科普中國-云母

云母（mica）是一種造巖礦物，是由鉀、鋁、鎂、鐵、鋰等層狀結(jié)構(gòu)鋁硅酸鹽的總稱。其英文名稱mica來自拉丁語micare，是“發(fā)亮”的意思。中國古代稱云母為“天皮”“地金”，內(nèi)蒙古云母產(chǎn)地天皮山以此得名。

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。云母通常呈假六方或菱形的板狀、片狀、柱狀晶形。顏色隨化學(xué)成分的變化而異，主要隨Fe含量的增多而變深。6特性是絕緣、耐高溫。1

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。工業(yè)上應(yīng)用最多的是白云母和金云母。因其獨特的晶體結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)，使它在電工電子、絕緣材料、化妝品、涂料、新能源等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。4

理化性質(zhì)

物理特性

• 解理、打象或壓象

平行底面的解理極完全，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。

• 顏色、光澤和透明度

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(diào)；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%。

• 硬度和彈性

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(shù)為（1475.9～2092.7）×106Pa（15050～21340kg/cm2），金云母的為（1394.5～1874.05）×106Pa（14220～19110kg/cm2）。

晶體結(jié)構(gòu)

化學(xué)式X{Y2-3[Z4O10](OH,F)2}中，X代表2:1型結(jié)構(gòu)單元層的層間陽離子，主要是鉀離子，其次是鈉、鈣等離子。Y代表結(jié)構(gòu)單元層內(nèi)八面體片中的陽離子，主要是鋁、鎂、鐵或鋰離子，其次為錳、鉻、鈦等離子。按Y陽離子是三價還是二價，劃分出二八面體型和三八面體型云母；二八面體型云母陽離子數(shù)為3，三八面體型云母陽離子數(shù)為2；二者之間存在過渡型的云母，但數(shù)量不多。Z代表硅氧四面體中的陽離子，基本是硅和鋁，硅鋁比值為3:1左右。常有氟替代羥基。隨結(jié)構(gòu)單元層堆垛方式的變化，可形成各種云母多型，最常見的是單斜晶系的1M和2M,多型，其次為三方晶系的3T多型，正交(斜方)和六方晶系的多型少見。

礦物特征

云母族礦物中，最常見的礦物種有黑云母、金云母、白云母、鋰云母、絹云母、綠云母、鐵鋰云母、羥鐵云母、鐵鋰云、珍珠云母等。由于廣泛的類質(zhì)同象置換，形成諸多成分變種，如鉻白云母、多硅白云母、水白云母、鋁金云母、鋁黑云母、鐵黑云母等。

云母族礦物按照化學(xué)成分和光性特征可分為三個亞族，包括白云母亞族、黑云母-金云母亞族、鋰云母亞族。

云母族礦物的主要特征如下表：

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形成原因

云母是分布很廣的造巖礦物之一，在三大巖類中均有產(chǎn)出。泥質(zhì)巖石在低級區(qū)域變質(zhì)過程中可以形成絹云母，變質(zhì)程度稍高時，成為白云母。酸性巖漿結(jié)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(fēng)化破碎成極細(xì)的鱗片，既可以成為碎屑沉積物中的碎屑，也可以是泥質(zhì)巖的礦物成分之一。

發(fā)現(xiàn)歷史

雖然中國很早就已認(rèn)識和利用白云母和金云母，但對云母礦床正規(guī)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(nèi)蒙古土貴烏拉的白云母礦床進(jìn)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(dāng)年，新疆阿勒泰云母礦床的發(fā)現(xiàn)，在中國云母資源的開發(fā)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(jīng)驗。隨后，江蘇東海鎂硅白云母礦床的發(fā)現(xiàn)并被工業(yè)所利用，在中國增添了新的工業(yè)云母種屬。內(nèi)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(fā)現(xiàn)，擴(kuò)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(chǎn)和加工地。經(jīng)詳查，探明了河北靈壽譚莊鄉(xiāng)山門口碎云母礦，在內(nèi)蒙古、遼寧、湖北等地發(fā)現(xiàn)絹云母礦點，在碎云母和絹云母的工業(yè)應(yīng)用研究方面也取得了進(jìn)展。

