00

引言

唐山滑石是一種具有特殊層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽化合物，化學式為Mg3Si4O10（OH）2，莫氏硬度為1，是世界上已知的最軟的礦物[1]。手觸有滑膩感，層與層間易解理，因此常呈鱗片狀或塊狀；導電和導熱性能差；收縮率低，吸油能力強，白度高，同時具有較好的干潤滑性、吸附性、懸浮性、耐熱性和流變性。由于所含的雜質(zhì)種類及含量的不同，滑石常呈現(xiàn)不同的顏色，如淺黃、粉紅、淺褐色等，解理面上呈珍珠光澤[2-4]?；鳛橐环N常見的優(yōu)勢礦產(chǎn)資源，其具有的許多優(yōu)良性能決定了滑石在許多行業(yè)都有著巨大的需求量。本文綜述了我國滑石的資源概況和近年來滑石以及改性滑石的應用研究進展，分析了滑石在開發(fā)利用中存在的問題，并對滑石的發(fā)展方向和前景進行了展望，以期對我國滑石產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供借鑒。唐山滑石粉

01

1.1 滑石礦的成因

滑石礦類型按照成因主要分為以下5種：（1）區(qū)域變質(zhì)型滑石礦，這種類型的礦床不僅分布較廣而且儲量較大，礦床形成的主導成礦作用是區(qū)域熱動力變質(zhì)作用；（2）超基性巖熱液蝕變礦床，該類礦床規(guī)模一般不大，其礦石成分比較復雜，礦石中鐵、鋁、鈣等含量較高，礦石質(zhì)量較差；（3）富硅巖漿熱液交代型滑石礦床，礦床由富硅巖漿熱液交代富鎂質(zhì)碳酸鹽巖而形成，礦石礦物組合極為復雜，除滑石外，常含有綠泥石、透閃石、透輝石、蛇紋石等雜質(zhì)礦物，礦石質(zhì)量較差；（4）古巖溶熱液交代型滑石礦床，此類滑石礦床的形成與泥盆系和石炭系含硅質(zhì)巖、硅質(zhì)條帶、富鎂質(zhì)碳酸鹽巖層位有關(guān)，礦石礦物組成較為簡單，除滑石外，僅發(fā)現(xiàn)方解石及少量有機質(zhì)，常見于我國華南地區(qū)；（5）沉積型滑石礦，該類礦床為中國近幾年發(fā)現(xiàn)的一種新類型，此礦床由海洋中的鎂質(zhì)、硅質(zhì)物質(zhì)沉積成巖后經(jīng)變質(zhì)改造而形成，礦石呈黑色黏土狀，具有明顯沉積組構(gòu)特征，礦石礦物組合較為簡單[5-7]。

1.2 我國滑石礦資源概況

我國滑石資源豐富、品質(zhì)上乘，是我國優(yōu)勢礦產(chǎn)之一，其探明儲量和保有儲量均居世界前列[8]。截至2019年，我國滑石基礎(chǔ)儲量8891.69萬t（其中儲量2672.63萬t），滑石礦床相對集中分布在遼寧、山東、廣西、江西、青海五?。▍^(qū)），占全國滑石儲量的92%[9]。

其中遼寧省滑石礦產(chǎn)資源豐富，所屬的大多數(shù)礦區(qū)都屬于碳酸鹽型滑石礦床，一般為菱鎂礦經(jīng)熱度交代區(qū)域變質(zhì)而形成，礦石以粉色、白色、灰白色和青灰色塊滑石為主，主要分布在鞍山、海城、本溪、大石橋和鳳城等市縣[10-12]。

02

滑石礦是一種重要的非金屬礦產(chǎn)資源，也是我國優(yōu)勢礦產(chǎn)資源，但可直接利用的高品級滑石礦越來越少，因此選礦提純開發(fā)低品級滑石礦對于解決我國滑石礦資源的需求非常關(guān)鍵。

