非金属矿小贴士 第十四期 云母
发布时间:2024-06-16
云母是含锂、钠、钾、镁、铝、锌、铁、钒等金属元素并具有层状结构的含水铝硅酸盐族矿物的总称。主要包括白云母、黑云母、金云母、锂云母等。工业上应用的云母矿物原料是白云母和金云母中的片云母和碎云母，使用较多的是白云母，其次为金云母。由于云母具有较高的电绝缘性、较好的透明度、极好的可剥分性、较高的化学稳定性、较好的还原性以及在高温状态下能保持上述优良物理化学性能，因而作为一种非常重要的绝缘材料广泛用于电子、电机、电讯、电器、航空、交通、仪表、冶金、建材、轻工等工业部门，以及国防和尖端工业领域。
云母族矿物的基本晶体结构，是由两个相同的(Si、Al)O4四面体单层，中间夹一层呈八面体配位的阳离子组成的结构单元层。云母晶体呈假六方形态，可剥成极薄的片状，薄片具弹性，垂直薄片方向具有极高的电绝缘性，而阳离子交换量极其微弱。云母具极完全的解理，可剥离为具弹性的薄片，质柔可弯曲，无色透明，厚块半透明带有灰、棕、淡绿、玫瑰红色，具玻璃至绢丝或珍珠光泽。
云母特殊的晶体结构使其具有以下特性：
①电性：垂直于云母片方向具有极高的电绝缘性。
②力学性质：云母可剥成厚度为0.01~0.02 mm的均匀薄片，薄片具有较高的抗压强度。
③热学性质：云母是热的不良导体，在100~600 ℃范围内，白云母导热系数平均值为0.006 7 J/(cm2·s·℃)，云母的耐热性较高，受热350~450 ℃时才开始膨胀。具有良好的化学稳定性，碱对云母几乎不起作用，冷盐酸也不能溶解云母，长时间热酸作用下才能使云母分解。
④光学性质：白云母的折射率：Np=1.522~1.573；Nm=1.582~1.599；Ng=1.580~1.599。
白云母
白云母化学式为KAl2(AlSi3O10)(OH)2，其中SiO2，45.2%；Al2O3，38.5%；K2O，11.8%；H2O，4.5%，此外，含少量的Na、Ca、Mg、Ti、Cr、Mn、Fe、F等。
金云母
金云母与白云母一样，属铝硅酸盐矿物，具有连续层状硅氧八面体构造。金云母属于黑云母亚类，具有完善解理，可以剥分成5Å或10Å左右的薄片。金云母的颜色通常呈黄色、棕色、暗棕色或黑色，玻璃光泽。
碎云母
碎云母原是片面小于4 cm2云母的一种商业名称，现已列为云母矿种的一个亚矿种，泛指具有工业意义的片云母开采或加工过程中的边角碎料、含云母基岩粉碎选矿过程中回收的小粒级云母及产于各种成因类型岩石中的小片云母。
碎云母在工业应用时，通常要加工成不同粒级的云母粉。随着科学技术的发展，云母粉以其优越的特性作为填料广泛用于涂料、建材、油漆、塑料、橡胶填充料和代石棉制品等。
涂料(油漆)、颜料和日用化妆品方面。涂料和颜料是云母粉的主要用途。由于云母粉具滑性，在涂料中的分散度高，有助于对涂料流动性的控制，可得到涂刷均匀的效果。云母粉颗粒呈片状，在涂料中趋向平行漆膜表面排列组成一层惰性坚实而又柔韧的保护层。云母还具有绝缘、耐腐蚀、耐热、抗拉伸、抗老化等优良的性能，广泛应用于各种功能涂料中，如：防腐蚀涂料，防水耐风化涂料、防热耐火涂料、防震耐磨涂料、防辐射线涂料、金属闪光及其他装饰涂料、船底防污涂料、航天器热控涂料等。云母粉用于颜料，可取得珠光效果。以云母粉做衬底，在上面再涂一层薄薄的二氧化钛或其他金属氧化物，不同氧化物可产生不同的整体色彩，如氧化钛为红色、氧化铬为绿色。云母珠光颜料主要用于汽车工业，同时用于家庭住宅的内涂层。这种颜料比碱或碳酸铅珠光颜料更稳定，而且无毒，可用于食用器皿、玩具、化妆品等方面。云母粉具有细腻滑润、富弹性、白度高、光泽适宜等美化装饰特性，还能满足化妆品的特殊需要，超细云母粉能与水、甘油均匀混合并呈强分散状态，是乳液、膏霜、扑粉等化妆品的上好填料。
