伊利石基本情況介紹

一、伊利石基本性質(zhì)

伊利石粘土(Illite clay)是以含伊利石礦物為特征的粘土。伊利石是一種常見的粘土礦物，從礦物學(xué)意義上講，伊利石系指呈膠體分散狀態(tài)的水白云母，但一般已將伊利石視為水白云母的同義詞，屬于富鉀的硅酸鹽粘土礦物，因最早發(fā)現(xiàn)于美國的伊利諾斯州而得名。伊利石礦物發(fā)現(xiàn)于20世紀(jì)30年代，而伊利石礦物的勘察和開發(fā)利用約始于70年代。伊利石礦物顆粒細(xì)小，一般為小于2μm，呈粘土狀，為單斜晶系，常呈鱗片狀塊體。其化學(xué)成分為：K0.75（Al1.75R2+0.25）(Si3.50Al0.50 O10(OH)2•nH2O，其中水的含量變化較大。伊利石晶體中存在金屬離子置換的不確定性現(xiàn)象，所以各地產(chǎn)出的伊利石的化學(xué)成分有很大的變化。

伊利石是一種2:1型的層狀粘土礦物，但它與同為2:1型的粘土礦物蒙脫石的具有很大的不同，主要表現(xiàn)在：①伊利石的同形置換主要發(fā)生在四面體，其層電荷也主要分布在四面體，電荷密度也高于蒙脫石，這兩點對K 的固定是十分有利的；②層問陽離子主要是K+，也有少量Na+等半徑較小的陽離子，它們都是不可交換的。所以伊利石不具備膨脹性能。

二、礦床成因類型

依據(jù)已發(fā)現(xiàn)的伊利石礦床(點)成礦地質(zhì)特征，可將伊利石礦床劃分為熱液蝕變型、沉積型和風(fēng)化型三大類型。其中熱液蝕變型伊利石礦床又分為兩種類型，即似層狀火山熱液交代型和脈狀火山熱液蝕變充填型。

1、熱液蝕變型伊利石礦床

該類型礦床是火山熱液蝕變交代酸性、中酸性火山碎屑巖等巖石中長石類礦物，在一定的物理化學(xué)條件下，經(jīng)脫硅去雜等作用，使有關(guān)組分相應(yīng)的運移、富集而形成伊利石礦床。該類型礦床礦體形態(tài)一般呈似層狀、透鏡狀或團塊狀產(chǎn)出。圍巖為流紋質(zhì)玻屑凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)泥巖、熔結(jié)凝灰?guī)r等，礦體穩(wěn)定，而脈狀礦礦體則受斷層控制。礦床規(guī)模以層狀、似層狀最大，脈狀礦較小。

（1）似層狀火山熱液蝕變交代型伊利石礦床

以目前國內(nèi)地質(zhì)工作程度較高的甌海縣渡船頭伊利石礦為例，它位于上侏羅統(tǒng)磨石山組火山碎屑巖類沉積巖層中。礦區(qū)有前中生界變質(zhì)花崗巖類，經(jīng)變質(zhì)為花崗片麻巖，又有晚侏羅世火山噴發(fā)而沉積的中酸性火山碎屑巖及后期次火山巖及各類脈狀巖侵人。圍巖由于受后期巖漿活動影響，蝕變強烈。礦層呈層狀、似層狀。礦石有塊狀、條帶狀兩種類型，為顯微鱗片變晶結(jié)構(gòu)和變余晶屑凝灰結(jié)構(gòu)；塊狀、條帶狀、團塊浸染狀構(gòu)造。

（2）脈狀火山熱液蝕變充填型伊利石礦床

青田縣船寮西岸伊利石礦是這一類型的典型實例。礦區(qū)出露地層屬侏羅系上統(tǒng)，含礦圍巖為流紋質(zhì)凝灰?guī)r類、凝灰質(zhì)粉砂巖、英安質(zhì)晶屑凝灰?guī)r等。礦區(qū)有兩組斷裂構(gòu)造，破碎帶寬1～2m，長分別為850m和150m,破碎帶內(nèi)充填有脈狀伊利石礦。

熱液蝕變型伊利石礦床主要分布于浙東南地區(qū)，已發(fā)現(xiàn)十幾處礦床(點)，例如平陽縣漁塘、青田縣西岸、甌?？h渡船頭、溫州古雙社、福建省浦城等。

2、沉積型伊利石礦床

該類型礦床主要產(chǎn)于沼澤、濱海的沉積環(huán)境中，河流沉積及黃土、土壤中也有分布。但成礦者較少。在古老的沉積物中伊利石也有廣泛分布。這種類型礦床具有明顯的沉積巖之泥坪相標(biāo)志，其巖石礦物成分主要以伊利石為主，含有高嶺石、石英、長石、葉臘石等。