根據(jù)滑石礦的成因和種類不同，滑石礦中常含有石英、長石、方解石、白云石和石棉等伴生礦物或雜質(zhì)[13]，可以根據(jù)實際情況靈活地選擇滑石礦的加工工藝方法。目前其主要加工方法有手選法、浮選法、磁選法、光電法、電選法和選擇性絮凝浮沉法等[14-16]。在目前行業(yè)應用中，對滑石產(chǎn)品質(zhì)量要求越來越高，而浮選法和磁選法是常用且有效獲得高品質(zhì)滑石粉的方法，此種方法具有工藝簡單、成本低、精礦品位高和節(jié)能環(huán)保等特點[17]。

3.1 助濾劑和吸附劑

我國水處理行業(yè)發(fā)展迅猛，助濾劑作為國內(nèi)水處理領(lǐng)域不可或缺的產(chǎn)品，需求量較大。目前，常用助濾劑主要有珍珠巖、硅藻土和纖維素等[18-20]。這些助濾劑雖然各有優(yōu)勢，但也存在一些問題，如：助濾劑原料匱乏，化學穩(wěn)定性不高，過濾效果不理想等；另外，市場上大多數(shù)助濾劑的生產(chǎn)成本高，價格也比較昂貴。針對現(xiàn)有助濾劑的缺點，以資源豐富的滑石粉為原料研發(fā)化學性能穩(wěn)定、成本低且過濾效果好的新型環(huán)保助濾劑也是一大熱點[21]。

滑石礦以及工業(yè)級的滑石粉都不可避免地含有一定的雜質(zhì)，加之滑石粉的片斷裂端面有較好的親水性，因此不能直接將其作為助濾材料使用，需要去除滑石粉中的雜質(zhì)成分，優(yōu)化滑石粉的孔洞和結(jié)構(gòu)以及增強潤滑性和疏水性。王朝鵬等[22]采用微波輔助酸化法并通過乙酸對工業(yè)級滑石粉進行純化和表面改性。在40℃下將滑石粉在乙酸溶液中浸泡后，再置于600W的微波反應合成儀中輻射制得微波輔助酸化滑石粉，在乙酸濃度為1mol/L、浸泡時間為9h及輻射時間為5min的條件下，微波輔助酸化滑石粉對亞甲基藍的脫色率高達83.03%，而原滑石粉對亞甲基藍的脫色率僅為29.0%。楊雙春等[23]用陽離子表面活性劑HTAB（C19H42BrN）改性滑石制備了助濾性能良好的滑石助濾劑，并以高嶺土懸濁液對其進行過濾測試。在濾液體積累計為25mL時，添加HTAB-滑石助濾劑所需時間為80s左右，比未添加助濾劑所需時間快約3min，過濾速度明顯更快。

滑石因具有特殊層狀結(jié)構(gòu)和較大比表面積，因此其顯示出較強的吸附性能和離子交換性能，可作為含鎳污水處理的吸附劑。研究表明[24]，滑石對含鎳廢水的處理效果良好，滑石用量是影響滑石對Ni2+去除率的一大因素，滑石用量為7.0g/L、反應時間為5h、pH值為8.0是滑石處理含鎳廢水的更優(yōu)工藝條件。

砷是一種具有高毒性、難降解的物質(zhì)，常以各種化合物的形式廣泛存在于自然界中，對環(huán)境產(chǎn)生危害。未改性的滑石對水中砷的吸附率并不理想，僅為3.02%，可以用FeCl3對滑石進行改性以提升滑石吸附砷的能力[25]。這是因為砷和Fe3+具有結(jié)合性，且滑石吸附比其他離子牢固。用1.0g鐵改性滑石（ 按照滑石: 氯化鐵為2:1的質(zhì)量比制備），在室溫下，pH=7時，對濃度為1.0mg/L的砷溶液振蕩3h，吸附率可達99.74%，比未改性滑石提高30多倍。

