伊利石基本情况介绍

一、伊利石基本性质

伊利石粘土(Illite clay)是以含伊利石矿物为特征的粘土。伊利石是一种常见的粘土矿物，从矿物学意义上讲，伊利石系指呈胶体分散状态的水白云母，但一般已将伊利石视为水白云母的同义词，属于富钾的硅酸盐粘土矿物，因最早发现于美国的伊利诺斯州而得名。伊利石矿物发现于20世纪30年代，而伊利石矿物的勘察和开发利用约始于70年代。伊利石矿物颗粒细小，一般为小于2μm，呈粘土状，为单斜晶系，常呈鳞片状块体。其化学成分为：K0.75（Al1.75R2+0.25）(Si3.50Al0.50 O10(OH)2•nH2O，其中水的含量变化较大。伊利石晶体中存在金属离子置换的不确定性现象，所以各地产出的伊利石的化学成分有很大的变化。

伊利石是一种2:1型的层状粘土矿物，但它与同为2:1型的粘土矿物蒙脱石的具有很大的不同，主要表现在：①伊利石的同形置换主要发生在四面体，其层电荷也主要分布在四面体，电荷密度也高于蒙脱石，这两点对K 的固定是十分有利的；②层问阳离子主要是K+，也有少量Na+等半径较小的阳离子，它们都是不可交换的。所以伊利石不具备膨胀性能。

二、矿床成因类型

依据已发现的伊利石矿床(点)成矿地质特征，可将伊利石矿床划分为热液蚀变型、沉积型和风化型三大类型。其中热液蚀变型伊利石矿床又分为两种类型，即似层状火山热液交代型和脉状火山热液蚀变充填型。

1、热液蚀变型伊利石矿床

该类型矿床是火山热液蚀变交代酸性、中酸性火山碎屑岩等岩石中长石类矿物，在一定的物理化学条件下，经脱硅去杂等作用，使有关组分相应的运移、富集而形成伊利石矿床。该类型矿床矿体形态一般呈似层状、透镜状或团块状产出。围岩为流纹质玻屑凝灰岩、凝灰质泥岩、熔结凝灰岩等，矿体稳定，而脉状矿矿体则受断层控制。矿床规模以层状、似层状最大，脉状矿较小。

（1）似层状火山热液蚀变交代型伊利石矿床

以目前国内地质工作程度较高的瓯海县渡船头伊利石矿为例，它位于上侏罗统磨石山组火山碎屑岩类沉积岩层中。矿区有前中生界变质花岗岩类，经变质为花岗片麻岩，又有晚侏罗世火山喷发而沉积的中酸性火山碎屑岩及后期次火山岩及各类脉状岩侵人。围岩由于受后期岩浆活动影响，蚀变强烈。矿层呈层状、似层状。矿石有块状、条带状两种类型，为显微鳞片变晶结构和变余晶屑凝灰结构；块状、条带状、团块浸染状构造。

（2）脉状火山热液蚀变充填型伊利石矿床

青田县船寮西岸伊利石矿是这一类型的典型实例。矿区出露地层属侏罗系上统，含矿围岩为流纹质凝灰岩类、凝灰质粉砂岩、英安质晶屑凝灰岩等。矿区有两组断裂构造，破碎带宽1～2m，长分别为850m和150m,破碎带内充填有脉状伊利石矿。

热液蚀变型伊利石矿床主要分布于浙东南地区，已发现十几处矿床(点)，例如平阳县渔塘、青田县西岸、瓯海县渡船头、温州古双社、福建省浦城等。

2、沉积型伊利石矿床

该类型矿床主要产于沼泽、滨海的沉积环境中，河流沉积及黄土、土壤中也有分布。但成矿者较少。在古老的沉积物中伊利石也有广泛分布。这种类型矿床具有明显的沉积岩之泥坪相标志，其岩石矿物成分主要以伊利石为主，含有高岭石、石英、长石、叶腊石等。

