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【滑石】一次用尽“洪荒之力”的总结……

 changyz001 2022-11-09 发布于河南

滑石属于三八面体矿物,一般呈块状、叶片状、纤维状或放射状,质地非常软,并且具有滑腻的手感。滑石的用途很多,如作耐火材料、造纸、橡胶的填料、绝缘材料、润滑剂、农药吸收剂、皮革涂料、化妆材料及雕刻用料等等。滑石是已知最软的矿物,用指甲可以在滑石上留下划痕。

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知识卡片

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世界滑石矿床类型及典型矿床

根据成矿原岩岩性及地质作月性质,可将滑石矿床分为两大成因类型,再根据成矿地质条件、成矿热液和物质来源,进一步划分亚类。第一类是超基性岩型蚀变矿床,此类中又分自变质矿末和岩浆热液交代矿床两个大类。第二类是富镁质碳酸盐型热液交代矿床,此类中又细分为区域变质热液交代矿床、岩浆热液交代矿床等3类。我国辽宁海城范家堡子、本溪连山关,广西龙性各族自治县古坪,山东海阳、平度、栖霞,吉林浑江等滑石矿均属镁质碳酸盐热液交代犷床。下面以辽宁海城滑石矿为例说明。该矿床属碳酸盐型热液交代矿床,矿体顶、底板皆为滑石化菱镁岩,与矿体界线不明显,矿石呈白色、灰色、粉红色、淡青色,矿石结构为块状、鳞片状和浸染状。脉石矿物以菱镁矿为主,石英、斜绿泥石和白云石次之,石墨、磷灰石、黄铁矿微最。矿石品位(滑石含最):一级况:78%~79%,二级品59%~60%。本矿床滑石质是好,29%~32% MgO,58%~60% SiO2 、CaO<1%,Fe2O3<0.5%,白度大于85%,是少见的优质滑石矿床。

世界滑石储量丰富,美国储量为1.5亿吨,占世界第一位。中国滑石储量为9409万吨,居世界第二位。质量较好的滑石矿床分布在非洲、美国、澳大利亚、中国、芬兰、法国、希腊、印度、意大利、朝鲜、南朝鲜、挪威、罗马尼亚和苏联。

中国滑石资源分布

中国滑石产地分布于15个省、市、自治区。南方和北方大体平衡。但东西部分布则明显不平衡,真正西部的新疆、西藏广大地区目前尚无滑石产地。

从储量分布分析,西部保有储量仅占全国保有储量的34%。各省、市、自治区的储量分布相差悬殊,在15个有滑石矿床的省、市、自治区中主要集中分布在以下5个省、区;江西省占总储量(保有)的28.56%,辽宁省占17.43%,山东省占16.66%,广西占16.22%,青海占15.85%。合计5省、区占全部储量的94.72%,其余10个省、市仅占5.28%。

中国滑石矿储量巨大,质量上乘,有些矿区所产滑石已驰名中外,例如辽宁海城的滑石矿所产粉红色滑石最为著名。现经探查的矿床含滑石量一般50%~70%以上,其中含量特别高的有以下8个矿床:山东平度芝坊,含滑石达95%;辽宁省凤城县赵家沟,滑石含量达87.84%;山东省莱州市优游山,山东省海阳和江西省广丰县溪滩皆含滑石达85%;吉林省江源县遥林含滑石量为84.39%;山东省栖霞李博士夼滑石含量为80.29%;山东莱州市上疃含滑石达75%。这些矿床除辽宁省凤城县赵家沟滑石矿为小型外,其余属大型、中型。保有储量占全国的43%。 

中国所产滑石大多数属于低铝铁质(Al2O3<4%;Fe2O3<2.75%)矿石型,白度一般在80~92。经手选后还可显著提高矿石质量。例如广西壮族自治区龙胜县古坪和鸡爪等矿区,矿石以一、二级品为主,化学组分接近理论值,有害组分极低,是优质的化妆品级滑石原料。

中国滑石开采历史

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中国开采和利用滑石有悠久的历史,早在原始社会时期就用来进行雕刻,例如辽宁东沟县后洼屯发掘一件滑石块雕成的半身人像,属于新石器时代文化遗址,距今五至六千年之久。1 000多年前的唐朝时期,除用滑石原料雕刻艺术品外,还制成锅釜等器皿。据《旧唐书·地理志》记载,“容州北流,其土少铁,以萤石(即滑石)烧为器,以烹鱼鲑”。明朝李时珍所著《本草纲目》记载了滑石的药用价值“……滑石上能发表,下剩水道,为荡热燥湿之剂”。

