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(diǎn)對(duì)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(diǎn))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(yùn)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(tuán)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(dòng)影響，蝕變強(qiáng)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(tuán)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(shí)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(diǎn))，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(shí)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(gè)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(jìn)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(qiáng)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(shí)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(bǔ)了國內(nèi)造紙涂料級(jí)優(yōu)質(zhì)高嶺土資源的短缺,也提高了伊利石的經(jīng)濟(jì)利用價(jià)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(chǔ)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(diǎn)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(qiáng)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(diǎn)。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(dòng)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(qiáng)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(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度得到改進(jìn)。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(qiáng),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(jìn)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(duì)于太陽光的漫反射作用和涂料對(duì)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(shí)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(jī)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(qiáng)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(qiáng)度高、耐磨性好、吸水率低、抗凍性好等優(yōu)點(diǎn)。在油毛氈原料中配進(jìn)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(qiáng)度, 是質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的新型建筑材料。伊利石具有較強(qiáng)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(duì)酸性土壤，K+的釋放作用更強(qiáng),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(duì)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(hù)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(duì)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(chǔ)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(duì)原子能（放射性）半衰期長的鍶、銫的同位素廢物有獨(dú)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(qiáng)，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(qiáng)。

（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)。