玻璃相的形成可显著提高陶瓷的化学稳定性。

　　(4)陶瓷磨具

　　陶瓷磨具具有强度高、硬度高、防潮、耐磨、耐污、耐腐蚀、耐高温、易清洗、变形小、绝缘性好，具有一定的抗热震性等性能。

　　王改民等以叶蜡石和白云石代替部分粘土作为结合剂，叶蜡石含有较少的结晶水，加热过程中脱水缓慢，硬度低，质软而富于脂肪感，膨胀系数小，利用叶蜡石这些性能可以改善陶瓷磨具的性能。叶蜡石和白云石的引入还可在一定温度范围内防止碳化硅磨具出现黑心现象，拓宽了碳化硅磨具的烧结温度适应范围。

　　3、传压密封介质

　　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，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。叶蜡石传压密封材料的性能主要取决于叶蜡石矿石的矿物组成。

　　陈天虎等对合成金刚石生产中叶蜡石传压密封材料的矿物学进行了研究。结果表明：叶蜡石矿石中的杂质矿物主要是一水硬铝石、明矾石、高岭石、长石、绿泥石、绢云母、赤铁矿、石英、钛铁矿、褐铁矿、金红石等。具有层状结构的矿物一水硬铝石、高岭石、绢云母、绿泥石等总量不超过10%时，不会影响制品的传压性能。长石、石英等含量应控制在小于5%。明矾石则是有害组分。

　　非常纯净的叶蜡石矿石制成的传压密封材料传压性能良好，但内摩擦系数小，密封性能差，少量的赤铁矿、钛铁矿、褐铁矿、金红石矿物的存在可以提高密封性能。褐红色、褐黄色、灰黄色叶蜡石矿石制成的材料传压密封性能要比灰白色、白色叶蜡石的好。

　　4、玻璃纤维

　　玻璃纤维主要是以叶蜡石、石英砂和石灰石等为原料，其中叶蜡石含量占50%以上，经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制成的性能优良的无机非金属材料，具有绝缘性好、耐热性、抗腐蚀性好、机械强度高等优点，其单丝的直径为几个微米到二十几个微米，可分为E玻璃纤维、S玻璃纤维、C玻璃纤维和A玻璃纤维。一般使用Al2O3为18%-22%左右的中铝叶蜡石作为生产玻纤的原料，叶蜡石中Al2O3含量过高或过低都会对生产工艺产生影响。

　　叶蜡石除了可以作为生产无碱玻璃球和中碱玻璃球的主要原料外，还可将其与石英熔炼拉成玻璃纤维制成玻璃钢，或制成耐酸、碱及高温的玻璃布，是一种新型贴墙材料。

　　5、橡胶领域

　　橡胶使用的传统补强剂是炭黑和白炭黑，炭黑一般应用于黑色橡胶制品，白炭黑一般应用于浅色橡胶制品。研究表明，使用叶蜡石作为橡胶的补强剂，也起到改善橡胶加工性能和物理性能的作用。

　　杨林泰等研究了改性叶蜡石对NR胶料性能的影响，并与高耐磨炭黑进行了对比。结果表明：改性叶蜡石具有加速硫化、增强交联的效果;改性剂能够提高叶蜡石与NR胶之间的界面作用，因此，改性叶蜡石硫化胶的邵尔A型硬度、定伸应力、拉伸强度、撕裂强度和回弹值均增大，阿克隆磨耗量减小，耐热氧老化性能提高。为此采用改性叶蜡石与炭黑并用补强体系，既可减低生产成本、改善胶料的加工性能，又能获得综合性能优良的胶料。

　　6、吸附剂领域

　　由于叶蜡石价格低廉，且具有吸附土的结构特性，国外已将其作为吸附剂而广泛使用。叶蜡石层状结构相邻两晶层之间仅以范德华力连接，结构易于沿层破坏，阴、阳离子可以进入层间，因此叶蜡石具有天然的吸附活性。

　　姚文君等采用湿法活化工艺选择不同类型的有机活化剂对叶蜡石粉体进行了活化处理，并进行了对水中极性有机物对苯二酚的吸附实验。结果表明：有机活化处理后的叶蜡石能明显提高对对苯二酚的吸附能力，可使水溶液中对苯二酚的去除率从26.8%提高到83.1%。

　　7、原料合成

　　叶蜡石也可作为合成莫来石的原料，在合成莫来石时，不仅能提供SiO2和Al2O3成分，而且在高温煅烧时产生的膨胀可以抵消坯体产生的收缩，从而避免坯体开裂。

　　薛群虎等以叶蜡石和滑石为主要原料，合成出堇青石。结果表明：采用结构水含量低，烧失量小，煅烧后体积变化小的叶蜡石、滑石原料能够合成出结构致密，气孔率低，强度高，主晶相含量>90%的堇青石。