中国古代根据滑石的物理性质及产地有许多名称,诸如画石、液石、萤石、脱石、冷石、番石、共石等,反映了当时广为开采利用的状况。《本草纲目》记载了一些产区,指出滑石产于赭阳(今属河南南阳)、卷县(今河南荥阳)、掖县(今山东掖县)、岭南、湘州(今广西、湖南等地)。并将滑石分为白滑石、乌滑石、绿滑石、黄滑石等品种。

新中国成立前我国仅有几处滑石矿山,而且开采量很小,生产方式落后。新中国成立后,在全国范围内开展了大规模普查勘探地质工作,发现了许多新的滑石矿床、矿点,主要矿山达20多处。例如开采规模最大、历史较长的辽宁省海城滑石矿,在国外也享有一定声誉。其次有辽宁的本溪、营口、桓仁,山东的掖县、平度、海阳、栖霞,广西的龙胜,四川的冕宁等滑石矿皆有一定名声。

滑石的加工技术介绍

由于滑石的天然可浮性好,因此烃类油捕收剂即可浮选。常用的捕收剂是煤油,浮选油作起泡剂。甲基异丁基甲醇(MIBC)生成的泡沫较脆,容易获得优质精矿。

1、选矿提纯

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滑石的选矿方法如下:

1)浮选 由于滑石的天然可浮性好,因此烃类油捕收剂即可浮选。常用的捕收剂是煤油,浮选油作起泡剂。甲基异丁基甲醇(MIBC)生成的泡沫较脆,容易获得优质精矿。滑石浮选流程比较简单,只需一次粗选、一次扫选、2—4次精选就可获得最终精矿。

2)手选 手选是根据滑石和脉石矿物的滑腻性不同用手工进行挑选。滑石具有良好的滑腻性,品位越高,滑腻性越好,凭手感极易鉴别。国内大部分滑石矿山常用手选生产高级滑石块。

3)静电选矿 滑石矿石中除滑石外,还含有菱镁矿、磁铁矿、磁硫铁矿、透闪石等矿物,嵌布粒度为0.5mm左右。在静电场中滑石带负电荷,菱镁矿带正电荷,而磁铁矿和磁流铁矿均为良导体,因而在电场中很容易将上述矿物分开。

4)磁选 滑石精矿除要求具有一定的细度外,还要具有一定的白度。由于矿石中染色铁矿物的存在,有时用上述方法还不够,需要用磁选除去铁矿物。采用湿式磁选可使滑石精矿含铁量从4%--5%降到1%以下。

5)光电检选 光电检选是利用滑石和杂质矿物表面光学业性质的不同而分选的方法。光电分选机包括准备机构(矿仓、给矿机、皮带输送机)、辐射源和探测器(传感器)、电子控制回路及执行机构等。

另外利用滑石在紫外线照射下发出白色荧光的特征,可利用光电分选机拣出较纯净的滑石。一般采用劳动特克斯621型光选机,如美国塞浦路斯滑石公司用此法将滑石含量公为30%的贫矿富集到滑石含量达69%的富矿,最后磨细到200目进行浮选,获得品位99%的化妆品级滑石。

6)选择性破碎和筛分 利用滑石和脉石矿物在选择性破碎和形状方面的差异,采用冲击破碎和交替使用矩形筛和方形筛边疆筛分的方法,能够分离出大部分伴生的石英和一半以上的碳酸盐矿物。

2、细磨与超细磨

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滑石最终都是以粉体状态应用的,因此,细磨和超细磨是滑石所必须的加工技术。滑石的莫氏硬度为1,天然可碎和可磨性好。滑石的细磨,国内一般采用各种型号的雷蒙磨(即悬辊磨),主要生产200目和325目的产品,但如果设置精细分级设备,也可以生产500—1250目的产品。