云母鳞片的面积与厚度比大，鳞片平面力学性质均匀，抗弯模量高，并且绝缘、耐热、耐潮湿、耐腐蚀。由于以上特性，云母粉可使塑料在二维方向上力学性能极大增强，被广泛用作增强充填剂，制成用途不同的多种复合材料。
以建材为主的复合材料：用于墙板连接的黏接剂。这种黏接剂主要用于石膏板连接，也用于水泥板连接。云母陶瓷，又称云母玻璃。加工工艺是，将云母粉与特种玻璃粉和其他无机粉料按一定比例混合经压坯、焙烧、成型、退火等工序制成。其成品兼有云母、陶瓷、塑料三者的优点，是一种多功能的材料。主要在电器设备中做绝缘器件及消弧器，在邮电、无线电、通信、宇航等行业中广泛应用。云母粉作为防护涂层、润滑剂和撒粉，使油毛毡表面光滑，防止沥青表面互相粘连。
云母具有电阻率高、电解质损耗低、电弧稳定等特点，可使前述的有机和无机复合材料具不同程度的绝缘性能。此外，碎云母还可用于制作云母纸和还原云母、云母带、云母板、膨胀云母等多种专用绝缘材料。
云母粉颗粒的片状特点对堵塞钻孔孔隙防止泥浆漏失，效果十分显著。由于云母粉分散性好，能形成良好的悬浮状态，有利于克服泥浆不正常循环。由于云母有耐高温性、耐磨性、润滑性及化学稳定性，在深井钻探中可作抗高温泥浆和抗磨损剂。
用于干火灭火剂，可防堵塞、防结块，延长保存期，增强灭火剂喷出的流动性，提高灭火效果。
用作纸张的填充和表面涂层，提高纸张的留着率和印刷书写效果。云母鳞片结构适合用做铜版纸的表面涂层。
主要用于焊条的助熔涂层，在焊接中形成一个焊渣层，使金属敷上能抵御大气氧化的表皮。
常以160~325目云母粉做橡胶制品的填料，生产各种特种橡胶制品。
作为耐火材料，堵封炼铁高炉炉口。此外云母粉还用于金属处理中的退火剂。
用作可防震的多种震动阻尼材料的填充；用作电缆包裹层上的撒粉剂(8~20目)，防止绝缘橡胶在外包皮硬化中电缆心相粘连；用于控制植物虫害的蔓延，将云母粉撒在庄稼上，云母鳞片反射阳光使害虫迷失方向。另外，还用作消毒剂和炸药的吸收剂。
锂云母渣的综合利用对国家双碳政策的执行及锂电行业的健康发展具有重大意义。但是锂云母渣中含有一定的氟、磷等有害杂质限制了其作为混凝土矿物掺合料在混凝土中的大规模应用。因此，通过X射线衍射(XRD)、X荧光光谱(XRF)等手段分析了锂云母渣的理化特性，并结合砂浆水化热及净浆凝结时间实验，确定了锂云母渣缓凝机理，同时研究了生石灰对锂云母渣的改性效果。结果表明，锂云母渣缓凝的主要原因是其中可溶性氟与磷与水泥水化产物中的Ca2 形成氟化钙、磷酸钙、氟羟基磷灰石吸附在水泥水化初期形成的半透水性水化薄膜上，导致薄膜致密性增加，从而阻碍了离子和水的通过，引起水化速度降低，进而导致缓凝；生石灰能够有效缩短锂云母渣净浆的缓凝时间，改性后锂云母渣净浆凝结时间缩短114 min。
锂云母渣缓凝机理研究及改性效果验证 - 中国知网 (cnki.net)
为提高绢云母在有机体中的分散性，将十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、聚乙二醇200、聚乙二醇300和聚乙二醇400进行二组分等比例复配，采用干法处理改性绢云母，以25%的填充量添加到聚丙烯中制成复合材料。测试改性前后绢云母粉体的吸油值、沉降体积、热稳定性及复合材料的力学性能和微观形貌。结果表明，聚乙二醇300和十二烷基硫酸钠复配改性效果较优，活化绢云母的吸油值和沉降体积分别下降12.7 mL/100 g和1.9 mL/g，且热稳定性更好，复合材料的力学性能也优于传统改性剂。聚乙二醇300和十二烷基硫酸钠等比例复配改性绢云母复合材料力学性能最佳，冲击强度和弯曲应力分别为40.34 kJ/m2和45.81 MPa。复合材料的断面更加光滑平整，说明聚乙二醇300和十二烷基硫酸钠复配改性剂有效改善了填料与聚丙烯之间的相容性。
