一、概述
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（Hydromuscovite），是呈胶体分散状的水白云母。伊利石是一种富含钾的硅酸盐云母类粘土矿物，因最早发现于美国的伊利岛而得名。其化学式为：
K1-x（H2O）x{Al2[AlSi3O10]（OH）2-x（H2O）x｝
伊利石常呈鳞片状块体，白色，不具膨胀性和可塑性，粒度一般小于4μm，呈粘土状。伊利石粘土除含伊利石外，还常含有石英、白云母、绢云母、绿泥石、黄铁矿、褐铁矿、高岭石、金红石等。
伊利石是白云母遭受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。
我国伊利石粘土矿主要产地有浙江瓯海、开化、春安，甘肃天水、西和，河南平顶山等地。其中地质勘探工作做的较详细的是浙江瓯海渡船头伊利石矿床。河南省平顶山市郊的伊利石矿已探明C级储量2000万t，矿床顶板为1～10m厚的第四系残坡积覆盖物，矿体厚20～30m。
二、伊利石粘土矿的主要用途和工业要求
1.主要用途
由于伊利石具有较好的吸附性、细腻性、易碎性和白度，因此适用于陶瓷、塑料、造纸和化肥等工业中。
陶瓷工业：用于制造釉面砖、马赛克、空心砖等；
塑料工业：作填料，具有补强性能；
造纸工业：作填料和涂料。
此外，可作化肥原料，经处理后，制成钾钙肥、钾氮肥、钾氮混合肥等。
2.工业要求
对伊利石粘土的一般工业要求为：硬度要小，白度高；化学成分中Al2O3、K2O、H2O含量（wB/%）越高越好，Fe2O3+TiO2＜0.8%,Al2O3＞26%,K2O＞4%,SiO2＜54%；白度＞84%。
出口质量标准见表3-12-1。
表3-12-1 中国建筑材料及设备进出口公司伊利石粘土出口质量标准
地质工作要求可参照高岭土矿的要求。
三、伊利石粘土的增白处理
伊利石粘土具有与高岭土、滑石等相似的性质，主要用于塑料、造纸、橡胶、化妆品、油漆等工业领域。伊利石粘土的白度，是影响其工业利用的关键指标。自然界产出的高白度优质伊利石粘土矿很少，大部分伊利石粘土矿因含杂质较多，白度低，只能做低档原料用。影响伊利石粘土矿白度的主要杂质矿物有钛矿物（锐钛矿、金红石），铁矿物（褐铁矿、黄铁矿等），绿泥石、暗色的石英、长石等，以及无机和有机碳。因此，提高伊利石粘土白度的处理工艺中包括提纯工艺。提高伊利石粘土白度的主要方法有以下几种：
1.焙烧方法
伊利石粘土矿中往往含有隐晶质无机碳或有机碳，通过焙烧可使之挥发掉。吕宪俊等人对浙东伊利石矿进行过焙烧增白试验研究，矿石粒度为-2mm，在900℃下焙烧0.5h，白度达到96.2%。原矿由-2mm磨细至-200目占90%后，焙烧后白度由96.2%降至87.5%。其原因是高温下Fe2+转化为Fe3+、锐钛矿转型为金红石所致，随原矿粒度变细，这种转化愈趋明显。
在焙烧前采用酸浸处理，可使铁含量明显降低，提高白度效果比直接焙烧好。
2.选矿提纯
对伊利石粘土矿一般采用磨矿-分级提纯工艺，必要时加磁选作业。分级重选提纯主要是将石英等粒度较粗、硬度较大的脉石矿物分离出去。
张凌燕等人对浙江温州地区的石英型伊利石矿石进行了重选提纯增白试验研究。选矿提纯的工艺路线为：粗粉碎→超细粉碎→水力分级→高梯度磁选。最终获得了白度83.3%、-2μm颗粒含量80.4%的伊利石精矿。在研究过程中发现，铁、钛矿物主要集中在以石英为主的粗粒级中，也就是伊利石矿石的粉碎及超细粉碎的效果对其后续作业影响极大。用CM-300型高速冲击式粉碎机对石英型伊利石矿石进行了半工业试验。粉碎机主轴转速为2400r/min；分级机入料粒度-10μm，转速为1300r/min。试验结果见表3-12-2和表3-12-3。
表3-12-2 高速冲击式粉碎机粉碎试验结果（%）
表3-12-3 高速冲击式粉碎机细粒产品分析结果
从以上两个表可看出：选择性粉碎效果好。对细、粗粒产品进行了镜下观察和X射线衍射分析，细粒中富集的矿物是片状伊利石；粗粒级基本上是以石英、黄铁矿、金红石及锐钛矿为主的杂质矿物。粗粒中Fe2O3含量比细粒高7倍，TiO2含量高5倍。经粉碎后排除了50%～70%的铁、钛杂质矿物。
超细粉碎效果好，产品平均粒径1.71μm,-10μm含量达98.8%，为进一步用水力旋流器分级、高梯度磁选等作业提供了良好的入料技术指标。
对于铁、钛矿物嵌布粒度微细的伊利石粘土矿，单纯采用湿式高梯度强磁选机磁选处理，除铁效果不佳。潘嘉芬采用磁团聚分离工艺处理劣质伊利石粘土矿取得了较好的效果。磁种是天然磁铁矿粉，湿式高梯度磁选机的场强为1.4～1.5T，矿浆pH值在5.5～6.6之间。除铁率达53%，白度可提高到79%。
