伊利石粘土
一、矿产名称 伊利石粘土(Ileite Clay)。
伊利石粘土是以含伊利石矿物为特点的粘土。伊利石又称“水白云母”，即呈胶体分散状的水白云母。
二、矿床类型及其分布
1．矿床的成因类型
伊利石有多种产状。沉积环境中（包括海相和湖相伊利石），有陆源碎屑及自生成因两种。在陆源碎屑成因中，伊利石是白云母、蒙脱石、高岭石以及长石等矿物经风化作用而转变为粘土矿物的中间过渡产物。常见于云母片岩、片麻岩等风化后所形成的粘土中。也常见于由中、酸性火成岩经风化而形成的土壤中。在砂岩孔洞中的伊利石是自生作用生成的，呈毛发状。
2．矿床的工业类型
伊利石的成因较单一，主要是白云母等矿物经风化作用形成的，自生成因的伊利石没有工业价值。工业类型划分为硬质伊利石粘土矿、软质伊利石粘土矿和砂质伊利石粘土矿三类。
3．矿产的分布情况
我国伊利石粘土矿的产地主要分布在浙江瓯海、开化、春安，甘肃天水、西和，河南平顶山，陕西洛南小文峪，河北邯郸沙河，内蒙宁城，贵州贵阳阳关，吉林九台等。但只有浙江瓯海渡船头伊利石粘土矿床进行过勘探，矿床资料较全。
三、矿床的主要工业指标
伊利石粘土矿一般工业要求为：矿石硬度要小；白度要高；化学成分中Al2O3、K2O、H2O 含量越高越好，Fe2O3+TiO2<0.8%、Al2O3>26%、K2O>4%、SiO2<54%；白度>84%。
不同的应用部门又有不同的质量要求。
最低可采厚度：露采0.7~2m, 地采1m；夹石剔除厚度：露采1~2m，地采1m。
四、矿石性质
1．矿石的矿物组成
伊利石粘土矿主要矿物是伊利石，此外还常含有石英、白云母、绿泥石、绢云母、黄铁矿、高岭石、金红石等。其中黄铁矿、金红石、绿泥石等矿物是影响矿石白度的主要因素。
2．目的矿物的矿物特征
伊利石因最早发现于美国的伊利岛而得名，是一种富含钾的硅酸盐云母类粘土矿物，其晶体化学式为：
K1-x(H2O)X{Al2[AlSi3O10](OH)2-x(H2O)X},或为
K<1 Al2[(Al,Si)Si3O10](OH)2·nH2O。
其中水含量变化很大。
在1982－1983的国际粘土命名委员会的报告中确定“伊利石”作为矿种名称保留，其代表性晶体化学式为：
K0.75(Al1.75R2+0.25)(Si3.50Al0.50)O10(OH)2
Srodon等人（1984）对伊利石严格定义为：不膨胀的二八面体，铝的、钾质的以粘土粒级（<4μm）产出的类云母矿物。
伊利石常呈鳞片状块体，白色，不具膨胀性和可塑性，摩氏硬度2-3,比重2.5~2.8g/cm3，具有滑腻感。伊利石的粒度<4μm, 呈粘土状。伊利石具有较好吸附性、细腻性、易碎性和白度。
五、工艺特性及主要用途
1．工艺特性
伊利石粘土矿易粉碎。具有较好的吸附性和脱色性。原生粒度细，<4μm，鳞片状，细腻，白度较高。不具膨胀性和可塑性。
2．主要用途
由于伊利石粘土矿具有上述工艺特性，主要应用于以下几方面：
在陶瓷工业中，用于制造釉面砖、马赛克、空心砖等；
在塑料和橡胶工业中作填料，降低成本和增强产品的机械力学性能；
在造纸工业中，高白度的伊利石粘土粉可作填料和涂料；
此外，伊利石粘土矿还可作化肥原料、建筑涂料、石油脱色剂等。
六、产品质量标准
1．有用元素及主要伴生元素对原料的影响
