中国云母工业的发展
(北京安普新材料开发公司，北京102308)
云母具有许多优异的性能，是电气工业中不可缺少和不可替代的重要材料。几十年来，我国片状云母、云母纸、云母粉、云母增强塑料、珠光云母颜料、耐火云母带等产品发展迅速，取得了可喜的成绩。
为了补充天然云母资源的不足，提供高质量的云母，我国研究开发了合成云母及其制品。随着云母资源的不断减少，今后云母资源的开发利用将转向碎云母产品。提高云母资源的利用率，提高产品质量，开发新的云母产品，是今后云母行业应重视的问题。
云母；碎云母；合成云母；综合利用；现状；发展。
作者简介:戴，男，高级工程师；从事云母(合成云母)综合利用及深加工、矿粉超细加工的研发。联系电话:010-88130582。
云母以其优异的介电性能、机械性能、耐热性、耐电晕性和稳定的化学性能，成为电气工业中不可缺少和不可替代的重要材料。云母加工和应用技术的传统方法是直接使用云母的天然晶体作为电气绝缘或电子零件。随着自然界中云母资源的不断减少和人们对云母战略地位认识的不断加深，云母产品的结构发生了很大变化，世界各国都把目光投向了碎云母等云母矿物的开发利用。20世纪末，绢云母的应用也有了很大发展。为了满足国民经济发展对云母产品的不同要求，我国在20世纪60年代发展了内热法云母合成和晶种法云母合成[1，2]。
一、中国云母资源现状
中国工业原料云母资源不足。白云母主要分布在新疆、四川、内蒙古、河南、云南、青海、陕西、湖北、湖南、广东、广西、福建、江苏、黑龙江、吉林、辽宁、山西、河北等省区。我国金云母资源较少，主要分布在新疆、内蒙古、吉林、黑龙江、河南、广东等省。
表1云母进出口量(t)
中国有四川、新疆、内蒙古三大国有云母原料基地。目前由于云母资源减少，开采成本增加，内蒙古基地已不存在。四川、新疆的矿山进行了产业结构调整，少部分人留在了矿山，转向小规模开采。其他省份也有一些企业，但还是满足不了国内云母加工业的需求。
中国变质片麻岩富含白云母资源。据资料显示，中国河北省平山县和灵寿县的白云母资源探明储量达2000×104t，是中国单产量最大的碎块白云母矿床。而且云母矿物可剥性好，质地纯净，无斑点，色泽鲜艳，在国内外享有很高的声誉。
我国也有丰富的绢云母，分布于四川、福建、安徽、内蒙古、浙江等省。据普查，仅安徽软绢云母储量就达10×104t，硬绢云母储量达100×104t。
为弥补国内云母加工业的原料不足，每年进口数万吨云母和碎云母，用于片状云母加工和云母纸、云母粉生产。
二、中国云母加工业的现状
(一)中国云母加工及产品应用结构
中国云母加工及产品应用结构如图1所示。
图1中国云母加工及产品应用结构图。
为了弥补我国云母资源的不足，满足一些特殊用途的需要，我国于60年代初开始研制合成云母，并于60年代中期研制成功内热法和晶种法合成云母。虽然合成云母的种类很多，但目前能制成大薄片和工业化生产的合成云母是氟金云母。分子式为[kmg3 (aesi3o10) f2]。
合成云母的用途与天然云母相同，但合成云母的许多性能优于天然云母。比如耐高温达1100℃，电绝缘性高，耐酸碱腐蚀，极低的高温真空放气，透光率高，所以也有一些特殊用途。
(2)片状云母
片状云母包括白云母、金云母和合成氟金云母。片状云母是由工业原料云母经剥离加工而成。有效面积一般要求在4cm2以上。