微波強化降解是去除水溶液中有機污染物的有效方法，Ai等[26]制備了一種新型的FeSx/滑石復合材料（TF），在微波輻射下研究其對廢水中2，4，6-三氯酚以及化學需氧量（COD）去除率。制備的FeSx/滑石粉復合材料能在廢水中迅速釋放出羥基和硫酸鹽自由基，可有效去除2，4，6-三氯酚。當廢水中TF的濃度為1g/L、微波輻射時間為5min時，更大COD去除率可高達90.1%，明顯優(yōu)于FeSx顆?；蚧蹎为毺幚淼男Ч＿@種新型FeSx/滑石復合材料具有成本低、物理化學穩(wěn)定性好以及可重復使用等優(yōu)點，有望成為一種快速去除廢水中有機污染物的潛在材料。

滑石的化學反應活性較弱，在機械力化學活化后，其粒度減小、比表面積增大，且產(chǎn)生大量的表面不飽和鍵及斷裂面，理化反應勢能大幅度降低，反應活性明顯增強，經(jīng)過機械力化學活化法的滑石，可以實現(xiàn)對重金屬離子的高效沉淀。劉春琦等[27]為提升滑石對含銅廢水的凈化性能，在行星式球磨機上對滑石進行了機械力化學活化。相比于滑石原礦，經(jīng)過機械力化學活化后其反應活性得以顯著提升，其對銅離子去除能力也大幅度增強，當球磨機轉(zhuǎn)速為500r/min、滑石用量為10g/L時，機械力化學活化滑石在100mg/L硫酸銅溶液中對銅離子的處理量是滑石原礦的13倍以上。

3.2 制備陶瓷材料

將滑石引入到陶瓷中能起到助熔的作用，研究發(fā)現(xiàn)[28]在燒制溫度1330℃下，外加滑石用量為15%時，滑石在鋁質(zhì)陶瓷燒制過程中能起到良好的助熔作用，還能在高溫下與坯體反應生成原頑火輝石細小顆粒并可均勻分布在陶瓷基質(zhì)中，對瓷胎起到彌散增強作用，從而利于提高鋁質(zhì)陶瓷燒結(jié)性能和抗折強度。

余輝等[29]以滑石為主要原料， 再配以高嶺土、長石成功制備了鎂質(zhì)陶瓷材料。發(fā)現(xiàn)滑石用量在65%～75%范圍內(nèi)時，隨著滑石用量逐漸增加，制備鎂質(zhì)陶瓷的抗折強度逐漸增大，其原因在于生成的鎂質(zhì)玻璃和原頑火輝石等反應物能對鎂質(zhì)陶瓷瓷體起到更好助熔和增強作用；在1270℃的燒成溫度下，當滑石用量為75%時，制得鎂質(zhì)陶瓷的抗折強度為160.5MPa。

3.3 涂料改性

導彈發(fā)射筒用熱防護涂層一般是由樹脂基復合材料合成，而甲基雙苯基硅橡膠具有耐熱性能好等特點，可作為熱防護涂層的基體材料，但其無法抵御強氣流的剪切與沖刷作用。玻璃纖維和滑石粉在高溫下能夠與硅橡膠基體實現(xiàn)共熔融，使涂層體系從有機向無機的陶瓷化轉(zhuǎn)變。高超等[30]以甲基雙苯基硅橡膠為樹脂基體，添加20%的滑石粉、20%的玻璃纖維及20%的白炭黑，成功制備了一種維形能力優(yōu)異、燒蝕產(chǎn)物強度高且能抵御高溫和強沖刷環(huán)境的熱防護涂層，其密度約為1.2g/cm3，拉伸強度約為4.0MPa，制得的2mm厚熱防護涂層可在2000℃的等離子火焰下重復使用4次以上。