矿床典型实例为湖北南漳高家垭伊利石粘土矿床，该矿床产于下二叠统栖霞组含煤段中。位于志留系纱帽组顶部假整合面上。矿层长达2.9km。厚1.2～5.8m。矿石类型为硬质和半软质粘土两种。矿石化学成分：SiO2 43.74%~45.38% ；Al2O3 36.51% ~ 39.72%；TiO2 1.0% ；K2O 1.65%；Na2O 2.55%~ 3.55%；Fe2O30.28%~ 0.6%。

沉积型伊利石矿床在我国辽、冀、内蒙古、鲁、晋、豫、陕及华南等省区均有分布。

3、风化型伊利石矿床

风化型伊利石矿床主要是在风化条件下，由富钾酸性熔岩和页岩经风化作用而形成，多以风化残积的形式产出。但该类型矿床的成矿规模不大，分布较少，主要受地形地貌及成矿原岩和火山喷发区的富钾火山岩等条件的控制。

三、伊利石的应用

伊利石自发现以来，相继在多个行业中获得较为广泛的应用，并且其应用范围还在进一步拓展中。概括起来伊利石主要在以下行业获得了应用。

1、造纸工业

伊利石粒度小,比表面积大,可提高纸张的留着率；白度高、质地细腻、润滑,可改善纸张的性质；抗拉性、弹性及耐磨性好,能增强纸张的耐久性；吸水吸油性、透明度、覆盖力都比较适度,可提高印刷书写效果。伊利石可以用于制造光化壁纸、印刷纸、铜版纸、包装纸等各类纸张。

伊利石颗粒微细, 质地细腻, 具有较好的吸附性,可用做造纸涂料,同时还可以代替高岭土做刮刀涂布颜料。由于伊利石不透明，遮盖率好，故特别适宜作薄型低定量纸的涂料。这种低定量涂布纸可两面印刷，互不渗透。

将伊利石颜料替代优质高岭土在造纸涂布颜料领域已工业化应用多年。不仅弥补了国内造纸涂料级优质高岭土资源的短缺,也提高了伊利石的经济利用价值。用于造纸行业的伊利石资源应当具备以下条件：①质量稳定,有一定规模储量：②较高的铝含量；③ 较低的生产加工成本；④较高的粘浓度和适宜的流变特性；⑤较低磨耗值；⑥良好的涂料配伍性和生产操作性；⑦可赋予纸张良好的印刷适应性和光学性能。

2、陶瓷工业

伊利石应用于陶瓷工业是基于其以下两点特性：（1）作为可塑性物质的水性特征；（2）作为结合材的熔融玻璃性。闻名于世历史悠久的中国南方瓷系，它外观呈白徽泛青，具相当透明度，突出的细腻，为名贵的餐茶具及工艺美术珍品。经研究显示景德镇瓷器的原料中含有一定量的伊利石，既在陶瓷界称之为“绢云母质瓷”。

伊利石中较高的铝含量能提高制品强度，较高的钾含量可降低烧成温度。用伊利石配制马赛克、电瓷制品、色泽晶润。陶质制品的釉面砖,如渗配伊利石5%~8%，可降低烧成温度约100~120℃。降低烧结温度，节能效果好，降低产品成本，是伊利石用于陶瓷工业的一大优点。在陶瓷彩釉中,伊利石可部分取代长石和粘土,调整釉料的成熟温度及流动性能,增加釉浆的悬浮性。

由于伊利石矿物具有较好的电绝缘性，耐腐蚀性，因此伊利石在特种陶瓷中也可得到应用。

3、橡胶、塑料工业

伊利石粉作为片状增强填料有增容改性作用，伊利石鳞片的高径厚比使塑料的抗拉强度和抗弯强度得到改进。伊利石鳞片的弹性模量在常温至高温的很宽范围内都很高，因而能使塑料尺寸稳定，耐蠕变和高温下较少变形，伊利石鳞片的形状使塑料在平面方向增强,防止制品卷翘，阻挡气、液渗透。绝缘性则使塑料的电气绝缘性提高。伊利石所具有的良好隔热、绝缘性能及化学稳定性,也是伊利石在橡胶和塑料工业中获得应用的重要原因。