随着片状云母资源的减少和碎云母开发利用技术的发展，直接应用片状云母的领域越来越少。但是，目前还没有一种天然矿物材料具有云母的全部优良性能，片状云母仍然有着广泛的用途。
在电气工业中，云母用作发电机和电动机的绝缘材料，高压电气设备的绝缘元件，以及各种工业和家用电器的耐热绝缘材料。金云母的热稳定性明显优于白云母，更适合用作耐热隔热材料。
在电子工业中，云母可制成支架、电容器、绝缘体等。各种电子元件。如生产电子计算机、电子显微镜、电子示波器等元器件。
在航空航天等先进科技领域，云母可用于制造飞机发动机的火花塞、垫片、飞行员用氧气瓶的阀门、雷达线路中的绝缘零件、大容量电容器芯片以及卫星和导弹用电子管。
此外，云母片还可用于制造氧气呼吸器中的隔膜、耐热水位计的保护衬里、大型陀螺罗盘的面板和电容器，以及各种家用电器、电动机和发电机的绝缘垫片和端子板。
20世纪70年代后，云母薄片逐渐被云母纸及制品所取代。云母的销售市场日益萎缩，世界市场每年以3%的速度减少。
随着我国合成云母技术的发展，合成薄片云母的产量将会增加，这将弥补我国天然优质云母薄片的不足。
(3)碎云母
碎云母是指片状直径或其他指标达不到片状云母工业指标的云母矿物(主要是白云母和金云母)；二是指片状云母加工后的边角料；三是指变质片麻岩白云母和绢云母，主要用于制作云母纸和云母粉。
碎云母和片状云母一样，具有许多优异的物理化学性能，因此在工业上应用广泛。
我国对碎云母综合利用的研究始于1958。首先，研究了云母粉纸，并在20世纪60年代开发了干磨云母粉和回收云母纸。20世纪70年代，开发出大规模回收云母纸，并试制出合成云母纸。80年代开发了湿磨云母粉和云母钛珠光颜料。根据绝缘材料行业的需要，90年代试制了耐火云母带用云母纸和合成云母纸，云母功能填料(如绝缘、反射、防晒、耐腐蚀等。)，相继研制出云母微晶玻璃和云母陶瓷。
(4)云母纸
云母纸是由碎云母经特殊工艺压成细鳞片，在云母纸机上辊压而成。它是制造云母板、云母箔、云母带和其他电绝缘云母制品的原料。
云母纸有三种:云母纸、金云母纸、合成云母纸(也叫合成氟金云母纸)。
目前云母纸具有片状云母的优良性能。云母纸厚度均匀，介电强度变化小，电晕起始电压高且稳定。以云母纸(或薄云母)为基材，不同耐热等级的云母带、软云母板、塑料云母、换向器云母板、电云母板、垫云母板、云母箔、云母管等电绝缘云母制品广泛应用于大中型电机、特种电机、电器、电线电缆等工业领域。
云母纸自60年代初投产以来，在科研院所和生产企业的共同努力下，技术和生产都有了很大发展。到2006年达到15000 t/a，品种也从单一的MPM1云母粉纸增加到MPM2、MPM3、MPP4云母纸、510混合云母纸、511电容器云母纸、合成云母纸、用于制造耐火电线电缆云母带的金云母纸、合成云母纸。
云母纸主要供应国内市场，也有一定的出口量，主要销往美国、德国等国家。
目前，中国云母纸主要产于湖北省(通城县)、湖南省(平江县)、广东省(深圳市)、浙江省(杭州市)、河北省(柏乡县)。
(5)云母粉
云母粉是由碎云母、变质片麻岩云母和绢云母经提纯、粉碎、分级制成。根据生产方法的不同，可分为干磨云母粉和湿磨云母粉。
云母粉具有电绝缘性高、耐热、耐酸碱腐蚀、热膨胀系数小等优点。不管多碎都是片状，弹性和韧性都很好。云母粉滑动性能好，覆盖性好，附着力高。
