圖1 云母
云母可分為白云母、黑云母和鋰云母三大類,其中白云母包括白云母、絹云母和鈉云母;黑云母包括黑云母、金云母、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。
1、世界云母粉加工技術現狀
白云母主要的資源國家有印度、巴西、馬達加斯加、阿根廷和俄羅斯。金云母資源主要產于加拿大、俄羅斯和阿根廷。
圖2 印度云母礦
印度是世界白云母最重要的資源國,據報道,世界62%的云母產于印度。印度主要有三條礦帶:最大的礦帶位于印度恰爾肯德邦,盛產高級紅白云母,印度云母總產量的80%來自恰爾肯德邦(比哈爾邦);安德拉邦礦帶,以綠色白云母著名;拉賈斯坦邦礦帶位居第三位,所產云母為紅白云母的變種,質量遜于恰爾肯德邦的白云母。
美國云母礦主要產自北卡羅來納,占美國總產量的37%;其次為亞拉巴馬、佐治亞、南卡羅來納和達科他州。北卡羅來納州目前僅生產碎云母,南卡羅來納州云母資源主要是產于片巖中的絹云母及偉晶巖中的云母,但規模較小。在南科他州西部黑山,碎云母儲量很大。
巴西是世界片云母主要生產國家之一,在里約熱內盧以北與大西洋沿岸平行的地區,有一條長480km、寬192km的白云母礦帶,目前云母生產主要位于米納斯吉拉斯州(Minas Gerais)。
加拿大擁有世界上最大的金云母礦體,主要是鱗片金云母和粉金云母,產于蒙特利爾以北魁北克的拉維奧列特縣舒佐鎮。
馬達加斯加的金云母礦床主要位于多凡堡西北的眾多偉晶巖礦脈,偶爾賦存在不規則分布的正?;蛐鼻休x巖巖層的礦囊里,輝巖礦層厚度可達50m,個別厚度甚至達到150m;云母礦脈特別不規則,通常厚度為1-5m。
俄羅斯在許多地區均有云母礦藏,主要有白云母和金云母。白云母礦床主要分布在在西伯利亞地區,該地區結晶片巖中分布有云母偉晶巖礦脈。另外,在卡累利阿一科拉半島地區有一個云母成礦帶,其中在卡累利阿半島有紅白云母及綠白云母、在貝加爾湖西南端有金云母。
圖3 云母粉
(1)干法云母粉
干法生產云母粉一般采用粗碎、細碎、超細碎三級破碎,所得云母粉一般純度較低,特別是使用雷蒙磨之類的強力研磨機械,在研磨中,連石英砂之類的物質都磨成了微米級的粉末,所以云母晶形被嚴重破壞,顆粒徑厚比較低(10倍左右),晶片多有撕裂、穿孔和表面磨毛等缺陷。這種劣質產品在國外主要用于制作牛毛氈、電焊條、鉆井泥漿等,一般不用作功能性填料。另外,未經過選礦提純,產品中鐵、鉻等元素含量高,催化漆膜的老化,并降低絕緣漆的絕緣等級。
國外的主要的干法設備有:Kipp-Kelly空氣界選機,由加拿大研制,磨礦粒度范圍為0.15-1.70mm;之形空氣分選機,由美國研制,有效選礦粒度范圍為0.23-4.75mm;室式風選機,由原蘇聯研制,選別鱗片狀云母,分選粒度范圍為0.15-8mm。
(2)濕磨云母粉
濕磨云母粉以天然云母(碎云母、制造云母紙的廢漿和片麻巖內云母等)為原料,以水為介質的條件下加工制成。具有質地純凈、表面光滑、徑厚比大、附著力強等優點,產品純度達到95%以上。云母晶片未受到任何破壞或損傷,所以晶片完美無缺,沒有穿孔和撕裂等缺陷。晶片極薄,徑厚比較大,不含有害雜質,粒度分布集中,品質穩定。
濕法生產工藝較復雜,生產周期長,水電和藥品消耗也多,生產成本很高,但國際市場上的云母粉一般都用這種技術生產。
2、我國云母粉加工現狀
中國云母資源豐富,云母礦幾乎分布在全國各地,年總產量約3萬t,占世界總產量的10%左右。云母的種類主要是白云母、金云母等,其已開采利用礦區曾有30余處,主要產地是新疆阿爾泰白云母礦、四川丹巴白云母礦、內蒙古土貴烏拉白云母礦、陜西丹鳳白云母礦、吉林集安金云母礦、河南鎮平金云母礦及河北曲陽白云母礦等。
圖4 中國云母資源分布
