云母矿工业利用及发展现状探讨

2013-07-10欧阳纯烈沈松平

四川地质学报 2013年3期

欧阳纯烈，沈松平

（1.绵阳师范学院城乡建设与规划学院，四川绵阳 621000；2.四川省地质调查院，成都 610081）

云母为一种层状硅酸盐矿物，属非金属矿。由于云母独特的层状结构，十分稳定的晶格，以及较强的抗剪切强度和良好的柔韧性，及优良的化学稳定性、耐热性、机械性能和电气性能等特征。长期以来，云母矿加工产品已有数十种系列，衍生出各种规格和型号，多达千余品种[1-4]。国内云母业传统上把云母工业产品分为：云母片制品，云母纸，云母带，云母板（含云母零件），云母介质电容器，云母粉（含珠光云母颜料）六大产品系列[7-8]。

1 云母片产品

1.1 原料选备

将晶形好、具一定厚度的白云母片作为加工的原料。由于产品标准要求严格，矿料等级标准亦为严格。鉴定以肉眼观察为主，辅以测厚工具。业界内通常沿用印度云母片矿料的等级标准，用两个参数表示：V (n)和No.(n)；V指示质量，n为数字，一般1～5，数字越小质量等级越高；No.为形态大小参数，号数越大则形态越小，最大为1号片、最小为9号片。

图1 印度云母矿料规格图（按原图30%

图2 国内云母矿料规格图（按原图30%比

表1 云母厚片等级鉴定标准

印度是世界上最大的云母出口国。图1、图2 对比印度和国内规格标准，二者略有差别。由于国内云母片矿料面临枯竭，大部从印度进口，其质量标准影响了我国云母片的选料，并往往引发进口企业与印度出口商的贸易争执。

1.2 云母片加工技术要求和用途

加工：先经人工剥分，将矿料剥分成一定厚度，并按一定几何形状尺寸要求，切制或模具冲制而成[9]。目前，主要加工的产品类型有：换向器云母片，避雷器云母片，活门云母片，剥片云母片（护片、内片），灯泡云母片，垫片云母片，水位计云母片。由于产品的用途不同，所以生产技术参数和要求侧重点有别。例如剥片类云母片制品更多强调电气性能的指标，试验检测应满足的条件见表2。（试验应在温度23±2℃和相对湿度45%～55%的条件下经清洁处理后进行）。又如，活门云母片产品质量检测，强调表面平整和加工精度，这是根据它应用功能制定的，其规格和公差范围见表3。

云母片的加工手工完成，用途广泛涉及于航天、军工、机电、冶金、化工和家电等领域（表4）。

表2 剥片类云母片电气性能试验参数

2 云母纸产品

2.1 类型及型号

表3 活门云母片规格和公差范围参数

云母纸的诞生是云母制品工业生产的划时代里程碑，它的意义在于：其一，使云母矿山的大量碎屑云母得以充分的工业利用；其二，使得其后的衍生产品——云母带和云母板等系列产品的问世成为可能，这些产品都是当今机电工业、电力工业和电缆制造业的主要基材。

云母纸生产原料系采用白云母或金云母碎，按特殊的工艺处理，通过化学法或机械法制浆在造纸设备中抄造云母纸[10-14]，类型、型号见表5。

表4 云母片产品的主要类型和用途

表5 主要云母纸类型一览表

2.2 工艺简介

云母纸生产工艺相对简单，煅烧与非煅烧型的区别在于前者先将原料进行了焙烧、酸洗，后者直接水力制浆。

图3 介绍了MPM3型云母纸的工艺流程[15-17]。经水力破碎浆的鳞片状云母，在配浆池按鳞片大小和比例调配，然后泵入抄纸机。造纸机一般为圆网和长网，低速运行。云母鳞片之间靠范德化力和静电吸引在纸机压榨作用下强制性相互联接经烘缸转动加热形成纸页。

图3 MPM3型云母纸工艺流程

3 云母带和云母板产品

3.1 云母带产品

以白云母纸或金云母纸、电工用无碱玻纤布或电工聚脂薄膜为基材，用有机硅树脂粘结，经烘焙、切割加工成的带状、块状绝缘材料。以电线电缆用耐火云母带为例，主要规格型号和所使用基材分别为：5450－2（双面补强）云母带，基材－白云母纸和无碱玻纤布；P5450－2 （双面补强）云母带，基材－金云母纸和无碱玻纤布；P5450－D（单面补强）云母带，基材－金云母纸和无碱玻纤布；P5450-3 （单面补强）云母带,基材－金云母纸和绝缘薄膜；P5450－4（双面补强）云母带，基材－无碱玻纤布、金云母纸和绝缘薄膜。