超细滑石粉是当今世界用量最大的超细粉体产品之一,广泛应用于造纸、塑料、橡胶、油漆涂料、化妆品、陶瓷等。目前超细滑石粉的加工主要采用干法工艺。湿法粉碎虽有研究,但工业上很少使用。干法生产设备主要有高速机械冲击式磨机、气流粉碎机、离心自磨机、旋磨机以及振动磨、搅拌磨和塔式磨等。除了气流粉碎机外,为了满足用户对粒度分布的要求,其他分级设备一般还需配置细分级设备,常用的精细分级设备是各种涡轮式空气离心分级机,如MS型、MSS型、ATP型、LHB型等。

滑石的气流粉碎原则工艺如下:

滑石块—粗碎—干燥—中碎—细磨(雷蒙磨)--超细粉碎(气流磨)--旋风集料—包装

生产过程大致是滑石块首先由给料机送入锤式破碎机进行破碎;破碎后的物料经斗式提升机和振动给料机进入立式干燥机中干燥;干燥后的物料再经锤式破碎机破碎后进入雷蒙磨细磨细磨后的滑石粉进入气流磨进行超细粉碎。最终产品细度可达到500—5000目(d97=30—5um)。

工业上使用的气流磨包括圆盘式气流磨、流化床对喷式气流磨、循环管式气流磨等。

滑石的高速机械冲击超细粉碎工艺流程如下:

滑石块—破碎(锤式破碎机)--高速机械冲击式超细粉碎机—涡轮式精细分级机—旋风集料—包装

一般是将滑石块破碎到8mm以后直接给入机械冲击式超细粉碎机,粉碎后的产物通过涡轮式精细分级机分级后用旋风集料器收集。分级后的精粒级产品可以返回磨机,也可单独作为一种产品。滑石的离心自磨和旋磨机超细磨工艺大体上与高速机械冲击超细粉碎工艺相似。

3、表面改性

滑石粉广泛用作聚丙烯、尼龙等高聚物基复合材料的增强填料。对其进行表面改性可有效的改善滑石粉与聚合物的亲和性和滑石粉填料在高聚物基料中的分散状态,从而提高复合材料的物理力学性能。

滑石粉表面改性使用的表面改性剂主要有各种表面活性剂、石蜡、钛酸酯和锆铝酸盐偶联剂、硅烷偶联剂、磷酸脂等。改性主要采用干法改性工艺。改性机主要有连续式和流态化改性机、连续涡流式粉体表面改性机(SLG型)、高速加热混合捏合机等。

4、煅烧

我国江西省广丰地区蕴藏有丰富的黑滑石资源。原因是灾些滑石矿中含有较多的有机碳。为了开发利用这些黑滑石资源,煅烧是必须的加工工艺。煅烧温度一般为600--1200℃,在此温度范围内,温度越高,煅烧后滑石的白度越高,煅烧白度最高可达90%以上。目前煅烧设备大多采用梭氏窑、隧道窑和回转窑。

滑石的主要用途

1、化妆品级(HZ):用于各种润肤粉、美容粉、爽身粉等。 
2、医药食品级(YS):医药片剂、糖衣、痱子粉和中药方剂、食品添加剂、隔离剂等。 
3、涂料级(TL):用于白色体质颜料和各类水基、油基、树脂工业涂料、底漆、保护漆等。 
4、造纸级(ZZ):用于各类纸张和纸板的填料,木沥青控制剂。 
5、塑料级(SL):用于聚丙烯、尼龙、聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯和聚脂类等塑料的填料。 
6、橡胶级(AJ):用于橡胶填料和橡胶制品防粘剂。 
7、电缆级(DL):用于电缆橡胶增剂、电缆隔离剂。 
8、陶瓷级(TC):用于制造电瓷、无线电瓷、各种工业陶瓷、建筑陶瓷、日用陶瓷和瓷釉等。 
9、防水材料级(FS):用于防水卷材、防水涂料、防水油膏等。 
10、纺织润滑级(FZ):用于纺织润滑剂等。