绢云母表面改性及其复合材料力学性能研究 - 中国知网 (cnki.net)
基于紫外屏蔽性能的云母/MnO2/TiO2复合半导体微米片的制备及在聚丙烯中的应用
为改善聚丙烯(PP)的抗老化性能，采用化学液相沉积法合成了云母/MnO2/TiO2复合半导体微米片，并通过物理共混法将微米片引入PP中。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱仪、紫外-可见漫反射光谱仪(UV-Vis DRS)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)及电子万能试验机等考察了二氧化钛(TiO2)负载量、二氧化锰(MnO2)添加量及pH等条件对微米片形貌、晶体结构及紫外屏蔽性能的影响，并研究了微米片对PP的抗老化改性效果。结果表明，控制MnO2添加量为2.0%、TiO2负载量为20%、p H值为1.6时，可以诱导微米片中的TiO2由锐钛矿型向金红石型转变，,微米片包覆状态佳、紫外屏蔽性能优异。紫外老化27 d后，与纯PP相比，经复合半导体微米片改性后的PP产生的C=O数量减少，表面形貌保持度较高；其拉伸强度保持率提升38%，抗紫外老化性能显著提高。
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干湿循环作用可促使片岩边坡岩体力学性能劣化、稳定性降低，进而诱发滑坡、崩塌等地质灾害。以湖北十堰地区广泛分布的云母石英片岩为研究对象，分别对不同干湿循环作用下云母石英片岩试样开展了单轴压缩试验和电镜扫描测试，揭示了其抗压性能劣化规律及机理。结果表明：在干湿循环作用下，云母石英片岩抗压强度和弹性模量劣化效应明显，前期劣化速率较快、劣化幅度较大，后期劣化速率减缓、幅度降低；宏观破坏模式受到片理面的控制作用而逐步增强，由“X”型、“Y”型破坏逐渐演变为沿片理面的剪切破坏；微观结构表现为片状矿物颗粒不断剥落、颗粒化，微裂隙、孔隙逐渐发育、扩展贯通；干湿循环作用使得云母石英片岩产生次生矿物、离子和岩屑并不断离开岩石，促使片理、微裂隙等结构面扩展开裂、岩石结构松散，进而使得云母石英片岩整体力学性能劣化。研究成果可为片岩边坡稳定性分析及治理工程设计提供理论依据。
干湿循环作用下云母石英片岩抗压性能劣化规律及机理 - 中国知网 (cnki.net)
针对工程中机制砂云母含量高的问题，通过按不同比例混掺不含云母与含云母的机制砂的方法控制机制砂中云母含量，系统研究了机制砂云母含量对混凝土工作、力学和干缩性能的影响规律，提出掺入增强剂的方式对含云母机制砂混凝土进行改性，用扫描电镜(SEM)对28 d硬化砂浆微观形貌进行分析。结果表明：在固定用水量的情况下，混凝土减水剂掺量随着机制砂中云母含量的增加而增大，抗压强度随云母含量增大而降低；机制砂中云母含量对混凝土干缩率影响较小；掺入一定量的增强剂可以明显改善混凝土工作性能和抗压强度。砂浆微观形貌显示，含云母机制砂砂浆中云母呈现出薄片状，而掺增强剂砂浆生成的水化产物包裹在云母颗粒表面，使砂浆与云母间形成连续致密的过渡区，从而提升混凝土强度。
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