4、油漆、涂料、油墨工业

在油漆涂料中添加伊利石粉后，能提高涂料的分散性、耐热性、抗冻性、耐水性，改善涂刷均匀的作业效果。伊利石粉能反射紫外光,吸附涂料分子进入晶格层间，用其作填料的外墙涂料能久不褪色。另外,伊利石在下述几种特种涂料中也得到应用。

（1）航天器热控涂料

该涂料是一种光散射材料,是由颜料和粘结剂组成,借助于涂料中细分散的颜料对于太阳光的漫反射作用和涂料对于红外波段的辐射特性,从而达到热控目的。伊利石漫反射好，煅烧脱水后稳定性可靠,因此可作为此种涂料的颜填料来使用。

（2）防锈防污防辐射、耐腐蚀涂料

伊利石作为防锈涂料的主要添加剂是理想的，在国外已实用化。伊利石吸附性、稳定性好，可用于船只海底防污涂料。利用伊利石料中的羟基与聚有机硅氧烷中的取代基反应，得到的聚合物耐热耐水,耐辐射剂量可达拉德。

5、建筑业

伊利石具有中等可塑性，有较高的铝含量能提高制品强度,较高的钾含量可降低烧成温度，但烧成白度低，可作为生产琉璃瓦的主要原料及中低档墙地砖的配用原料。用于烧制琉璃瓦配入量可较大，产品吸水率低，抗冻性好，坯釉结合性能良好，釉面光亮。烧成的墙地砖具有表面强度高、耐磨性好、吸水率低、抗冻性好等优点。在油毛毡原料中配进伊利石粉后，可提高材料耐风雨、防热性能，并可防止卷材粘连。利用伊利石粉与玻璃粉混合烧结而成双层结构的复合材料,既保温、隔音，又具高强度, 是质优价廉的新型建筑材料。伊利石具有较强的附着力，耐冲刷，可用做建筑涂料。

6、农业

伊利石中钾含量较高，因此也可应用于农业生产。伊利石经过一系列物理、化学处理后，可利用其综合生产氯化钾、钾氮肥、磷钾钙肥等,也可作为缺钾土壤和喜钾作物的岩石粉肥直接施用，特别对酸性土壤，K+的释放作用更强,增产效果更显著。

7、环保行业

近年来，随着工业的迅速发展,重金属离子对环境的污染已越来越严重，甚至在一些地区，重金属离子的污染已严重破坏了生态平衡,直接威胁到人类的生存。为了保护和改善人类的生存环境，人们展开了旨在控制环境污染的矿物自净化工程研究，作为环境自净化剂的粘土矿物的吸附性能受到了广泛的重视。粘土矿物是地球表面的重要组成，粒度细、比表面积大，完全可以利用它的可变电荷表面对重金

属离子的吸附、解吸、沉淀来控制重金属元素的迁移、富集。

伊利石还可制作防止放射性及公害治理的设备材料，用作放射性储藏器中的缓冲剂，并可作为隧道和钻井的回填物。此外，还可用作空气净化、废气处理的材料。伊利石对原子能（放射性）半衰期长的锶、铯的同位素废物有独特的吸附固定作用，从而在一定程度上消除放射性污染。

8、精细化工

由于伊利石质软滑感好，丝绢光泽、分散性好又附着力强，无毒无臭，并有反射紫外线性能，pH值6~7，接近人体皮肤的pH值，耐酸碱、化学性质稳定，因此可作化妆品用料用于制作眼影粉、防晒霜、胭脂效果良好。

9、其他方面的用途

（1）石油钻井泥浆

伊利石的细颗粒具有良好的悬浮状态，用于钻井泥浆中具有堵漏、抗磨损、抗高温、润滑的效果。

（2）石油脱色

伊利石可用于石油脱色，活化处理后脱色能力更强。

（3）珠光颜料

伊利石表面涂钛等各种金属元素或化合物可以达到特殊的光学效应。

（4）人造金刚石

伊利石具有较好的化学惰性、电绝缘性、绝热性及随温度升高体积膨胀的特性，具备做为传压介质的一些理想条件，因此可在合成金刚石中用做固体传压介质。