中國在20世紀(jì)50年代至70年代中期，曾將白云母、金云母列為戰(zhàn)略資源，最早開采的是四川丹巴云母礦，以后新疆、內(nèi)蒙古、山西、河北、山東、河南、陜西、云南等省、自治區(qū)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(nèi)蒙古土貴烏拉等礦山，還有上百個縣辦、鄉(xiāng)鎮(zhèn)及個體礦山。1978年前，工業(yè)原料云母的年產(chǎn)量為1700～2500t，1978年后，產(chǎn)量逐年下降，原因是云母消費結(jié)構(gòu)發(fā)生了根本變化所致。

主要分布地區(qū)

中國云母礦產(chǎn)分布不均勻，全國20個省、市、自治區(qū)雖都有分布，但絕大部分集中在新疆、四川和內(nèi)蒙古。全國已發(fā)現(xiàn)產(chǎn)地184處，其中新疆88處，占全國儲量的67%，四川27處，占全國儲量的11.4%；內(nèi)蒙古15處，占全國儲量的8.6%；其余54處，占全國儲量的13%，分布于河北、山西、遼寧、吉林、黑龍江、山東、河南、云南、西藏、青海及陜西等地。河北的云母礦位于太行山中部靈壽縣境內(nèi)，靈壽縣境內(nèi)地層為太古雙質(zhì)巖層，巖層中蘊藏著豐富的云母礦物，經(jīng)質(zhì)地部門勘探，碎云母儲量達(dá)170萬噸，礦石品位高，質(zhì)量好，是全國最大的碎云母產(chǎn)地，同時因為開發(fā)比較早，成為全國最大的云母加工基地和最大的云母出口地。

礦床類型及分布

工業(yè)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(xì)云母礦床。礦床類型及地質(zhì)特征如下：

白云母礦床

（1）花崗偉晶巖型白云母礦床

礦床多產(chǎn)在角閃巖相變質(zhì)巖地區(qū)，含云母偉晶巖脈普遍發(fā)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(xiàn)，構(gòu)成偉晶巖帶或偉晶巖田。按偉晶巖的組構(gòu)和含礦性可分為：①結(jié)晶型白云母偉晶巖：巖脈內(nèi)白云母呈巨晶，片較大，面積可達(dá) 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(zhì)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(yè)價值的白云母礦床基本上產(chǎn)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

中國的鎂硅白云母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(chǎn)出的變質(zhì)巖地區(qū)。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(chǎn)出。但主要的工業(yè)礦體產(chǎn)于榴輝巖中。鎂硅白云母的電氣性能完全符合工業(yè)要求，為中國增添了新的工業(yè)云母種屬。

金云母礦床

（1）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(jié)晶片巖、片麻巖及大理巖中。礦區(qū)內(nèi)花崗巖發(fā)育，常伴生有交代作用產(chǎn)生的一系列雜巖體，如方柱石-透輝石巖、透輝石-金云母巖等。中國這一類型礦床很多，如大同、通化、鎮(zhèn)平和內(nèi)蒙古的許多礦區(qū)均屬此類型。

（2）超基性-堿性雜巖體型****金云母礦床

礦床產(chǎn)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(huán)帶構(gòu)造。該類礦床規(guī)模較大，金云母可達(dá)幾百萬噸，含礦率較高，每立方米云母含量可達(dá)幾百千克至1噸，云母晶片面積可達(dá)5至6m2。礦床上部因水化作用形成的蛭石，也可開采利用。這一類型是新發(fā)現(xiàn)的一種金云母礦床，從金云母儲量、規(guī)模和遠(yuǎn)景來看，都有很高的工業(yè)利用價值。在原蘇聯(lián)，它已成為金云母的重要來源，但到2006年為止，在中國尚未發(fā)現(xiàn)該種類型的金云母礦床。

碎細(xì)云母礦床

（1）白云母鉀長石片麻巖型碎片****白云母礦床

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(fēng)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。

工藝技術(shù)

工業(yè)指標(biāo)

用于電氣工業(yè)的云母開采，必須是有效面積大于4平方厘米的云母塊，并且無裂縫、穿孔，邊緣上非云母礦物不得超過3毫米。云母開采后根據(jù)有效面積將品質(zhì)分為4類，最好的特類面積要大于65平方厘米。