8 ~ 12目云母粉多用于油毡、电缆包层等屋面材料及类似用途。焊条药皮采用40 ~ 60目的云母粉。60 ~ 120目云母粉是生产云母陶瓷的基础原料。100目或更小的云母粉用作油漆、填料、橡胶的覆盖剂和润滑剂、塑料和涂料的填料等的混合物。200目或更小的云母粉可以用作云母珠光颜料的基料。
云母粉还用作油井打封闭井的材料，铸造金属时的模型涂料，铝制品的抛光剂，电镀槽涂料中脱脂剂的填料，防冻防晒漆的添加剂，密封漆灰的掺合料。干云母粉可用作消防设备中灭火器的悬浮剂。
干磨云母粉自20世纪60年代投产以来，已有数十家生产企业，年生产能力超过20×104t(仅河北省灵寿县就有数十家企业年生产能力超过10×104t)。目前全国实际年产量在10万吨以上，其中灵寿县约占全国总产量的75%。主要原料是变质片麻岩云母。
湿磨云母粉是以云母为原料，以水为介质制成的。比干磨云母粉性能更好，质地纯净，表面光滑，径厚比大，附着力强。广泛用于云母珠光颜料基材、云母增强塑料、油漆和涂料行业。
(6)云母陶瓷
云母陶瓷可分为天然云母陶瓷和合成云母陶瓷。天然云母陶瓷也叫云母玻璃，合成云母陶瓷也叫陶瓷塑料。
云母陶瓷是将云母粉(天然云母粉或合成云母粉)与特种玻璃粉、矿化剂、助熔剂按一定比例混合，经压制、焙烧、成型(热压或注射)、退火等工艺制成。它是一种综合了云母、陶瓷和塑料优点的复合材料。
云母陶瓷是一种优良的绝缘材料，具有良好的耐电弧性。在强电弧下不碳化、不爆裂，可在350℃以下长期使用。其热膨胀系数可根据需要调节，可与某些金属配合进行密封和镀膜。
云母陶瓷表面可以镀上铜、银、金等金属，在一定温度范围内可以保持牢固的结合。
云母陶瓷最突出的优点是可以用普通机床和刀具进行车、铣、刨、磨、钻等加工，以满足零件几何尺寸的精确要求。
云母陶瓷成型后不收缩，不变形，耐腐蚀，耐辐射，防潮，不受紫外线和臭氧的影响。
云母陶瓷主要用作电气设备、精密仪器仪表中的绝缘零件和灭弧零件。用于邮电、无线电、航天、航运、航空和国防工业。
(7)云母增强塑料-云母增强聚丙烯
将云母片作为增强填料添加到树脂中制成的塑料称为云母增强塑料，其特点是在二维上增强塑料的强度。
云母增强塑料的性能取决于云母薄片的直径、径厚比、云母与基体树脂的混合比、界面粘结强度、成型方法和成型条件。云母鳞片的高径比和厚度提高了塑料的拉伸强度和弯曲强度。云母片从常温到高温的较宽范围内弹性模量很高，使得塑料尺寸稳定，抗蠕变性和热变化温度高。云母鳞片的形状在平面方向加强了塑料，防止产品翘曲，阻挡液体和气体的渗透。云母的电绝缘改善了塑料的电绝缘。云母鳞片还能增强塑料的化学稳定性、耐辐射性和耐候性。云母增强塑料的拉伸强度和弯曲强度与玻璃钢相近，变形温度高于玻璃钢。云母增强塑料广泛应用于汽车零部件、家用电器和特种塑料薄膜。
许多科研单位和企业开展了云母增强塑料的研发，成功开发了汽车仪表板、保险杠、大灯保护圈、电机风扇、汽车零部件、音响零部件等家用电器。目前，由于湿磨云母粉价格较高，且云母粉表面能较高，在包覆、偶联等表面有机化处理方面仍有一些技术问题没有得到很好的解决，导致云母粉实际用量较少。
(八)珠光云母颜料
