1 伊利石的特性及分布
（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）伊利石是一種富鉀的2∶1型層間缺失的二八面體硅酸鹽云母類(lèi)粘土礦物，屬于兩個(gè)硅氧四面體夾一個(gè)鋁氧八面體(即T-O-T)結構(圖1)。伊利石的結構與白云母相似，因部分硅氧四面體結構中的Si被Al取代而帶負電荷。伊利石的化學(xué)結構式為KyAl 4(Si 8-y ,Aly)O20(OH)4，通常1，在可能電荷不平衡的情況下，Ca和Mg可以取代K，層間的陽(yáng)離子Mg2+、K+、Ca2+可以阻止水分子進(jìn)入層間，因此伊利石無(wú)膨脹性。
天然伊利石礦主要由伊利石組成，同時(shí)存在石英、長(cháng)石、高嶺石等伴生礦物。伊利石的化學(xué)成分為SiO2、Al2O3、K2O。純凈的伊利石為白色，因含雜質(zhì)天然伊利石集合體一般呈黃綠色、灰綠色、灰黃色、灰白色、灰黑色等。伊利石的密度取決于濕存水的含量，密度變化范圍為2.12～2.66g/cm3。伊利石屬于單斜晶系，在電子顯微鏡下呈不規則的鱗片狀集合體，其粒徑通常在1～2μm以下。
2 伊利石的加工及應用新技術(shù)
天然伊利石礦資源大多含有雜質(zhì)，因此加強伊利石提純加工是充分、合理利用資源的有效途徑。目前，國內外對質(zhì)量低下的伊利石原礦的提純還沒(méi)有成熟工藝，參照硅藻土等粘土的提純方法，伊利石選礦提純工藝應包括：分級、高梯度磁選法、酸浸法、焙燒法、干法重力層析分離法、熱浮選礦、化學(xué)漂白法等。經(jīng)過(guò)純化加工的伊利石粘土，可根據其礦物硬度、白度、化學(xué)成分中Al2O3、K2O的含量、伊利石粉純度、粒徑大小等指標的不同，而應用于不同工業(yè)領(lǐng)域。我國伊利石專(zhuān)利中主要應用領(lǐng)域是用作填料、涂料、水泥、陶瓷等的原料，其次是用于制鉀肥及水污染處理方面。
2.1 化肥工業(yè)
鉀肥
伊利石含鉀高，通過(guò)不同的工藝流程，可制得鉀氮肥、鉀鈣肥、氯化鉀等鉀復合肥。目前我國不少地區利用當地豐富伊利石原礦資源生產(chǎn)鉀肥。河南省平頂山市葉營(yíng)伊利石礦，含K2O 5.79%，經(jīng)焙燒提高反應活性，硫酸酸解(反應體系酸度50%左右，酸浸溫度95℃,6～8h)，酸解反應的產(chǎn)物硫酸、硫酸鋁、硫酸鉀、硫酸鐵和其他微量硫酸鹽以及大量硅渣，經(jīng)多次浸取，浸取液經(jīng)氨化中和生成硫酸鉀銨和氫氧化鋁鐵沉淀，過(guò)濾分離后制得鉀氮肥(硫酸鉀銨)和氫氧化鋁、聚羥基鋁鐵、4A沸石等。
利用伊利石制取鉀氮肥不僅生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，原礦利用率高，而且可以有效改善我國鉀肥靠進(jìn)口的情況。天然伊利石礦具有分散性、含鉀量高等特性，通過(guò)礦石焙燒，活化了的礦石中的K2O易從礦石中淋濾出來(lái)，形成易被植物吸收的K2O溶液，從而起到對植物施鉀肥的功能。
新型顆粒肥
除用于制作鉀肥外，伊利石還能用來(lái)做成一種新型顆粒肥，該新型顆粒肥主要由微量元素和粘土組成，微量元素主要是Fe(11%～13%)、Zn(3%～9%)、Mn(0.1%～2.5%)、Cu(0.5%～0.7%)、鉬酸銨(0～0.1%)，粘土礦物主要有高嶺石、伊利石或蒙脫石按照一定的比例混合組成。這種新型顆粒肥中的粘土可以吸附顆粒肥中的微量營(yíng)養元素，防止其濾去或反應，使植物可以更有效的吸收。該新型顆粒肥中的營(yíng)養元素以硫酸鹽的形式存在，在水存下使土壤酸化，有利于堿性土壤中微量營(yíng)養物的吸收。