耐火云母带具有一定的电气、机械性能，在室温下有良好的柔软性，其耐热、阻燃、耐高温性能优异，满足各类电线电缆绕包的需要，广泛应用于耐火电缆，在燃烧的情况下可转变成一种熔融的绝缘层，作为耐火、耐热的障碍物，使线路保持畅通。

3.2 云母板产品

该类产品是一云母纸为基材浸以适当的有机硅树脂，经叠后、烘焙、压制而成的板状材料。

1）电热设备用粉云母板。包括HP5(白云母板)、PHP5（金云母板）为硬质板状材料，除具有良好的电绝缘性能和机械强度外，还具有较好的介质损耗小耐热性，该两种产品可分别在550℃、750℃温度下长期工作。广泛用于电器、电子、冶金、化工等工业，是制作电热器和其它高温电热元件的优异基材。

2）换向器粉云母板。该产品具有较高机械强度和良好的厚度均匀性，并有优越的电气性能。本产品加工时采用加热压制。它适于作直流电机换向器铜片间绝缘。

3）柔软云母板。是以剥片云母或云母纸为基材，带有或不带有补强材料，用适当的胶粘剂粘结后，贴制成坯板，经烘焙或烘焙压制而成。在常温下具有良好的柔软和机械性能，可以任意弯曲而不破裂，该产品还具有较好的电气绝缘性能和良好的耐热性。适用作电机槽绝缘及匝间绝缘。

表6 换向器粉云母板规格标准

表7 柔软云母板型号及组分

4 云母加工的发展状况

目前，还没有哪一种非金属矿或制品，像云母矿这样被广泛应用在众多工业领域，它的衍生产品门类繁、规格多也是无可比拟的，正是由于云母制品优异的电气和隔热性能，以及化学性质稳定，使得它的产品不可为其他的材料所取代。

云母片系列，虽加工手段落后，但需求有增无减。很多云母片的产品，像活门云母片、水位计云母片始终无法找到替代材料，市场需求潜力巨大。近年来，更多研究者在其科研中，利用天然云母的特质开展试验。在生命科学试验和宇宙航天探测领域都利用了云母片的零件产品，说明云母片的应用在向高端、精密的领域延伸。

云母纸造纸技术与集成电路、高温塑料和光导纤维一起，曾被誉为对当今电气、电子工业最具贡献的四大技术。云母纸继承了天然云母片的绝缘介质损失小、耐高温、和隔热的优良性能，并具有天然云母片所没有的柔性、透气性和渗透性，它使得云母矿制品进入更多的领域成为可能。国内外对云母造纸技术的研究还未终止，在业界也还有诸多的研究课题。例如，回收和利用在水力破碎、分级后流失的细小、或大于120 目的云母鳞片，将大大提高云母的利用率。其二，如何提高抄纸设备的自动化程度、提高造纸的单位产量，仍然是一个未解决的重要课题[18-20]。

由于云母纸强度很差的原因，所以无法直接使用，需要有机硅树脂和玻纤布或聚酯薄膜材料来补强，尽管人们知道直接使用天然云母材料的性能最佳。云母带和云母板的系列产品被广泛采用，这些产品的研发方向，是朝着尽量减少补强基材的使用而发展。

因为上世纪90年代国际上对有害的石棉产品的禁止，很多领域开始使用无毒无害的云母制品来替代石棉，比如，后期研发的毛毡云母带、陶瓷云母带等产品系列，满足了该领域的需求。

值得一题的是，云母原料短缺是当前云母企业的最大问题，我国的白云母矿主要分在西部地区，尤其集中在四川和新疆。由于后续地质勘探未能跟上，老矿山资源枯竭[21]，很多云母企业靠进口解决原料的紧张。近年人工合成云母的成功，在解决日益减少的天然云母原料问题的同时，也保护了不可再生的天然云母资源。目前人工云母企业不多，且人工云母市场价格高于天然云母。但人工云母保持了天然云母优良性能，质地均匀、化学性能稳定，耐高温、绝缘性高，已经在很多应用领域取代了天然云母。

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