珠光云母颜料是在优质湿磨云母片上包覆一层或多层二氧化钛或其他金属氧化物的珠光颜料。因其化学性质稳定、无毒、高折射率、高遮盖力、耐高温，能赋予物体珍珠般的光泽，给人以深刻的立体感。作为填料或涂料，能大大增强基体的光度，产生珠光效果，因此在塑料、橡胶、涂料、陶瓷、造纸、皮革、印刷、装饰、化妆品等方面有广泛的应用。
工业上广泛使用的珠光云母颜料多为单层结构，即仅在云母表面覆盖一层无色透明或有色的金属氧化物膜。单涂珠光云母颜料开发较早，技术成熟。随着珠光云母颜料的广泛应用，单一包覆结构的珠光云母颜料因其遮盖性能和着色性能较差，在一些特殊场合的应用受到限制。为此，许多国家开发了各种旨在提高遮盖性能的多层结构和旨在提高着色性能的有机着色珠光云母颜料。
与单涂层相比，双涂层珠光云母颜料不仅涂有干涉产生珠光的无色透明金属氧化物膜，还具有吸收色的金属氧化物膜。而且珠光光泽强，遮盖力高，有一定的着色力。
多涂层珠光云母颜料是在双涂层珠光云母颜料的基础上进一步发展起来的，以提高遮盖性能、着色性能和珠光效果。它由无色透明金属氧化物膜、吸收自然色的金属氧化物膜和纳米级金属颗粒层组成。其珠光效果、遮盖性能、着色性能都得到了提升。
有机彩色珠光云母颜料是在云母表面包覆有机颜料或染料而形成的一种新型珠光颜料。它主要是利用有机颜料或染料的色谱宽、色彩鲜艳、分散性好、色饱和度高等一系列优点，来改善珠光云母颜料的着色性能。
珠光云母颜料产于汕头、广州、泰兴、丹阳、北京、雅安等地，年产量数千吨。除自用外，还出口到美国、日本、德国等国家。高档珠光云母原料需要进口。
(9)合成云母
内热法合成氟金云母是将化工原料高温熔融，冷却结晶而成。晶种法是以粉碎的合成云母为原料，采用坩埚下降法生产。
内热法可达十几吨，可提供大块云母直接应用和大量碎云母用于制造合成云母纸和合成云母粉。晶种法生产的大面积合成云母可直接用于生产电子管支架、电容器芯片、高阻绝缘骨架、高压锅炉水位计、微波和各种射线窗材料。
随着耐火电线电缆行业的发展，特别是具有A级耐火要求的耐火电线电缆，最好采用合成云母纸制成的合成云母带作为耐火绝缘层，这将通过内部加热促进合成云母的发展。
(10)耐火电线和电缆用云母带(耐火云母带)
20世纪80年代，随着电缆的发展，国外一些发达国家开始将云母作为耐火绝缘层引入电缆行业，使耐火电缆的制造更加简单可靠。为此，各大电缆厂和云母加工企业纷纷投入耐火电缆和电缆用云母带的开发研究。
耐火云母带由云母纸、粘合剂和补强材料在专用云母带上加工而成。使用的云母纸包括金云母纸和合成云母纸，以保证耐火电线电缆满足B级(750 ~ 800℃)和A级(950 ~ 1000℃)的耐火要求。硅树脂一般用作粘合剂，无碱玻璃布或聚合物薄膜用作增强材料。
很多企业使用玻璃布进行加固。由于技术原因，部分企业生产的云母带在包绕过程中存在云母纸脱落、云母纸回粘、拉伸、强度低等问题，影响其使用。因此，应提高玻璃布和云母纸的质量，改进制造工艺，提高耐火云母带的质量。
表2云母制品及云母纸进出口量
国外已开发出聚合物薄膜增强云母带。有单面乙烯基膜增强，单面聚酯膜增强，一层玻璃布一层聚酯膜增强，玻璃纤维增强单面聚酯膜增强。
绕包工艺有了很大的改进，具有较高的介电性能，可以省去外保护层。
目前国内的薄膜增强耐火云母带技术也发展很快，很多厂家试制了各种薄膜增强耐火云母带。
三、云母工业的发展方向