2.2 吸水保水復合材料
伊利石與丙烯酸鈉、丙烯酰胺，采用溶液聚合法合成高吸水性復合材料。由伊利石加入的高吸水復合材料不僅具有傳統吸水樹(shù)脂的吸水保水性，且原材料成本低，環(huán)境相容性較好。伊利石較高含量的層間K+與丙烯酸鈉中的Na+進(jìn)行離子交換，可以釋放鉀離子。高吸水保水復合材料作為一種質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的抗旱節水材料和土壤改良劑，將在無(wú)土栽培、農田抗旱保水、改良土壤、防風(fēng)固沙等方面有著(zhù)廣闊的應用前景。
2.3 橡膠、塑料工業(yè)
近年來(lái)，具有耐低溫、熱穩定性高、阻燃、機械強度好的橡膠、塑料的填料引起廣泛關(guān)注，主要集中在無(wú)機納米填料，例如納米二氧化硅、納米層狀硅酸鹽(高嶺石、埃洛石、伊利石、蒙脫石等)方面的研究。用于填料的伊利石一般有兩種：經(jīng)一般選礦處理得到的普通伊利石粉和對普通伊利石粉進(jìn)行表面改性處理得到的活性伊利石粉。
郭愛(ài)鋒等以福建大田縣伊利石為原料，經(jīng)粉碎、鋁鈦復合偶聯(lián)劑改性后制得天然橡膠填料。對活性伊利石與炭黑、輕質(zhì)碳酸鈣、未改性伊利石四種橡膠填料對天然橡膠性能影響進(jìn)行測試，結果表明活性伊利石填充體系的拉伸強度、定伸應力、耐熱空氣老化的效果等性能均優(yōu)于炭黑和輕質(zhì)碳酸鈣填充體系。
伊利石具有良好隔熱、絕緣性能及化學(xué)穩定性，天然粒度細、分散性好、資源豐富、價(jià)格較低，且煅燒后活性增強，是很好的功能性填料。伊利石作為主要原料，經(jīng)過(guò)粉碎、表面改性、煅燒等加工，作為新型填料在橡膠和塑料行業(yè)中極具開(kāi)發(fā)利用價(jià)值。
2.4 陶瓷業(yè)
伊利石是用于生產(chǎn)蒸煮罐、盤(pán)子、瓷磚等傳統陶瓷的主要粘土成分。伊利石在陶瓷生產(chǎn)原材料中的比例對陶瓷的生產(chǎn)工藝性能具有重要的影響，由于伊利石鉀含量較高，因此增加伊利石含量會(huì )降低熔點(diǎn)，從而產(chǎn)生較高比例玻璃相和降低水吸附。高溫塑性變形、線(xiàn)性收縮隨著(zhù)伊利石含量的減少而減少。同時(shí)，伊利石中含鋁、硅量較高，易形成堿玻璃，抑制了多鋁紅柱石和方石英的形成，從而提高陶瓷制品的強度、化學(xué)穩定性及熱穩定性。
大多數伊利石粘土礦中存在TiO2、FeO或Fe2O3等顯色劑，影響陶瓷制品的白度和質(zhì)量，因此含量越低越好。陶瓷配料中，伊利石的工業(yè)指標是Al2O3≥26%，K2O≥4%，Fe2O3+TiO2<0.8%，白度65%。由伊利石、蒙脫石、凹凸棒石組成的流變劑可以應用于新型陶瓷生產(chǎn)過(guò)程中孔體涂層的應用特性。在陶瓷工業(yè)，流變劑在給未加工的陶瓷體上施釉的過(guò)程中起著(zhù)重要作用，伊利石流變劑可以調整釉料的成熟溫度及流動(dòng)性能，增加釉漿的懸浮性。
2.5 化妝品和藥物
伊利石具有較高的陽(yáng)離子交換能力和極細小的粒徑，用于化妝品可以吸收皮膚分泌物、毒素、油脂等。由于伊利石具有無(wú)毒、抗菌、除臭且可反射紫外線(xiàn)等特性，因此在化妝品中起到吸附重金屬和抗紫外線(xiàn)的作用。伊利石的pH值一般為6～7(接近人體的值)，耐酸耐堿，化學(xué)性能穩定，礦物組分簡(jiǎn)單，不含對人體有害的成分。