我國碎云母的企業主要集中在河北靈壽縣,此外一些企業在生產工業原料的同時生產碎云母及其制品。例如某些冶金企業也從選礦尾礦中回收碎細云母,供應市場。新疆非金屬礦公司、四川丹巴云母礦、雅安云母廠以及內蒙古土貴烏拉云母礦等,生產云母粉和云母制品。生產云母紙的有四川雅安云母公司、湖北平安電氣公司等,供全國27個省市350多家企業使用,部分產品銷往國外。
3、云母超細粉碎設備
?。?)高速行星式輥輪磨機
該磨的基本結構是:磨的粉碎腔內有三個立式的高速旋轉輥,螺旋機槽在磨輥上,高速旋轉輥沿筒體周邊進行公轉與自轉,由于旋轉的離心力作用使輥子壓向容器壁面,云母物料被壓碎,輥上的螺旋槽同時對物料進行剪切,使云母物料既受到壓力作用又受到剪切作用。
高速行星式輥輪磨機能對云母進行有效的干式和濕式磨礦,磨礦后顆粒的中位徑能達到10μm或更??;云母物料在磨中停留的時間很短,一般為5-10s;通過調整輥結構,可以得到所需徑厚比的云母粉,在濕磨條件下,云母粉可獲得20-60范圍內的徑厚比。
?。?)高壓均漿超細剝片機
高壓均漿超細剝片機由高壓泵和均化器組成。高壓均漿超細剝片機工作原理是:通過高壓裝置,使礦漿處于高壓狀態,并產生勻化作用。當礦漿到達細小的出口時,使物料以200-300m/s的線速度擠出。大的擠出線速度使礦漿擠出時產生高速剪切作用,同時漿體擠出后瞬間壓力的突然降低產生穴蝕效應,以及礦漿高速噴射在特制靶體上所產生的沖擊力,致使顆粒與靶體、顆粒之間產生激烈的撞擊和碰撞作用,使云母粉或其他礦物材料沿本身發育的解理面、層面、晶面,或解理縫、裂理縫等缺陷層層爆裂、脫落,從而達到超細剝片的目的。
我國現已開發研制出超細剝片勻化機、高壓均漿器等,云母片的徑厚比較大,表面特性保持良好。
?。?)云母濕磨機
該磨機針對片狀或層狀礦物材料的粉碎特點而設計。云母濕磨機組成是粉碎腔內上、下壁裝有固定阻礙棒,中間為一上有固定棒的高速旋軸。它的工作原理是當要粉碎的材料經給粒器擠壓入粉碎室內后,在主軸的高速轉動下,使粉碎的物料在運動部件的攪拌作用和固定部件的阻礙作用下,受到高頻率的摩擦、剪切、彎曲和擠壓,從而使粉碎的物料以充分剝離、解理達到磨細的目的。無研磨介質,給料<<30rmm,得到的產品徑厚比>32。
(4)攪拌磨
攪拌磨主要有一個靜置的研磨筒和一個旋轉攪拌器構成。其原理主要通過攪拌器攪動研磨介質產生沖擊、摩擦和剪切作用使物料粉碎。主要的設備有剝片機、立式螺旋攪拌磨等。這些設備采用特殊的磨礦介質,在云母粉超細剝片中應用效果良好,且可以不損傷云母的表面,并使云母粉的徑厚比>60。
(5)射流粉碎機
射流粉碎機是根據空氣動力學原理和多相流理論設計和研制,目的是將干燥無油的壓縮空氣加速成超音速氣流。超音速氣流攜帶物料作高速運動,使物料相互摩擦、碰撞,不斷粉碎。通過分級器達到粒度要求的物料由收集器收集;未達到粒度要求的物料返回到破碎室繼續進行粉碎;射流粉碎機分級精度高,產品粒度細,粒徑分布范圍窄,產量大,d50平均粒度在1-20μm范圍內可任意調節,可用于云母的超細剝片。
另外,超細粉碎設備中,氣流磨機型號較全,生產廠家多;在防磨損方面也取得較大的進展,如金剛玉內襯氣流磨等。
(6)輪碾機
目前,國內外高檔顏料級云母粉大多采用輪碾機制粉。輪碾機有兩輥和四輥輪碾機;輪碾壓力有靠輪子自身重量的,也有通過液壓進行調壓的;輥輪有木質、不銹鋼等多種材質。德國默克公司使用的輪碾機有四個輥,每對輥在沿大盤輪動的同時還自轉,產生強烈的碾搓作用,達到片層開解和表面拋光的作用。但輪碾機間斷生產,生產能力低,難于大規模生產。
4、我國云母粉加工中存在的問題
?。?)云母超細粉碎設備在生產能力,生產大徑厚比的高檔粉時仍存在不足,有待突破。
?。?)云母粉的分級設備同樣需要進一步改進和加強,云母粉粉碎完之后,生產的顆粒粒度范圍較大,不能滿足客戶的要求。
?。?)云母干燥設備的性能有待改進。
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