随着云母资源的不断减少，今后云母资源的开发利用将明显转向碎云母产品的开发。应加强地质勘探，加大科技投入，加强科学管理，提高云母资源的综合利用率，提高产品质量，开发云母新产品。
(一)提高云母纸质量，增加云母纸品种
1.提高云母纸质量
目前国内大型电机的绝缘主要是多粉云母带，MPM1云母纸是多粉云母带的主要基材。国内使用的多粉云母带绝缘普遍存在云母含量低的问题。云母粉带中的云母含量一般为38% ~ 42%，最高为44%。主绝缘比国外厚(约10%)。而在国外，大部分是单面补强云母带，云母含量在48%-51%之间。高云母含量可以降低电机的绝缘厚度，提高电机的可靠性。
因此，为了开发高云母含量的F级多粉云母带，生产高质量的云母纸，云母纸生产厂家必须增加云母纸的厚度。要提高云母纸的电气强度，稳定浸润时间，就要在两者之间找到一个好的工艺控制点:备料、严格控制制浆工艺、净化水质、提高纸机脱水功能，这是生产高质量云母纸的保证。
少胶云母带的特点是含胶量低(约6% ~ 10%)，无挥发物，云母含量高达82%。由于采用真空浸渍工艺，生产效率高，绝缘性能高，线棒不空心，但对生产设备、材料、管理的要求很高。
由于电力机车牵引电机的安装尺寸受铁路轨距和机车转向架高度的限制，国内外均采用F级和H级耐热云母带，以达到牵引电机体积小、重量轻、容量大的目的，提高电机的输出功率。
船用电机一般工作在高温、高湿、油污和冲击振动的环境中，要求体积小、重量轻、返修率低、使用寿命长。经过十几年的发展，我国已形成较为完善的船用F级电机绝缘体系，大型船用推进电机功率达到5000 kW以上，满足了各种船型的需要。
单面增强云母带是牵引电机和船用电机的主要绝缘材料。MPM3大型云母纸是单面增强云母带的主要基材。与国外相比，国内云母带仍有差距，主要表现在掉粉、硬度和电气性能较低。单面增强云母带的生产要求云母纸渗透性好，介电强度高，无杂质，抗拉强度好，云母鳞片大而薄，均匀性好，无断头。因此，云母纸制造商应积极与绝缘材料厂合作，提高云母带的质量，以满足中国电机制造业的需求。
2.根据国内资源和市场需求稳步发展金云母纸和合成云母纸。
换向器云母板不仅有弹性压缩、塑性变形等特殊要求，还需要经受短时高温焊接的考验。由云母纸制成的硅酮换向器云母板被广泛使用。实践证明，硅酮换向器云母板具有耐高温、机械强度高、工艺水平提高等优点。如果能推广应用，必将促进金云母纸的发展。
耐火电线电缆除了不扩散燃烧外，还需要保证其着火时的工作能力。随着我国核电站和变电站的快速发展以及《消防法》的进一步实施，耐火云母带将作为耐火电线电缆的保护层。耐火电缆近年来发展很大，因此金云母纸和合成氟金云母纸的需求也将大幅增加。
目前国内合成云母的成本比较高，所以价格比较高，影响了它的应用。因此，选择价格较低的工业原料，改进工艺，降低功耗是扩大其应用的根本措施。
3.继续开发聚芳酰胺纤维混合云母纸。
聚芳酰胺纤维可以提高云母的拉伸强度、耐电晕性、浸渍性和耐切穿性。这种纤维增强共混云母纸不仅可用于少胶粘带和亚胺膜复合带，也可用于多胶粘带。210℃老化后，击穿电压(比)远优于传统方法制备的云母纸，完全克服掉粉问题，还能提高电容器云母纸的抗拉强度，将受到用户的欢迎。
(二)加大科技投入，提高云母粉生产技术和装备水平。