伊利石粘土矿粉作橡胶、塑料的填料，尤其是在造纸业中作填料和涂料，对其白度和粒度均有严格要求。影响矿石白度的主要因素是铁、钛染色矿物含量偏高。如浙江瓯海黄铁矿型伊利石粘土矿，原矿含Fe2O3 2.13%、TiO21.24%，白度为70.33。矿石中的铁矿物主要为黄铁矿，占总铁的95%以上，钛矿物主要是金红石和锐钛矿。通过采用高速冲击式粉碎机对矿石进行选择性粉碎，然后再用小直径水力旋流器分级除铁钛杂质，或用高梯度磁选机除铁，可使Fe2O3 降到0.48%以下，白度提高到85。
2．产品质量标准
作造纸填料，要求其纯度>98%，粒度小于2um>95%，白度>85。
作塑料、橡胶填料，一般要求粉料粒度为—325目，白度根据产品的要求而定。作石油脱色用，经活化后脱色率应达到96%以上。
七、综合利用工艺技术
1．综合利用技术方法及工艺流程
在我国已发现的伊利石粘土矿床中，浙江瓯海渡船头的矿石质量较好，纯度和白度均较高，采出的块矿直接出口到日本等国。表 1 给出了出口标准。其它伊利石粘土矿床伊利石含量较低，铁、钛等杂质矿物含量较高，达不到应用部门要求，必须经过选矿工艺提纯处理。
表 1 中国建筑材料及设备进出公司伊利石粘土出口质量标准
产地
化学成分，wt%
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
K2O
Na2O
浙江瓯海
45.68
36.01
0.22
0.29
0.11
9.85
0.20
浙江开化
62.90
30.90
0.97
0.80
0.80
浙江春安
54.90
29.70
1.19
0.40
0.50
例如，浙江瓯海黄铁矿型伊利石粘土矿经选矿提纯后，Fe2O3由2.13%降至0.48%，白度>83。选矿工艺流程见图1。
原矿
粉 碎 （冲击式粉碎机）
超细 粉碎 （高速冲击式粉碎机）
捣 浆
分 级 （φ50mm水力旋流器）
+ —
砂 分 级 （φ25mm水力旋流器）
+ —
砂 分 级 （φ10mm水力旋流器）
+ —
剥 片
产品
图1 选矿工艺流程
1．开发生产实例
河南省平顶山市郊伊利石粘土矿于1992年6月发现。矿床顶板为1~10m厚的第四系坡残积覆盖物。矿体厚20~30m。矿床预计总储量1.3亿吨以上。
矿石的矿物组成为（wt%）：伊利石74，石英17，长石4，褐铁矿（含少量针铁矿）3，绿泥石1，菱铁矿1，以及微量的金红石、黑云母、白钛石等。不存在蒙脱石、高岭石等难与伊利石分离的粘土矿物。
根据矿石的性质，可向塑料、橡胶填料方向开发。工艺流程为：
伊利石原矿 → 破碎 → 造浆 → 筛分 → 水力旋流分级 → 沉淀浓缩 → 干燥 → 风动粉碎 → 1号产品（包装入库）→ 改性活化 →2号产品（包装入库）。
2号样为表面改性样。改性工艺：
伊利石粘土矿粉料：硬脂酸（100：1.8）→ 搅拌器中搅拌（控温80℃，搅拌10min） → 伊利石粘土矿粉料：三乙醇胺（100：1.5）（控温100℃,搅拌15min）。
在PVC中的应用见表2。
表2 伊利石粉和轻钙填充产品性能对比
技术指标
国标
轻钙填充产品
1号粉填充产品
密度，g/cm3
1.4~1.6
1.51
1.53
拉伸屈服，MPa
≥42
42.7
45
液爆试验，MPa
1.0
1.25
1.37
断裂伸长，%
≥80
85
110
注：①配方及生产工艺、设备相同；②填料份数相同；③偏平试验（压至外径1/2）、落锤冲击（10次，破裂数）、渗漏试验（lhr），均达标。