　　于景坤等以叶蜡石和天然石墨为原料，在Ar气氛下通过碳热还原法原位合成出莫来石-碳化硅复合材料。结果表明：合成莫来石-碳化硅的最佳温度为1550°C，原位合成的SiC多为球状，颗粒粒径为1μm左右，均匀地分布于莫来石相中。合成的莫来石-碳化硅复合材料的韧性、抗压强度和抗渣侵蚀性能明显优于单一莫来石材料。

　　程伟用热活化叶蜡石制备出多孔氧化铝材料，制备的多孔氧化铝的平均孔径为20-21nm，材料由层片状结构堆垛而成，表面凹凸不平，层与层间、颗粒与颗粒间存在大量的缝隙和孔洞。

　　8、PVC人造革

　　李静等以叶蜡石粉料作为功能填充型补强剂用于PVC人造革，具有片状结构的叶蜡石增加了与PVC树脂的接触面积，因此具有较好的补强作用。当叶蜡石加入量为15份时，耐磨改性效果超过气相二氧化硅。与活性轻质碳酸钙相比，叶蜡石对PVC人造革的抗撕裂改性效果更好。因此，叶蜡石可取代普通填料应用于PVC人造革。

　　9、阻燃剂

　　汪关才等结合叶蜡石与无机膨胀型阻燃剂的优势，将两者复配用于UPR的阻燃。结果表明：UPR阻燃复合材料的综合性能较好，燃烧时可形成致密的膨胀型炭层，起到隔气、隔质的作用，氧指数高达36.4，满足国家对B1级电器类热固性塑料的使用要求。

　　10、微晶玻璃

　　Mandal等以叶蜡石和工业废弃物高炉矿渣为主要原料，制备出超低和负膨胀微晶玻璃。叶蜡石的引入降低了玻璃的熔化温度和熔体粘度，并导致微晶玻璃相的形成。制得的微晶玻璃的热膨胀系数为-9×10-7/°C~-2×10-7/°C，且根据产物的不同，材料的抗弯强度可达120MPa-200MPa。以该法制备的微晶玻璃，原料使用的是工业废弃物并且熔化温度较低，因此产品的成本较低。

　　11、其他

　　此外，由于叶蜡石的一些物理性质与滑石相近，因此叶蜡石可替代滑石作为造纸、油漆、塑料、化妆品及其他产品的填料。叶蜡石还可用作各种农药和杀虫剂载体;作为糖果和医药的填料;用于生产自水泥和屋面防水材料;被直接加工成电气绝缘零件和高绝缘器件;作为其他工业的防粘隔离剂;作为铅笔芯的填加剂;用于电缆能防止沥青粘连;用作润滑油添加剂;用于做假宝石，雕刻各种工艺美术品;作为生产洗涤剂和分子筛的原料。

　　元素影响

　　有用元素及主要伴生元素对原料的影响

　　叶蜡石是含水铝硅酸盐，主要由石英、高岭土、绢云母组成，也有以高岭土或绢云母为主的叶蜡石。叶蜡石常有石英、绢云母等机械混入物，并含有氧化铁、氧化钙、氧化镁、氧化钾等杂物，对叶蜡石的工业技术要求因用途而异，主要要求耐火度在1630°C以上，有用元素铝越高越好，通常要求Al2O3≥15%。(边界品位≥13%)，伴生元素钾、钠能降低耐火材料熔点，从而影响其耐火度，因而越低越好，一般要求K2O+Na2O≤0.8～2.0%。

　　陶瓷工业用的叶蜡石要求Al2O3≥18～20%，K2O+Na2O≤0.5～0.7%,Fe2O3≤0.8～1.0%。

　　作填料用的叶蜡石要求白度>70～80%，水分<0.5%，染色矿物铁、锰含量要尽可能低，化学物理性能稳定的叶蜡石含量大于80～85%。

　　作糖果填料用的叶蜡石要求对人体有害的砷<0.0014%。

　　橡胶工业用的叶蜡石要求Fe2O3<1～1.5%，烧失量<8%，水分<0.5%，叶蜡石含量大于80～85%。

　　技术介绍

　　一般用磁选法;当含铁矿物为重金属时，也可用重选法;铁以硫化物或氧化物形式存在时，可用浮选法。浮选法还用于从叶蜡石矿石中分离出石英等杂质。

　　叶蜡石通常加工制成工艺品和磨粉及对叶蜡石粉漂白等。

　　叶蜡石的选矿加工流程，就根据产品的要求而确定，如用于生产耐火材料、制耐火砖的叶蜡石，白度要求不高，产品粒度也不要求很细，制砖用叶蜡石粒度为3mm左右，通常为干法生产。

