云母礦工業(yè)利用及發(fā)展現(xiàn)狀探討

歐陽純烈，沈松平

（1.綿陽師范學(xué)院 城鄉(xiāng)建設(shè)與規(guī)劃學(xué)院，四川 綿陽 621000；2.四川省地質(zhì)調(diào)查院，成都 610081）

云母為一種層狀硅酸鹽礦物，屬非金屬礦。由于云母獨特的層狀結(jié)構(gòu)，十分穩(wěn)定的晶格，以及較強的抗剪切強度和良好的柔韌性，及優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、耐熱性、機械性能和電氣性能等特征。長期以來，云母礦加工產(chǎn)品已有數(shù)十種系列，衍生出各種規(guī)格和型號，多達千余品種[1-4]。國內(nèi)云母業(yè)傳統(tǒng)上把云母工業(yè)產(chǎn)品分為：云母片制品，云母紙，云母帶，云母板（含云母零件），云母介質(zhì)電容器，云母粉（含珠光云母顏料）六大產(chǎn)品系列[7-8]。

1 云母片產(chǎn)品

1.1 原料選備

將晶形好、具一定厚度的白云母片作為加工的原料。由于產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求嚴格，礦料等級標(biāo)準(zhǔn)亦為嚴格。鑒定以肉眼觀察為主，輔以測厚工具。業(yè)界內(nèi)通常沿用印度云母片礦料的等級標(biāo)準(zhǔn)，用兩個參數(shù)表示：V (n)和No.(n)；V指示質(zhì)量，n為數(shù)字，一般1～5，數(shù)字越小質(zhì)量等級越高；No.為形態(tài)大小參數(shù)，號數(shù)越大則形態(tài)越小，最大為1號片、最小為9號片。

圖1 印度云母礦料規(guī)格圖（按原圖30%

圖2 國內(nèi)云母礦料規(guī)格圖（按原圖30%比

表1 云母厚片等級鑒定標(biāo)準(zhǔn)

印度是世界上最大的云母出口國。圖1、圖2 對比印度和國內(nèi)規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)，二者略有差別。由于國內(nèi)云母片礦料面臨枯竭，大部從印度進口，其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)影響了我國云母片的選料，并往往引發(fā)進口企業(yè)與印度出口商的貿(mào)易爭執(zhí)。

1.2 云母片加工技術(shù)要求和用途

加工：先經(jīng)人工剝分，將礦料剝分成一定厚度，并按一定幾何形狀尺寸要求，切制或模具沖制而成[9]。目前，主要加工的產(chǎn)品類型有：換向器云母片，避雷器云母片，活門云母片，剝片云母片（護片、內(nèi)片），燈泡云母片，墊片云母片，水位計云母片。由于產(chǎn)品的用途不同，所以生產(chǎn)技術(shù)參數(shù)和要求側(cè)重點有別。例如剝片類云母片制品更多強調(diào)電氣性能的指標(biāo)，試驗檢測應(yīng)滿足的條件見表2。（試驗應(yīng)在溫度23±2℃和相對濕度45%～55%的條件下經(jīng)清潔處理后進行）。又如，活門云母片產(chǎn)品質(zhì)量檢測，強調(diào)表面平整和加工精度，這是根據(jù)它應(yīng)用功能制定的，其規(guī)格和公差范圍見表3。

云母片的加工手工完成，用途廣泛涉及于航天、軍工、機電、冶金、化工和家電等領(lǐng)域（表4）。

表2 剝片類云母片電氣性能試驗參數(shù)

2 云母紙產(chǎn)品

2.1 類型及型號

表3 活門云母片規(guī)格和公差范圍參數(shù)

云母紙的誕生是云母制品工業(yè)生產(chǎn)的劃時代里程碑，它的意義在于：其一，使云母礦山的大量碎屑云母得以充分的工業(yè)利用；其二，使得其后的衍生產(chǎn)品——云母帶和云母板等系列產(chǎn)品的問世成為可能，這些產(chǎn)品都是當(dāng)今機電工業(yè)、電力工業(yè)和電纜制造業(yè)的主要基材。

云母紙生產(chǎn)原料系采用白云母或金云母碎，按特殊的工藝處理，通過化學(xué)法或機械法制漿在造紙設(shè)備中抄造云母紙[10-14]，類型、型號見表5。

表4 云母片產(chǎn)品的主要類型和用途

表5 主要云母紙類型一覽表

2.2 工藝簡介

云母紙生產(chǎn)工藝相對簡單，煅燒與非煅燒型的區(qū)別在于前者先將原料進行了焙燒、酸洗，后者直接水力制漿。

圖3 介紹了MPM3型云母紙的工藝流程[15-17]。經(jīng)水力破碎漿的鱗片狀云母，在配漿池按鱗片大小和比例調(diào)配，然后泵入抄紙機。造紙機一般為圓網(wǎng)和長網(wǎng)，低速運行。云母鱗片之間靠范德化力和靜電吸引在紙機壓榨作用下強制性相互聯(lián)接經(jīng)烘缸轉(zhuǎn)動加熱形成紙頁。

圖3 MPM3型云母紙工藝流程

3 云母帶和云母板產(chǎn)品

3.1 云母帶產(chǎn)品

以白云母紙或金云母紙、電工用無堿玻纖布或電工聚脂薄膜為基材，用有機硅樹脂粘結(jié)，經(jīng)烘焙、切割加工成的帶狀、塊狀絕緣材料。以電線電纜用耐火云母帶為例，主要規(guī)格型號和所使用基材分別為：5450－2（雙面補強）云母帶，基材－白云母紙和無堿玻纖布；P5450－2 （雙面補強）云母帶，基材－金云母紙和無堿玻纖布；P5450－D（單面補強）云母帶，基材－金云母紙和無堿玻纖布；P5450-3 （單面補強）云母帶,基材－金云母紙和絕緣薄膜；P5450－4（雙面補強）云母帶，基材－無堿玻纖布、金云母紙和絕緣薄膜。