国内主要现行标准

GB/T 5463.2-2013非金属矿产品词汇 第2部分:滑石

GB/T 15342-2012滑石粉

GB/T 15341-2012滑石

GB/T 15344-2012滑石物理检验方法

GB/T 15343-2012滑石化学分析方法

GB/T 13910-2008石英砂(粉)厂、滑石粉厂防尘技术规程

GB/T 21913-2008食品中滑石粉的测定

GB/T 2010-1987散装滑石取样、制样方法

GB 1886.246-2016食品安全国家标准 食品添加剂 滑石粉

ISO 3262-10-2000涂料用填充剂 规范和试验方法 第10部分:片状天然滑石/

ISO 3262-11-2000涂料用填充剂 规范和试验方法 第11部分:含碳酸盐的片状

JC/T 542-2010滑石粉微生物学检验方法

JC/T 1021.4-2007非金属矿物和岩石化学分析方法 第4部分:滑石矿化学分析方法

HS/T 12-2006滑石、绿泥石、菱镁石混合相的定量分析 X射线衍射仪法

SN/T 0830-2015出口袋装滑石粉取样、制样方法

SN/T 3796-2014滑石粉中酸溶杂质元素(铅、镉、铬、砷、汞、铜、锌、锰、镍、钴

SN/T 4008-2013滑石粉快速定性筛选 粉末X射线衍射法

HG/T 4498-2013紫外阻隔材料用合成水滑石

HG/T 4497-2013合成水滑石农膜保温剂

IS 1462-1985化妆品工业滑石粉

IS 10429-2011陶瓷工业用滑石粉

HS/T 49-2016《滑石粉粒度测定》

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世界滑石工业发展趋势

全球滑石工业正在发生巨大变化。巴基斯坦、印度等国滑石工业快速崛起,中国滑石的地位受到挑战,其份额和重要性正在降低,世界白滑石市场过分依赖中国的情况已经悄然改变。过去两年,中国的滑石出口量迅速下滑。中国生产商面临高白度滑石的储量减少,以及来自其他国家低成本滑石产品的竞争等问题。多年以来,传统的造纸部门是滑石最大的终端市场。

近几年,造纸填料级滑石用量逐年下滑,但由于特殊和高端产品仍需要高质量滑石,滑石在该领域仍具有一定机会。在欧美国家,虽然碳酸钙在替代滑石用于填料和涂料中形成了一定的竞争,但从世界范围来看,滑石用于造纸和涂料工业作为树脂控制剂仍具有一定市场,由于纸张回收率增加,树脂控制剂对滑石需求将会增长。近两年亚洲市场情况与欧美类似。

目前世界主要滑石生产商都十分关注用于塑料混配中的特殊微粉级滑石,需求形式正在发生变革。汽车用塑料是滑石工业最为关注的领域,自2011年起,汽车工业的增长拉动了滑石工业。预计接下来五年,世界滑石的需求将以每年2.3%的速度增长。增长主要来自塑料、涂料、食品加工和技术陶瓷市场。这些领域的增长可能会抵消造纸市场下滑的影响。预计到2019年,塑料工业将超过造纸工业成为世界滑石最大的消费领域。

我国滑石生产和消费现状

中国是世界滑石的主要生产国,滑石年产量约200万吨/年。中国约有200家公司开采滑石,但是10家公司几乎占据滑石产量的80%。

中国是世界滑石的主要生产国,滑石年产量约200万吨/年。中国约有200家公司开采滑石,但是10家公司几乎占据滑石产量的80%。2010-2014年中国滑石的产量几乎未变,2010-2014年中国滑石产量情况如下表所示

2010-2014年我国滑石产量

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 中国是世界主要的滑石出口国。近两年中国滑石块和滑石粉的进、出口情况见下表。

2013年和2014年中国滑石进口数量和金额

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2013年和2014年中国滑石出口数量和金额品种数量、金额及单价 

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从上表可以看出,近几年,中国滑石的出口量呈逐年下降趋势。出口滑石数量从2012年75.31万吨,2013年下降到66.1

7万吨,同比下降12%,2014年出口67.43万吨,与2013年基本持平。

中国滑石出口大幅减少主要是受到了巴基斯坦和阿富汗滑石的冲击,据统计,2013年巴基斯坦出口滑石50万吨,巴基斯坦滑石白度高,价格仅是我国滑石价格的2/3,且享受巴政府17%的退税优惠政策,国际滑石生产巨头孟都矿业,卢兹纳克公司都在巴基斯坦建立工厂,转入采购巴基斯坦滑石,使得我国滑石出口形势更加严峻。

2014年,中国滑石粉进口数量增幅较大,同比增加约0.6万吨。国内滑石粉的进口均价约是出口均价的3倍。这主要是由于中国对高端滑石产品的需求量不断提升,国内滑石产品不能满足需求,因此需要从国外进口部分高端滑石产品。

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