礦物簡介
云母是一種造巖礦物,通常呈假六方或菱形的板狀、片狀、柱狀晶形。顏色隨化學成分的變化而異,主要隨Fe含量的增多而變深 。云母的特性是絕緣、耐高溫、有光澤、物理化學性能穩定,具有良好的隔熱性、彈性和韌性,又有被剝成具有彈性的透明薄片的性能。在工業上用得最多的是白云母,其次為金云母。其廣泛的應用于建材行業、消防行業、滅火劑、電焊條、塑料、電絕緣、造紙、瀝青紙、橡膠、珠光顏料等化工工業。
云母普遍存在多型性 ,其中屬單斜晶系者常見 ,其次為三方晶系,其余少見。云母族礦物中最常見的礦物種有黑云母、白云母、金云母、鋰云母、絹云母等 。 云母通常呈假六方或菱形的板狀、片狀、柱狀晶形。顏色隨化學成分的變化而異,主要隨鐵含量的增多而變深 。白云母無色 透 明或呈淺色 ;黑云母為黑至深褐、暗綠等色;金云母主要呈黃色、棕色、綠色或無色;鋰云母呈淡紫色、玫瑰紅色至灰色 。 玻璃光澤 ,解理面上呈珍珠光澤。莫氏硬度一般2~3.5 ,比重 2.7~3.5 。平行底面的解理極完全。白云母是分布很廣的造巖礦物之一,在三大巖類中均有產出。 泥質巖石在低級區域變質過程中可以形成絹云母,變質程度稍高時,成為白云母。 酸性巖漿結晶晚期以及偉晶作用階段,均有大量白云母生成。由高溫至中低溫的蝕變作用過程中,也能生成。所謂云英巖化是高溫蝕變作用之一,能形成大量白云母。所謂絹云母化作用是中低溫蝕變作用之一,能形成大量絹云母。白云母風化破碎成極細的鱗片,既可以成為碎屑沉積物中的碎屑,也可以是泥質巖的礦物成分之一。
白云母和金云母都同時具有良好的絕緣性,且耐高溫、有光澤、物理化學性能穩定(抗酸、抗堿和耐壓),具有良好的隔熱性、彈性和韌性,又有被剝成具有彈性的透明薄片的性能。因而被廣泛用來制作電子、電氣工業上的絕緣材料。云母碎片和粉末用作填料等,鋰云母還是提取鋰的主要礦物原料。
云母礦物由于晶體大,色彩艷麗,很早就被人類利用。中國古籍中對其稱謂記載就有:花皮連、天冰、天皮、地金、老刮金、千層紙、元面、云米赤及雄黑等。敦煌莫高窟中唐112窟所用的顏料閃光發亮,經X射線衍射分析,是天然白云母經細碎研磨而成。顯色效果極佳。
雖然中國很早就已認識和利用白云母和金云母,但對云母礦床正規的勘查工作是在中華人民共和國建立以后,從1952年開始相繼對四川丹巴及內蒙古土貴烏拉的白云母礦床進行了普查勘探并取得了較好成果。1958年在山西繁峙召開了全國云母會議,決定大力開展云母的普查勘探工作,當年,新疆阿勒泰云母礦床的發現,在中國云母資源的開發方面起了很大作用,同時也為云母礦床的普查勘探工作積累了經驗。隨后,江蘇東海鎂硅白云母礦床的發現并被工業所利用,在中國增添了新的工業云母種屬。內蒙古烏拉山、大別山、秦嶺、遼寧、四川及云南等地的云母礦床相繼發現,擴大了云母資源。80年代以來,建材、地礦等部門開展 對碎云母、絹云母礦的普查。迄今為止,河北靈壽的魯柏山村是中國最大的碎云母和黑云母最大的生產和加工地。經詳查,探明了河北靈壽譚莊鄉山門口碎云母礦,在內蒙古、遼寧、湖北等地發現絹云母礦點,在碎云母和絹云母的工業應用研究方面也取得了進展。