工藝流程

云母礦石的選礦是生料云母的富集過程。生料云母是指原礦中輪廓面積大于或等于4cm2的任意厚度的云母晶體。原礦中生料云母含量的多少稱為生料云母含礦率，通常用單位礦石體積內(nèi)含生料云母的重量（kg/m3）來表示。經(jīng)選礦所得精礦中生料云母的總重量與原礦中所含生料云母總重量之比稱為回收率。

工業(yè)上主要是直接利用云母自然晶體加工成所需產(chǎn)品。沒有缺陷的云母晶體愈大，其經(jīng)濟(jì)價值愈高，因此在云母礦石選礦過程中，要盡可能地保護(hù)云母自然晶體不受破壞。

對于晶體輪廓面積大于4cm的片云母的選礦，主要根據(jù)云母晶體與脈石在形狀和摩擦系數(shù)方面的差異來進(jìn)行，常用的方法有手選、摩擦選、形狀選。對于晶體輪廓面積小于4cm的碎云母，則主要是根據(jù)它與脈石表面物理化學(xué)性質(zhì)的差異來進(jìn)行分選的，采用的方法為浮選法。

• 片云母選礦方法及流程

（1）手選

工人在采礦工作面或坑口礦石堆上，揀選已單體分離的云母；云母與脈石的連生體用手錘敲碎，再選出其中的云母。

（2）摩擦選礦

根據(jù)成片狀的云母晶體的滑動摩擦系數(shù)與渾圓狀脈石的滾動摩擦系數(shù)的差別，而使云母晶體和脈石分離。所用設(shè)備之一為斜板分選機。該機是由一組金屬斜板組成，每塊斜板長1350mm、寬1000mm，其下一塊斜板的傾角大于上一塊斜板的傾角。每塊斜板的下端都留有收集云母晶體的縫隙，其寬按斜板排列順序依次遞減。縫隙前緣裝有三角堰板。在選別過程中，大塊脈石滾落至石堆；云母及較小脈石塊經(jīng)堰板阻擋，通過縫隙落下一斜板。依次在斜板上重復(fù)上述過程，使云母與脈石逐步分離。摩擦選礦工藝及設(shè)備尚不完善，因此在云母礦石選礦中，該法尚未得到廣泛應(yīng)用。

（3）形狀選礦

根據(jù)云母晶體與脈石的形狀不同，在篩分中透過篩子的篩縫、篩孔的能力不同，使云母和脈石分離。選別時，采用一種兩層以上不同篩面結(jié)構(gòu)的篩子，一般第一層篩篩網(wǎng)為條形；第二層篩篩網(wǎng)為方形。當(dāng)原礦進(jìn)入篩面后，由于振動或滾動作用，片狀云母及小塊脈石可以從條形篩縫漏至第二層篩面；因第二層是格篩，故可篩去脈石留下片狀云母。形狀選礦法具有流程簡單、設(shè)備少、生產(chǎn)率高、分選效果好等優(yōu)點，因而在云母礦山中得到了廣泛應(yīng)用。

• 云母破碎的流程

（1）浮選

依據(jù)云母與脈石的表面物理化學(xué)性質(zhì)的不同進(jìn)行分選。礦石經(jīng)破碎、磨礦使云母單體解離，在藥劑作用下，云母成為泡沫產(chǎn)品而與脈石分離。云母浮選可以在酸性或堿性礦漿中進(jìn)行，長碳鏈醋酸胺類的陽離子和脂肪酸類的陰離子為云母的捕收劑。云母浮選工藝流程中需經(jīng)過三段粗選、三段精選，才能獲得云母精礦。因此，云母礦石浮選用以回收偉晶巖和云母片巖中14目以下的云母和細(xì)粒云母。

（2）風(fēng)選

云母風(fēng)選多通過專用設(shè)備來實現(xiàn)。其工藝過程一般為：破碎→篩分分級→風(fēng)選。礦石經(jīng)過破碎之后，云母基本上形成了薄片狀，而脈石礦物長石、石英等呈塊狀顆粒。據(jù)此，采用多級別的分級把入選物料預(yù)先分成較窄的粒級，據(jù)其在氣流中的懸浮速度之差異，采用專用風(fēng)選設(shè)備進(jìn)行分選。風(fēng)選法適用于水源缺乏地區(qū)，已用于實際生產(chǎn)。