礦床典型實例為湖北南漳高家埡伊利石粘土礦床，該礦床產(chǎn)于下二疊統(tǒng)棲霞組含煤段中。位于志留系紗帽組頂部假整合面上。礦層長達(dá)2.9km。厚1.2～5.8m。礦石類型為硬質(zhì)和半軟質(zhì)粘土兩種。礦石化學(xué)成分：SiO2 43.74%~45.38% ；Al2O3 36.51% ~ 39.72%；TiO2 1.0% ；K2O 1.65%；Na2O 2.55%~ 3.55%；Fe2O30.28%~ 0.6%。

沉積型伊利石礦床在我國遼、冀、內(nèi)蒙古、魯、晉、豫、陜及華南等省區(qū)均有分布。

3、風(fēng)化型伊利石礦床

風(fēng)化型伊利石礦床主要是在風(fēng)化條件下，由富鉀酸性熔巖和頁巖經(jīng)風(fēng)化作用而形成，多以風(fēng)化殘積的形式產(chǎn)出。但該類型礦床的成礦規(guī)模不大，分布較少，主要受地形地貌及成礦原巖和火山噴發(fā)區(qū)的富鉀火山巖等條件的控制。

三、伊利石的應(yīng)用

伊利石自發(fā)現(xiàn)以來，相繼在多個行業(yè)中獲得較為廣泛的應(yīng)用，并且其應(yīng)用范圍還在進一步拓展中。概括起來伊利石主要在以下行業(yè)獲得了應(yīng)用。

1、造紙工業(yè)

伊利石粒度小,比表面積大,可提高紙張的留著率；白度高、質(zhì)地細(xì)膩、潤滑,可改善紙張的性質(zhì)；抗拉性、彈性及耐磨性好,能增強紙張的耐久性；吸水吸油性、透明度、覆蓋力都比較適度,可提高印刷書寫效果。伊利石可以用于制造光化壁紙、印刷紙、銅版紙、包裝紙等各類紙張。

伊利石顆粒微細(xì), 質(zhì)地細(xì)膩, 具有較好的吸附性,可用做造紙涂料,同時還可以代替高嶺土做刮刀涂布顏料。由于伊利石不透明，遮蓋率好，故特別適宜作薄型低定量紙的涂料。這種低定量涂布紙可兩面印刷，互不滲透。

將伊利石顏料替代優(yōu)質(zhì)高嶺土在造紙涂布顏料領(lǐng)域已工業(yè)化應(yīng)用多年。不僅彌補了國內(nèi)造紙涂料級優(yōu)質(zhì)高嶺土資源的短缺,也提高了伊利石的經(jīng)濟利用價值。用于造紙行業(yè)的伊利石資源應(yīng)當(dāng)具備以下條件：①質(zhì)量穩(wěn)定,有一定規(guī)模儲量：②較高的鋁含量；③ 較低的生產(chǎn)加工成本；④較高的粘濃度和適宜的流變特性；⑤較低磨耗值；⑥良好的涂料配伍性和生產(chǎn)操作性；⑦可賦予紙張良好的印刷適應(yīng)性和光學(xué)性能。

2、陶瓷工業(yè)

伊利石應(yīng)用于陶瓷工業(yè)是基于其以下兩點特性：（1）作為可塑性物質(zhì)的水性特征；（2）作為結(jié)合材的熔融玻璃性。聞名于世歷史悠久的中國南方瓷系，它外觀呈白徽泛青，具相當(dāng)透明度，突出的細(xì)膩，為名貴的餐茶具及工藝美術(shù)珍品。經(jīng)研究顯示景德鎮(zhèn)瓷器的原料中含有一定量的伊利石，既在陶瓷界稱之為“絹云母質(zhì)瓷”。

伊利石中較高的鋁含量能提高制品強度，較高的鉀含量可降低燒成溫度。用伊利石配制馬賽克、電瓷制品、色澤晶潤。陶質(zhì)制品的釉面磚,如滲配伊利石5%~8%，可降低燒成溫度約100~120℃。降低燒結(jié)溫度，節(jié)能效果好，降低產(chǎn)品成本，是伊利石用于陶瓷工業(yè)的一大優(yōu)點。在陶瓷彩釉中,伊利石可部分取代長石和粘土,調(diào)整釉料的成熟溫度及流動性能,增加釉漿的懸浮性。

由于伊利石礦物具有較好的電絕緣性，耐腐蝕性，因此伊利石在特種陶瓷中也可得到應(yīng)用。

3、橡膠、塑料工業(yè)

伊利石粉作為片狀增強填料有增容改性作用，伊利石鱗片的高徑厚比使塑料的抗拉強度和抗彎強度得到改進。伊利石鱗片的彈性模量在常溫至高溫的很寬范圍內(nèi)都很高，因而能使塑料尺寸穩(wěn)定，耐蠕變和高溫下較少變形，伊利石鱗片的形狀使塑料在平面方向增強,防止制品卷翹，阻擋氣、液滲透。絕緣性則使塑料的電氣絕緣性提高。伊利石所具有的良好隔熱、絕緣性能及化學(xué)穩(wěn)定性,也是伊利石在橡膠和塑料工業(yè)中獲得應(yīng)用的重要原因。