在橡胶中的工业应用试验，在内胎胶和内胎帘布胶中分别用1号样（代替超细活性轻质碳酸钙），2号矿粉（代替半补强工业碳黑）各10份，制得两种混炼胶各1000kg，且内胎压出、内层帘布压延工艺性能良好。检测结果及配方见表3、表4和表5。
表3 塑胶补强填充剂在天然橡胶中的检验配方
原 料
重量份数，份
使用量，g
1号进口烟片胶
100
300.0
氧化锌
5
15.0
硬脂酸
3
9.0
硫磺
2.5
7.5
促进剂CZ
1
3.0
防老剂D
1
3.0
塑胶补强填充剂
50
150.0
合计
162.5
487.5
表4 7.50 – 16内胎及7.50 – 1610PR外胎性能检测
试验项目
单位
内 胎
外 胎
标准
结果
部位
标准
结果
拉伸强度
MPa
≥14.7
17.1
上层下层
≥18.6≥17.7
20.0
19.3
扯断伸长率
%
≥550
597
上层下层
≥470
550
扯断永久变形
%
-
25
上层下层
≤40
12
硬度（邵氏）
A
-
60
上层下层
55~65
61
59
粘着强度
气门咀与胶垫*
kN/m
≥3.5
8.0
磨耗cm3/
1.61km
中层
≤0.40
中层0.24
胶垫与胎身
kN/m
≥3.5
8.9
接头强度
MPa
≥8.0
11.3
垫拉伸变形
%
≤25
22
脆性温度
℃
≤-40
-40不裂
老化系数，70℃×24h
0.82
上层下层
0.97
0.90
执行标准
GB7036-89
GB2977-89
*有底座。
表5 7.50-1610PR外胎附着力（kN/m）测试结果
部位
标准
结果
2-3
≥5.4
8.7
3-4
≥5.4
6.4
4-5
≥5.4
6.7
5-6
≥5.4
9.1
帘-缓
≥5.9
10.6
缓-缓
≥7.0
10.7
缓-面
≥8.0
10.4
帘-侧
≥5.4
8.8
注：①执行国标GB2977-89。②2-3，指轮胎的2-3层之间的附着力；帘-缓，指帘布层与缓冲层之间的附着力。余类推。
河南省平顶山塑胶助剂厂投资300万元建成一个年产5000t的湿法加工伊利石粉的生产线，已于1995年5月正式投产，10月通过省级签定。
八、开发利用现状及发展趋势
1．开发利用现状、存在问题及解决对策
我国在伊利石粘土矿开发应用方面，与某些矿种如高岭土、石墨等相比，面窄档次低。对于一些质量较好的矿石，如浙江瓯海，伊利石含量高，白度>85，基本以块矿出口。这些达到出口标准的好矿石越来越少。对于储量大，伊利石含量较低，铁、钛染色矿物含量较高的劣质伊利石粘土矿，因除杂增白工艺尚未达到工业应用水平，这些矿石的开发应用受到了很大限制。如平顶山市郊的伊利石矿，也只能在深色的塑胶中作填料。
要提高伊利石粘土矿产品的档次和附加值，首先必须研究出合理有效的提纯工艺。在提纯工艺中主要解决三个问题：富集伊利石，除杂增白，使精矿粒度达到作塑胶和造纸填料，以及造纸涂料的粒度要求。
还应开展作钾钙肥、钾氮肥等方面的应用研究。
2．发展趋势
作为粘土矿的伊利石矿，其主要开发应用方向是填料、涂料和陶瓷。伊利石富含钾，经活化处理，向制作钾肥方向发展，市场大。
参考资料：http://www.chinaimm.com/nmr/%D2%C1%C0%FB%CA%AF.htm