中國在20世紀50年代至70年代中期,曾將白云母、金云母列為戰略資源,最早開采的是四川丹巴云母礦,以后新疆、內蒙古、山西、河北、山東、河南、陜西、云南等省、自治區的云母礦相繼開采。主要國有礦山有新疆阿勒泰、四川丹巴、內蒙古土貴烏拉等礦山,還有上百個縣辦、鄉鎮及個體礦山。1978年前,工業原料云母的年產量為1 700~2 500t,1978年后,產量逐年下降,原因是云母消費結構發生了根本變化所致。
性質結構
【礦物組成】云母屬于鋁硅酸鹽礦物,具有連續層狀硅氧四面體構造。云母多為單斜晶系,呈疊板狀或書冊狀晶形,發育完整的為具有六個晶體面的菱形或六邊形,有時形成假六方柱狀晶體。云母具有完善的解理,可以剝分。理論上白云母能剝分成10 左右,金云母可剝分成5 或10 左右的薄片。云母晶體的隱伏解理,即為打象和壓象。
云母分為三個亞類:白云母、黑云母和鋰云母。白云母包括白云母及其亞種(絹云母)和較少見的鈉云母;黑云母包括金云母、黑云母、鐵黑云母和錳黑云母;鋰云母是富含氧化鋰的各種云母的細小鱗片。工業上尤其是電氣工業中常用的是白云母和金云母。
白云母的化學式為KAl2(AlSi3O10)(OH)2,其中SiO2 45.2%、Al2O3 38.5%、K2O 11.8%、H2O 4.5%,此外,含少量Na、Ca、Mg、Ti、Cr、Mn、Fe和F等。
白云母偉晶巖礦石的主要礦物為微斜長石、長石、石英和白云母等,次要礦物為黑云母、鐵鋁榴石、電氣石、磷灰石、綠柱石和鈦鐵礦等。
金云母的化學式為KMg3(AlSi3O10)(F, OH)2,其中K2O 7~10.3%、MgO為21.4~29.4%、Al2O3為10.8~17%、SiO2為38.7~45%、H2O為0.3~4.5%,含少量Fe、Ti、Mn、Na和F等。
金云母礦床礦脈中經常出現磷灰石、透閃石、透輝石、方解石、碳酸鹽巖和微斜長石等礦物。
碎細白云母礦床白云母一般占50~70%,鉀長石及石英占10%左右,微量礦物為磁鐵礦和褐鐵礦。
【理化性質】白云母薄片一般無色透明,但往往染有綠、棕、黃和粉紅等色調;玻璃光澤,解理面呈珍珠光澤。金云母通常呈黃色、棕色、暗棕色或黑色;玻璃光澤,解理面呈珍珠或半金屬光澤。白云母的透明度為71.7~87.5%,金云母為0~25.2%。白云母莫氏硬度為2~2.5,金云母為2.78~2.85;白云母的彈性系數為(1475.9~2092.7)×106Pa(15050~21340kg/cm2),金云母的為(1394.5~1874.05)×106Pa(14220~19110kg/cm2 )。
金云母化學成份:SiO2 36-45%,Al2O3 10-18%,MgO 19-27%,K2O 7-10%,H2O<1%。金云母的密度(g/cm3) 2.7-2.9,透明度(%) 0-25.5,莫氏硬度2.78-2.85,黃棕色,折射率1.6-1.55,彈性系數(106Pa) 1394.5-1874.05。