2.6 環(huán)保
伊利石層間有一價(jià)陽(yáng)離子K+，廢水中的重金屬陽(yáng)離子通過(guò)離子交換被除去。伊利石、高嶺
石及伊利石和高嶺石的復合物可以很好的吸附核裂變中產(chǎn)生的具有長(cháng)期輻射危害的放射性廢棄物鍶和銫。伊利石粘土礦物對鍶、銫有兩個(gè)主要吸附位：層間陽(yáng)離子交換位、粘土邊緣吸附位。鍶和銫等陽(yáng)離子的吸附量與伊利石的陽(yáng)離子交換能力相對應。同時(shí)，鍶、銫等吸附機理除了陽(yáng)離子交換過(guò)程外，也可能通過(guò)擴散進(jìn)入粘土空隙中。伊利石、蒙脫石、蛭石等層狀粘土，加上絮凝劑，螯合劑，催化劑，粘結劑，絡(luò )合劑等，再加上氫氧化鈣、金屬鹽、碳酸鈉、硼、硅膠等就可以制得廢水處理劑來(lái)處理水中的重金屬和放射性同位素。以伊利石為載體，加氫氧化鈉、硝酸鈰等制成處理劑可以有效的處理水中的藍藻。伊利石還可以制作核廢料儲存中的緩沖劑，在一定程度上消除放射性污染。
2.7 建筑業(yè)
伊利石礦物有較高的鋁含量能夠提高制品強度，較高的鉀含量可以降低燒成溫度，因此可作為生產(chǎn)墻地磚的原料及石膏板的配料。伊利石用于燒制墻地磚，產(chǎn)品實(shí)用性好、廉價(jià)、絕熱效果好。以十二烷胺和乳化瀝青添加到伊利石粘土原料中，制得的墻地磚可以增加抗壓強度和降低吸水率，使其廣泛應用現代建筑工業(yè)中。
2.8 伊利石的其他用途
伊利石、蒙脫石等粘土礦物可以吸附DNA、蛋白質(zhì)等，因此可以作為DNA、蛋白質(zhì)的載體，在基因治療方面得以應用。伊利石作為載體，具有無(wú)毒、安全的特點(diǎn)。伊利石與蛋白質(zhì)可以形成復合物，在體內中性、堿性環(huán)境下，蛋白石釋放出來(lái)，用來(lái)治療疾病。納米級的伊利石可作藥物載體，從而達到藥物的可控釋放，這在藥物應用方面極具開(kāi)發(fā)利用價(jià)值
伊利石具有較好的化學(xué)惰性、電絕緣性、絕熱性等特性，因此還用來(lái)制備阻燃無(wú)紡布，應用于阻燃電力電纜、阻燃橡膠電纜等方面。
此外，由于天然伊利石粉末放射的遠紅外線(xiàn)能夠分解或除去各種食物釋放的臭味，同時(shí)能夠活化食物中的水分子，使保鮮，妨礙氧化，因此可以避免食物的變質(zhì)。
3 結語(yǔ)
伊利石和其他各類(lèi)粘土礦物新材料類(lèi)似，有著(zhù)廣闊應用前景和市場(chǎng)潛力。但是伊利石在應用中仍然存在一些問(wèn)題，有待解決：①由于伊利石成分多變，所以應該深入研究伊利石的提純工藝，充分提高伊利石原礦利用率；②進(jìn)一步的研究伊利石的獨特物理化學(xué)性質(zhì)，完善提純工藝條件下，積極開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，對伊利石進(jìn)行深加工,向超純、超細方向發(fā)展；③伊利石為原料制備功能性納米填料，將在新型陶瓷、高級紙張、塑料、橡膠、化妝品方面發(fā)揮重要作用；④伊利石具有抗菌等作用，應進(jìn)一步開(kāi)發(fā)其在藥物方面的應用。
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