生產(chǎn)實例

原礦經(jīng)人工揀選出大片云母后，給入選礦廠固定棒條篩，篩縫尺寸為100mm。+100mm物料進(jìn)入顎式破碎機破碎后，與棒條篩篩下產(chǎn)品一起進(jìn)入XB—602型振動篩分選。該篩有兩層篩網(wǎng)，上層是角鋼制成的棒條篩，篩縫寬20mm；下層為20×20mm方孔篩網(wǎng)，經(jīng)分選后得3種產(chǎn)物：大于20mm篩縫尺寸的物料，從中手選出云母和連生體，連生體由人工破碎后手揀出大于4cm2的云母；小于20mm篩縫、大于20mm方篩孔的物料，也從中手選出云母和連生體，連生體人工破碎后揀出大于4cm2的云母；小于20mm方篩孔的物料全部廢棄，作為尾礦。

選礦流程包括重選和浮選兩部分。重選采用漢弗萊螺旋選礦機。目的是除去粗粒尾礦。重選所得粗精礦進(jìn)入浮選。浮選前采用3個調(diào)和槽。第一個調(diào)和槽加入木質(zhì)素磺酸鹽（或硅酸鈉）分散礦泥，再加入碳酸鈉調(diào)整礦漿pH 值為10 左右；第二個調(diào)和槽加入脂肪胺醋酸鹽陽離子捕收劑，使之與白云母的側(cè)面發(fā)生作用并吸附其上；第三個調(diào)和槽內(nèi)加入脂肪受胺醋酸鹽陽離子捕收劑，使之與白云母的層面發(fā)生吸咐作用，再加入起泡劑。經(jīng)過一次粗選三次精選后得到云母精礦。云母精礦品位98%，回收率85%。

云母主要結(jié)晶成單斜晶系，晶體呈假六方薄片狀、鱗片狀、板狀，有時呈假六方柱狀。硬度2~3，比重2.70~3.20。云母粉具有獨特的耐酸、耐堿化學(xué)穩(wěn)定性，具有耐熱性和不燃性，還具有良好的絕緣性。在國際、國內(nèi)市場上用途日益廣泛?？蓱?yīng)用于建材行業(yè)代替石棉制品。 工業(yè)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(shè)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。

工藝特性

物理性能

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(yè)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(dāng)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(jié)構(gòu)，使其具有一組極完全的底面解理，這成為工業(yè)云母技術(shù)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(yè)要求，剝分任意厚度的平整薄片，以滿足電器、電子工業(yè)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(yè)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(shù)為15346—21760bar，金云母為14500—19480bar，工業(yè)上利用云母作絕緣材料時，對其彈性有嚴(yán)格的要求。

電氣性能

云母絕緣性能的優(yōu)劣，是決定其工業(yè)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(jù)中國各礦區(qū)云母的測試結(jié)果統(tǒng)計，當(dāng)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。

耐熱性

中國某些白云母加熱在100～600℃時，彈性和表面性質(zhì)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(jié)構(gòu)破壞。金云母在700℃左右時，電氣性能較白云母好。

機械強度和密度

|| || 云母的機械強度和密度

主要用途

工業(yè)用途

黑云母工業(yè)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(shè)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。

主要用途在工業(yè)上用得最多的是白云母，其次為金云母。其廣泛的應(yīng)用于建材行業(yè)、消防行業(yè)、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(yè)。超細(xì)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(shù)小等性能外，又率先推出片體二表面光滑、徑厚比大、形態(tài)規(guī)則、附著力強等特點。

藥用用途

古籍記載,白云母性甘溫,可納氣墜痰、止血斂瘡，下氣補中,可用于治療虛損氣弱,眩暈；外用于癰疽瘡毒和金瘡出血；內(nèi)服可用于治療虛喘眩暈，驚悸癲癇，久痢帶下，目翳不明等病癥。后有人認(rèn)為白云母具有健脾益氣、祛瘀生新和柔潤胃津的作用，也有報道其可用于治療消化系統(tǒng)疾??；金云母入藥具有鎮(zhèn)驚安神、明目去翳的功能，主治心悸怔忡、夜不安眠和目疾翳障；兩者常煅后使用。8

開發(fā)利用

開發(fā)歷史

雖然中國很早就已認(rèn)識和利用白云母和金云母，但對云母礦床正規(guī)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(nèi)蒙古土貴烏拉的