国外的云母粉生产历史悠久，已开发出研磨、分级、干燥、检测、包装等先进的成套技术和设备，可生产各种粒径、不同用途的云母粉。
我国湿磨云母粉生产在关键设备和检测手段上远远落后于国外先进水平。针对高档湿磨云母粉生产中存在的问题，应重点开发适合高档湿磨云母生产的技术和设备。
(三)根据云母产品的不同用途，合理开发利用资源
像其他矿物资源一样，云母是不可再生的。我国伟晶岩中优质白云母和金云母资源有限，而变质片麻岩中白云母和绢云母资源丰富。合理开发利用云母资源对21世纪中国云母工业的可持续发展具有战略意义。
云母原料的质量直接影响云母产品的最终质量。但是，我们往往忽略了云母产品如何选择不同类型的云母原料。由于地质条件不同，云母的化学成分和物理性质差异较大。根据云母产品的用途选择合适的云母原料，可以事半功倍。根据应用领域的质量要求，选择变质片麻岩云母作为原料，既充分利用了变质片麻岩云母，又节约了一些适合生产珠光湿磨云母粉和云母纸的原料。由于变质片麻岩云母原料成本低，供需双方都受益。
我国家电用耐热云母板每年占全国云母纸总产量的60%。根据家用电器对云母板物理性能的要求，能否用变质片麻岩云母代替伟晶岩云母，还需要进一步测试分析变质片麻岩云母的化学成分和物理性能。如果这是可行的，每吨原料成本可降低50%，将产生巨大的经济效益；同时，还可以提高现有伟晶岩白云母资源对国民经济建设的保护，有力支持电气工业的发展，优化利用优势矿产和综合利用劣势矿产，合理利用有限的云母资源。
2000年，原国家建材局科技教育委员会邀请俄罗斯云母专家考察中国河北省变质片麻岩原料和部分云母加工企业，将河北省灵寿县的变质片麻岩云母带回做实验。据报道，来自中国河北省的片麻岩云母可用于加工更高等级的云母粉。
(4)用增强膜增强耐火云母带的研究。
耐火云母带用薄膜加固。燃烧试验时，低温下薄膜已分解挥发，不会形成积碳。云母在膨胀之前就分解挥发了，不容易损坏云母层，所以能通过耐火测试。
本发明不仅提高了耐火云母带的质量，而且降低了成本，提高了电缆的工艺性和可靠性。
我国也对薄膜增强耐火云母带进行了多年的研究和开发，并在许多企业获得了成功。今后应增加规格和品种，提高质量，更好地满足电线电缆技术的要求。
目前，国外已将云母资源利用的重点转向非电应用材料。例如，美国云母总消费量的近60%用于建筑材料领域。目前国内对云母资源的研究和应用很少，尤其是在建筑材料方面，今后应加强这方面的研究工作。
参考
[1]冯晓华。云母矿物将成为本世纪矿物材料的新亮点。非金属矿物的开发与应用. 2005 (2)
[2]傅东。河北石家庄碎云母矿物及其开发对策。非金属矿物的开发与应用. 2005 (4)
中国云母工业的发展现状
戴微生
(北京安普新材料公司，北京102308)
文摘:云母具有许多优异的性能，是电气工业中不可缺少和不可替代的重要材料。几十年来，云母片、云母纸、云母粉、云母增强塑料、珠光云母、耐火云母带等云母制品发展迅速，取得了可喜的成绩。
为了补充天然云母资源的不足，供应优质云母，我国在合成云母及其制品的研究和开发方面做了大量工作。随着天然云母资源的不断减少，今后我国云母资源的开发利用将指向废云母产品的生产。今后应重视提高云母资源的利用率，提高产品质量，开发新的云母产品。
关键词:云母、废云母、合成云母、综合利用、现状、发展。