云母的物理性能主要取決于云母晶體的大小,由解理和硬度決定的剝分性以及云母的顏色透明度和彈性等。 工業云母多呈疊板狀或書冊狀晶形,晶體大小不等,厚度從幾毫米到幾十厘米,一般只要晶體有效面積大于或等于4cm2,就具有直接利用價值。當然晶體面積越大,價值越高。云母的剝分性能由云母的解理和硬度所決定。云母獨特的晶體結構,使其具有一組極完全的底面解理,這成為工業云母技術加工剝分的重要性能。理論上白云母能剝分到10 左右,金云母可剝分到5—10 左右,因此,白云母和金云母可按工業要求,剝分任意厚度的平整薄片,以滿足電器、電子工業對云母的要求。云母的硬度均較低,白云母為2—2.5,鎂硅白云母為2.37,金云母為2.78—2.85。云母的硬度越大,越難剝分。白云母、鎂硅白云母的剝分性能較好,金云母略差。云母的顏色特征常用來表征云母的絕緣性能,工業云母一般以淺色白云母為好,金云母次之,黑云母的絕緣性能最差。白云母的彈性系數為15346—21760bar,金云母為14500—19480bar,工業上利用云母作絕緣材料時,對其彈性有嚴格的要求。
云母絕緣性能的優劣,是決定其工業利用價值的最主要的因素,云母絕緣性能由云母的電氣性能所決定,通過測試擊穿電壓和擊穿強度等確定云母的電氣性能。據我國各礦區云母的測試結果統計,當云母片厚為0.015mm時,平均擊穿電壓2.0—5.7kV,擊穿強度為133—407kV/mm。我國某些白云母加熱在100~600℃時,彈性和表面性質均不變;在700~800℃后,脫 水、機械、電氣性能有所改變,彈性喪失,變脆;在1050℃時,結構破壞。金云母在700℃左右時,電氣性能較白云母好。
【礦床類型】工業云母礦床分為白云母礦床和金云母礦床兩大類,每一大類可各分為兩個亞類,另外還有碎細云母礦床。礦床類型及地質特征如下:
1、白云母、金云母礦床:
(1)花崗偉晶巖型白云母礦床
礦床多產在角閃巖相變質巖地區,含云母偉晶巖脈普遍發育混合巖化和花崗巖化,圍巖是各種富鋁、硅的片麻巖、變粒巖或片巖。礦脈帶常成群出現,構成偉晶巖帶或偉晶巖田。按偉晶巖的組構和含礦性可分為:①結晶型白云母偉晶巖:巖脈內白云母呈巨晶,片較大,面積可達 60—100cm2,從中可獲取大片的白云母,且云母片的剝分性能良好;②交代分異型稀有金屬素白云母偉晶巖:云母晶體一般較小,但透明度較好,雜質含量低,且其中伴生的含稀有元素礦物如綠柱石、鈮鉭鐵礦、電氣石、鋰云母等可綜合利用。世界上有工業價值的白云母礦床基本上產于以上兩種偉晶巖中。
(2)偉晶巖接觸交代型鎂硅白云母礦床
我國的鎂硅白云母K2{(Fe2+Mg)(Fe3+Al)3(Si7AlO20)(OH)4}礦床位于江蘇東海。礦床賦存在深大斷裂帶并有榴輝巖產出的變質巖地區。含鎂硅白云母偉晶巖脈在榴輝巖、角閃片巖和片麻巖中均有產出。但主要的工業礦體產于榴輝巖中。鎂硅白云母的電氣性能完全符合工業要求,為我國增添了新的工業云母種屬。
(3)鎂碳酸鹽矽卡巖型金云母礦床
礦床多分布在太古代、元古代或古生代的結晶片巖、片麻巖及大理巖中。礦區內花崗巖發育,常伴生有交代作用產生的一系列雜巖體,如方柱石-透輝石巖、透輝石-金云母巖等。我國這一類型礦床很多,如大同、通化、鎮平和內蒙古的許多礦區均屬此類型。
(4)超基性-堿性雜巖體型金云母礦床