耐火云母帶具有一定的電氣、機械性能，在室溫下有良好的柔軟性，其耐熱、阻燃、耐高溫性能優(yōu)異，滿足各類電線電纜繞包的需要，廣泛應(yīng)用于耐火電纜，在燃燒的情況下可轉(zhuǎn)變成一種熔融的絕緣層，作為耐火、耐熱的障礙物，使線路保持暢通。

3.2 云母板產(chǎn)品

該類產(chǎn)品是一云母紙為基材浸以適當(dāng)?shù)挠袡C硅樹脂，經(jīng)疊后、烘焙、壓制而成的板狀材料。

1）電熱設(shè)備用粉云母板。包括HP5(白云母板)、PHP5（金云母板）為硬質(zhì)板狀材料，除具有良好的電絕緣性能和機械強度外，還具有較好的介質(zhì)損耗小耐熱性，該兩種產(chǎn)品可分別在550℃、750℃溫度下長期工作。廣泛用于電器、電子、冶金、化工等工業(yè)，是制作電熱器和其它高溫電熱元件的優(yōu)異基材。

2）換向器粉云母板。該產(chǎn)品具有較高機械強度和良好的厚度均勻性，并有優(yōu)越的電氣性能。本產(chǎn)品加工時采用加熱壓制。它適于作直流電機換向器銅片間絕緣。

3）柔軟云母板。是以剝片云母或云母紙為基材，帶有或不帶有補強材料，用適當(dāng)?shù)哪z粘劑粘結(jié)后，貼制成坯板，經(jīng)烘焙或烘焙壓制而成。在常溫下具有良好的柔軟和機械性能，可以任意彎曲而不破裂，該產(chǎn)品還具有較好的電氣絕緣性能和良好的耐熱性。適用作電機槽絕緣及匝間絕緣。

表6 換向器粉云母板規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)

表7 柔軟云母板型號及組分

4 云母加工的發(fā)展?fàn)顩r

目前，還沒有哪一種非金屬礦或制品，像云母礦這樣被廣泛應(yīng)用在眾多工業(yè)領(lǐng)域，它的衍生產(chǎn)品門類繁、規(guī)格多也是無可比擬的，正是由于云母制品優(yōu)異的電氣和隔熱性能，以及化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，使得它的產(chǎn)品不可為其他的材料所取代。

云母片系列，雖加工手段落后，但需求有增無減。很多云母片的產(chǎn)品，像活門云母片、水位計云母片始終無法找到替代材料，市場需求潛力巨大。近年來，更多研究者在其科研中，利用天然云母的特質(zhì)開展試驗。在生命科學(xué)試驗和宇宙航天探測領(lǐng)域都利用了云母片的零件產(chǎn)品，說明云母片的應(yīng)用在向高端、精密的領(lǐng)域延伸。

云母紙造紙技術(shù)與集成電路、高溫塑料和光導(dǎo)纖維一起，曾被譽為對當(dāng)今電氣、電子工業(yè)最具貢獻的四大技術(shù)。云母紙繼承了天然云母片的絕緣介質(zhì)損失小、耐高溫、和隔熱的優(yōu)良性能，并具有天然云母片所沒有的柔性、透氣性和滲透性，它使得云母礦制品進入更多的領(lǐng)域成為可能。國內(nèi)外對云母造紙技術(shù)的研究還未終止，在業(yè)界也還有諸多的研究課題。例如，回收和利用在水力破碎、分級后流失的細小、或大于120 目的云母鱗片，將大大提高云母的利用率。其二，如何提高抄紙設(shè)備的自動化程度、提高造紙的單位產(chǎn)量，仍然是一個未解決的重要課題[18-20]。

由于云母紙強度很差的原因，所以無法直接使用，需要有機硅樹脂和玻纖布或聚酯薄膜材料來補強，盡管人們知道直接使用天然云母材料的性能最佳。云母帶和云母板的系列產(chǎn)品被廣泛采用，這些產(chǎn)品的研發(fā)方向，是朝著盡量減少補強基材的使用而發(fā)展。

因為上世紀(jì)90年代國際上對有害的石棉產(chǎn)品的禁止，很多領(lǐng)域開始使用無毒無害的云母制品來替代石棉，比如，后期研發(fā)的毛氈云母帶、陶瓷云母帶等產(chǎn)品系列，滿足了該領(lǐng)域的需求。

值得一題的是，云母原料短缺是當(dāng)前云母企業(yè)的最大問題，我國的白云母礦主要分在西部地區(qū)，尤其集中在四川和新疆。由于后續(xù)地質(zhì)勘探未能跟上，老礦山資源枯竭[21]，很多云母企業(yè)靠進口解決原料的緊張。近年人工合成云母的成功，在解決日益減少的天然云母原料問題的同時，也保護了不可再生的天然云母資源。目前人工云母企業(yè)不多，且人工云母市場價格高于天然云母。但人工云母保持了天然云母優(yōu)良性能，質(zhì)地均勻、化學(xué)性能穩(wěn)定，耐高溫、絕緣性高，已經(jīng)在很多應(yīng)用領(lǐng)域取代了天然云母。

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