四、伊利石粘土矿的应用
1.制取钾氮肥
化工部天津化工研究设计院与其他单位合作，开发出伊利石化学加工综合利用的工艺路线，产品有活性硅粉、硫酸铝、钾氮肥、活性氧化铝等。并于1995年11月建成一套5000t/a的工业装置，销售收入1495万元/a，获净利润244.25万元/a，社会效益和经济效益十分显著。
伊利石粉原料的化学成分见表3-12-4。
表3-12-4 伊利石矿化学组成
工艺流程见图3-12-1。
图3-12-1 伊利石化学加工工艺流程图
产品质量：氮钾肥，K2O＞11%、N含量＞14%；钾明矾，食用级；硫酸铝，工业一级；活性硅粉，达到1997年制定的活性硅粉的企业标准；氢氧化铝，无定形态，纯度＞99.5%，比表面积≥200m2/g。
因为伊利石浸取是在高温、加压及酸性环境中进行，所以必须选择合适的设备材质以解决腐蚀问题。
富集氧化钾和改善氢氧化铝的质量，提高氮钾肥的总养分，尤其是提高氧化钾含量，是伊利石综合利用的关键。通过控制酸浸液的浓度、温度和残酸量以保证钾明矾的结晶。
2.作造纸业涂料
长春造纸厂用伊利石进行涂布试验，各项指标均达工业要求，其中平滑度、光泽度、二甲苯吸附性都超过国标，质量优良，对红、蓝、黑三色油墨吸附性良好。对涂料级伊利石原料要求：纯度＞98%，粒度＜2μm大于95%。
3.作塑胶工业用补强填料
郭国甫、钱定福等人对平顶山市郊伊利石粘土矿进行了开发利用研究，主要用作塑胶补强填料。原矿的矿物成分（wt%）为：伊利石为74，石英为17，长石为4，褐铁矿（含少量针铁矿）为3，绿泥石为1，菱铁矿为1，少量及微量矿物为金红石、黑云母、白钛石等。
加工工艺流程为：伊利石原矿→破碎→造浆→筛分→水力旋流分级→沉淀浓缩→干燥→风选粉碎→l号产品（包装入库）→改性活化→2号产品（包装入库）。
表面改性步骤：先将伊利石粉（1号样）与硬脂酸按100:1.8的比例混配，置密封搅拌器中，控温80℃，搅拌10min，然后按100:1.5比例加入三乙醇胺，控温100℃，搅拌15min。按此工艺生产的改性伊利石粉即2号伊利石粉。
1#伊利石粉、2#伊利石粉与陶土、轻质碳酸钙、超细活性轻质碳酸钙、白炭黑在橡胶中的补强性能（填料均为50分）比较见表3-12-5。
表3-12-5 各种填充料橡胶性能比较
从表3-12-4可以看出：2#伊利石粉的补强效果与超细活性轻质酸酸钙、白炭黑的补强效果相当。
用1#伊利石粉等量代替轻钙，拉出300m低压灌溉用HPVC薄壁管材（110×1.8型）的性能见表3-12-6。
表3-12-6 伊利石粉和轻钙填充产品性能对比
用1#伊利石粉（代替超细活性轻钙）、2#伊利石粉（代替半补强工业炭黑）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，性能检测结果见表3-12-7和表3-12-8。执行标准是GB7036—89和GB2977—89。
表3-12-7 1#伊利石粉生产的内胎性能
表3-12-8 2#伊利石粉生产的外胎性能
河南省平顶山塑胶助剂厂已建成了年产5000t的湿法加工伊利石粉生产线，产品主要作塑胶补强填料，代替陶土、轻钙、超细活性轻钙、炭黑等。生产出的PY系列塑胶补强剂，可替代N500、N600、N700系列炭黑。
福建华侨大学材料物理化学研究所利用当地伊利石资源，开发出的橡胶填料可全部或部分取代白炭黑，见表3-12-9。
表3-12-9 改性伊利石微粉与白炭黑用于硫化胶的力学性能对比
注：因白炭黑在塑料的配料中以57份为较佳充填量，故以此为比较基础。
用超细改性伊利石粉替代白炭黑用于橡胶制品中，大幅度降低了橡胶制品的生产成本，具有比较高经济效益。
主要参考文献
[1] 《非金属矿工业手册》编辑委员会，非金属矿工业手册（上册），冶金工业出版社，1992.12。
[2] 王濮等，系统矿物学（中册），地质出版社，1984.8。
[3] 吕宪俊等，浙东伊利石矿增白试验研究，非金属矿，1997.2期，P.33～35。
[4] 潘嘉芬等，山东安丘劣质伊利石开发利用初探，非金属矿，1997.5期，P.64。
[5] 潘嘉芬，劣质伊利石磁种法除铁工艺研究，矿产保护与利用，1998.3期。P.16～17。
[6] 张凌燕等，石英型伊利石矿石选择性超细粉碎试验研究，矿产保护与利用，1997.2期，P.23～26。
[7] 郭国甫等，伊利石粉料在塑胶制品中的开发应用初探，非金属矿，1996.1期，P.43～45。
[8] 姬清海，平顶山市伊利石在橡胶中的应用研究，矿产保护与利用，1999.3期，P.25～27。
[9] 赵继安，我国伊利石研究开发的现状及展望，无机盐工业，1999.4期，P.17～19。