　　用于陶瓷、造纸、农药载体等的叶蜡石，细度往往要求在200目以下，白度85%以上，这时流程中除粗、中、细碎外，还要用悬辊粉碎机进行粉碎，要选矿，甚至还要漂白才能达到要求，这时多用湿法作业。

　　用叶蜡石生产面砖时，叶蜡石的用量约50-60%，其余为粘土、石灰石及陶石。

　　存在问题

　　(1)资源浪费严重

　　由于对矿石的指标提得过高，导致本来可以应用的矿石无法使用。对此，可加强对叶蜡石提纯的研究，同时也对制备高档制品具有现实意义。

　　(2)附加值低

　　我国出口的叶蜡石矿产还是以原矿为主，由于理念、技术等原因，没能体现出良好的产品附加值。[4]

　　解决对策

　　解决以上问题的关键在于加强叶蜡石深加工产品的研究和开发，如开发磨细改性的填料级产品、造纸级微粉、药用及农药用产品等。

　　叶蜡石矿开发利用的发展趋势是企业上规模，产品上档次，耐火材料公司，拟建年产叶蜡石矿石10万吨、叶蜡石粉1万吨，耐火砖1万吨的生产厂。日本叶蜡石开采量和产量均较大，产品一半左右用于耐火材料。如公司拥有一座年产20000吨产品的选矿厂，生产造纸涂料、药品、农业、玻陶、耐火材料用叶蜡石。

　　产品主要特性及用途：叶腊石线膨胀系数小，在未烧结前在一定的温度范围内(1050-1150℃)会产生线膨胀，这种线膨胀可抵消胚体在烧成过程中其他物料所造成的收缩，从而抗大了烧成范围，保证产品尺寸规格的一致。叶腊石具有良好的热稳定性和很少的湿膨胀，为此，可以用于制造尺寸准确、热稳定性好的产品。

　　性质及工艺趋向

　　叶腊石为晶体结构，属层状硅酸盐矿物，其晶体结构是每一结构单位层由上下二层(Si-O)四面体层中间夹一层(Al-O,OH)八面体层组成。结构式为Al2[Si4O10](OH)2，实验式为Al2O3·4H2O，理论化学成分为Al2O328.3%，SiO266.7%，H2O 5.0%，自然界很少见到纯叶腊石，往往有各种杂质伴生。叶腊石晶体主要为单斜晶系，通常为片状，放射状集合体，带珍珠状晕彩或为隐晶质鳞片状致密块体，一般为白色，微带浅黄色或淡绿色、条痕白色，从玻璃光泽、珍珠光泽、蜡状光泽到无光泽、性柔，具滑腻感，容重2.75～2.80g/cm3，莫氏硬度1.5～2.0。在600～700℃有一个平衡的吸热反应谷，到1000℃还没有出现放热反应峰，这是由于叶腊石脱水反后结构未被破坏，不发生新的结晶作用和结合的原因。

　　一般工业上所用的矿石含叶腊石50%以上，其矿石类型 有石英-叶腊石，高岭土-叶腊石，水铝石-叶腊石，绢云母-叶腊石及比较纯的叶腊石等。各种叶腊石的粉末均呈白色，一般白度在80%以上，最高可达93%。随着粉末细度提高，白度值增大，煅烧后的腊石白度提高，最高可达96%。一般叶腊石质地柔软，细腻，硬度不大，具有良好的机械加工性能，也容易被破磁针和磨细，含石英多的腊石，硬度增大。纯叶腊石耐火高为1710℃。天然叶腊石随Al2O3含量增高，即水铝石、刚玉、红柱石等含量增加，耐火度增高。随灼减增大，耐火度提高。随Fe2O3、K2O、Na2O含量增高，耐火度降低。叶腊石的介电性能并不很好，因此不能广泛用于做电的绝缘体。煅烧后的叶腊石约缘性能提高。在高频率下，腊石的电介损失率不大，导电导热性低。叶腊石具有良好的化学惰性，与强酸强碱都不作用，这可能与表面形成防护膜有关，因为后者能阻止试剂渗透到晶体深处，因此反应进行的很慢。

　　一般叶腊石致密光滑，具有油腻感，粉末具有润滑性，其吸润率高，遮盖性能好。将叶腊石置于高温窑炉内煅烧，在不同温度下显气孔率、吸水率、体积密度、真比重、比表面积等均有显著变化。