礦床產于超基性-堿性雜巖體中。雜巖體面積由幾十到千余平方公里,且具有環帶構造。該類礦床規模較大,金云母可達幾百萬噸,含礦率較高,每立方米云母含量可達幾百千克至1噸,云母晶片面積可達5—6m2。礦床上部因水化作用形成的蛭石,也可開采利用。這一類型是近年來新發現的一種金云母礦床,從金云母儲量、規模和遠景來看,都有很高的工業利用價值。在原蘇聯,它已成為金云母的重要來源,但到目前為止,在我國尚未發現該種類型的金云母礦床。
2、碎細云母礦床:
(1)白云母鉀長石片麻巖型碎片白云母礦床
產于阜平群彎子組下段,白云鉀長片麻巖夾中粗粒淺粒巖及黑云二長片麻巖,共見有四層礦,平均厚1.6m,含礦率56~68%,片徑一般小于10mm,多為5mm左右。
(2)云母片巖型碎云母礦床賦存于云母片巖中。
(3)云母偉晶巖型碎云母礦床
偉晶巖已風化,礦石中白云母含量為14~16%,其它礦物有石英、長石、黑云母等。
用途作用
在工業上用得最多的是白云母,其次為金云母。其廣泛的應用于建材行業、消防行業、滅火劑、電焊條、塑料、電絕緣、造紙、瀝青紙、橡膠、珠光顏料等化工工業。超細云母粉作塑料、涂料、油漆、橡膠等功能性填料,可提高其機械強度,增強韌性、附著力抗老化及耐腐蝕型等。除具有極高的電絕緣性、抗酸堿腐蝕、彈性、韌性和滑動性、耐熱隔音、熱膨脹系數小等性能外,又率先推出片體二表面光滑、徑厚比大、 形態規則、附著力強等特點。 工業上主要利用它的絕緣性和耐熱性,以及抗酸、抗堿性、抗壓和剝分性,用作電氣設備和電工器材的絕緣材料;其次用于制造蒸汽鍋爐、冶煉爐的爐窗和機械上的零件。 云母碎和云母粉可以加工成云母紙,也可代替云母片制造各種成本低廉、厚度均勻的絕緣材料。
藥用:云母,味甘,性平,主治肌肉像死人一樣沒感覺。傷于風邪而發冷發熱,如同身體坐在船上,頭暈目眩,具有砌除風邪,充實五臟,增加生育能力,使眼睛明亮,久服身體輕便靈巧,延長壽命。又名云珠、云華、云英、云液、云砂、磷石,產于山中深谷處。
云母具有較高的絕緣強度和較大的電阻、較低的電介質損耗和抗電弧、耐電暈等優良的介電性能,而且質地堅硬,機械強度高,耐高溫和溫度急劇變化并具有耐酸堿等良好的物化性能,因此,廣泛用于無線電工業、航空工業、電機制造,它還廣泛用于涂料、油漆、塑料、油氈、造紙、油田鉆井、裝飾化妝等行業,在油漆中可減少紫外線或其它光和熱對漆膜的破壞,增加涂層的耐酸、堿和電絕緣性能,提高涂層的抗凍性、抗腐蝕性、堅韌性和密實性、降低涂層的透氣性,防止斑點和龜裂。云母粉還可用在屋面材料中,起防雨保暖、隔熱等,云母粉與礦棉樹脂涂料混合,可做混凝土、石材、磚砌外墻的裝飾作用,云母碎用于油氈,管道砂漿,膠結劑;在橡膠制品中,云母粉可做潤滑劑、脫膜劑,以及做高強度的電絕緣和耐熱、耐酸堿制品的填充劑。云母還可做云母紙,云母板、云母陶瓷,珠光云母顏料、云母熔鑄制品等。
工業上主要利用它的絕緣性和耐熱性,以及抗酸、抗堿性、抗壓和剝分性,用作電氣設備和電工器材的絕緣材料;其次用于制造蒸汽鍋爐、冶煉爐的爐窗和機械上的零件。云母碎和云母粉可以加工成云母紙,也可代替云母片制造各種成本低廉、厚度均勻的絕緣材料。
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