4、油漆、涂料、油墨工業(yè)

在油漆涂料中添加伊利石粉后，能提高涂料的分散性、耐熱性、抗凍性、耐水性，改善涂刷均勻的作業(yè)效果。伊利石粉能反射紫外光,吸附涂料分子進入晶格層間，用其作填料的外墻涂料能久不褪色。另外,伊利石在下述幾種特種涂料中也得到應(yīng)用。

（1）航天器熱控涂料

該涂料是一種光散射材料,是由顏料和粘結(jié)劑組成,借助于涂料中細(xì)分散的顏料對于太陽光的漫反射作用和涂料對于紅外波段的輻射特性,從而達(dá)到熱控目的。伊利石漫反射好，煅燒脫水后穩(wěn)定性可靠,因此可作為此種涂料的顏填料來使用。

（2）防銹防污防輻射、耐腐蝕涂料

伊利石作為防銹涂料的主要添加劑是理想的，在國外已實用化。伊利石吸附性、穩(wěn)定性好，可用于船只海底防污涂料。利用伊利石料中的羥基與聚有機硅氧烷中的取代基反應(yīng)，得到的聚合物耐熱耐水,耐輻射劑量可達(dá)拉德。

5、建筑業(yè)

伊利石具有中等可塑性，有較高的鋁含量能提高制品強度,較高的鉀含量可降低燒成溫度，但燒成白度低，可作為生產(chǎn)琉璃瓦的主要原料及中低檔墻地磚的配用原料。用于燒制琉璃瓦配入量可較大，產(chǎn)品吸水率低，抗凍性好，坯釉結(jié)合性能良好，釉面光亮。燒成的墻地磚具有表面強度高、耐磨性好、吸水率低、抗凍性好等優(yōu)點。在油毛氈原料中配進伊利石粉后，可提高材料耐風(fēng)雨、防熱性能，并可防止卷材粘連。利用伊利石粉與玻璃粉混合燒結(jié)而成雙層結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料,既保溫、隔音，又具高強度, 是質(zhì)優(yōu)價廉的新型建筑材料。伊利石具有較強的附著力，耐沖刷，可用做建筑涂料。

6、農(nóng)業(yè)

伊利石中鉀含量較高，因此也可應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。伊利石經(jīng)過一系列物理、化學(xué)處理后，可利用其綜合生產(chǎn)氯化鉀、鉀氮肥、磷鉀鈣肥等,也可作為缺鉀土壤和喜鉀作物的巖石粉肥直接施用，特別對酸性土壤，K+的釋放作用更強,增產(chǎn)效果更顯著。

7、環(huán)保行業(yè)

近年來，隨著工業(yè)的迅速發(fā)展,重金屬離子對環(huán)境的污染已越來越嚴(yán)重，甚至在一些地區(qū)，重金屬離子的污染已嚴(yán)重破壞了生態(tài)平衡,直接威脅到人類的生存。為了保護和改善人類的生存環(huán)境，人們展開了旨在控制環(huán)境污染的礦物自凈化工程研究，作為環(huán)境自凈化劑的粘土礦物的吸附性能受到了廣泛的重視。粘土礦物是地球表面的重要組成，粒度細(xì)、比表面積大，完全可以利用它的可變電荷表面對重金

屬離子的吸附、解吸、沉淀來控制重金屬元素的遷移、富集。

伊利石還可制作防止放射性及公害治理的設(shè)備材料，用作放射性儲藏器中的緩沖劑，并可作為隧道和鉆井的回填物。此外，還可用作空氣凈化、廢氣處理的材料。伊利石對原子能（放射性）半衰期長的鍶、銫的同位素廢物有獨特的吸附固定作用，從而在一定程度上消除放射性污染。

8、精細(xì)化工

由于伊利石質(zhì)軟滑感好，絲絹光澤、分散性好又附著力強，無毒無臭，并有反射紫外線性能，pH值6~7，接近人體皮膚的pH值，耐酸堿、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，因此可作化妝品用料用于制作眼影粉、防曬霜、胭脂效果良好。

9、其他方面的用途

（1）石油鉆井泥漿

伊利石的細(xì)顆粒具有良好的懸浮狀態(tài)，用于鉆井泥漿中具有堵漏、抗磨損、抗高溫、潤滑的效果。

（2）石油脫色

伊利石可用于石油脫色，活化處理后脫色能力更強。

（3）珠光顏料

伊利石表面涂鈦等各種金屬元素或化合物可以達(dá)到特殊的光學(xué)效應(yīng)。

（4）人造金剛石

伊利石具有較好的化學(xué)惰性、電絕緣性、絕熱性及隨溫度升高體積膨脹的特性，具備做為傳壓介質(zhì)的一些理想條件，因此可在合成金剛石中用做固體傳壓介質(zhì)。