為了提高透明防火涂料的阻燃和抑煙性能，徐志勝等[31]先將滑石粉與柔性磷酸酯（PPB）反應制備新型磷酸酯接枝滑石粉阻燃劑（TPPBs），再將阻燃劑與甲醚化三聚氰胺甲醛樹脂（MF）復配制備得到透明防火涂料，滑石粉可以均勻分布在基材樹脂中并且形成了富含磷交聯(lián)結(jié)構(gòu)和芳香結(jié)構(gòu)，提高了涂層的熱穩(wěn)定性和成炭量，并能生成更加致密和穩(wěn)定的膨脹炭層，均可顯著增強防火涂料的熱穩(wěn)定性、阻燃和抑煙性能，當PPB與滑石粉以質(zhì)量比95:5復配所制備的涂層表現(xiàn)出更優(yōu)異的阻燃和抑煙性能，其火焰?zhèn)鞑ケ戎岛蜔熋芏鹊燃壐?，分別為3.1%和6.2%。

極端環(huán)境變化等影響逐漸要求水性阻尼涂料在較寬溫度頻率范圍內(nèi)都能擁有更優(yōu)異的阻尼特性，以降低其對溫度和頻率的敏感性。黃志雄等[32]以苯乙烯/丙烯酸酯乳液為基體，以硅烷偶聯(lián)劑改性的滑石粉為填料，成功制備了一種水性阻尼涂料。研究發(fā)現(xiàn)加入改性滑石粉后，制得涂料的阻尼性能顯著提升；當滑石粉與改性玻璃纖維粉質(zhì)量比為10:1時，附著在不銹鋼表面的水性涂層附著力和拉伸剪切強度更大，分別為0.45MPa和0.55MPa。胡慶榮等[33]先將滑石粉用分散劑分散穩(wěn)定，然后使其與苯丙乳液融合形成了一種水性涂料，當增加滑石粉的使用量時，水性涂料的表層干能力、回黏性及硬度與耐腐蝕性能均得以改善；隨著滑石粉添加量的逐漸增加，水性涂料的透光率和吸附力呈現(xiàn)下降趨勢，而其柔韌性與耐沖擊性未受到影響。

3.4 醫(yī)藥

滑石自古以來都是臨床中常用的礦物類中藥，始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》，其具有利尿通淋、清熱解暑及祛濕斂瘡等功效。近年來許多研究者發(fā)現(xiàn)含滑石藥物對治療鼻竇炎與腹瀉等疾病都有積極作用。

焦政等[34]研究發(fā)現(xiàn)，滑石的表面吸附能力和靜電吸附能力可固定小腸黏膜表面的輪狀病毒及其產(chǎn)生的毒素，使其失去致病作用，以治療輪狀病毒感染引起的小兒秋季腹瀉。中醫(yī)著作《溫病條辨》記載的黃芩滑石湯具有清脾瀉熱、利濕去濁的功效。鐘敏茹[35]等證明了黃芩滑石湯在治療急性鼻竇炎方面具有一定療效，可有效改善癥狀，降低病人炎癥反應，提高臨床療效。曾屹生等[36]研究表明，黃芩滑石湯不僅可以提高脾胃濕熱型慢性鼻竇炎在鼻內(nèi)鏡術(shù)后的療效，還可以改善鼻內(nèi)鏡手術(shù)后鼻塞、流膿涕等癥狀。此外，黃芩滑石湯對于治療乳蛾、泄瀉及咳嗽也都有一定的效果[37]。

杏仁滑石湯是一種含有滑石成分的中藥方劑，具有清利濕熱、平喘化痰和止咳利咽的作用。楊淵征等[38]探究了杏仁滑石湯與哌拉西林舒巴坦聯(lián)合對重度肺炎患者肺功能與炎癥反應的影響，發(fā)現(xiàn)杏仁滑石湯能有效抑制重度肺炎患者肺部的炎癥反應，從而改善患者肺功能。另有研究發(fā)現(xiàn)[39]杏仁滑石湯可用于輔助治療小兒手足口病，對于出現(xiàn)的皮疹、口腔潰瘍及體溫不正常等癥狀均有積極的療效，且未見不良反應。

3.5 塑料材料的改性

無論在常溫還是高溫條件下，滑石粉作為無機填料用于塑料改性中都能起到重要作用，已成為塑料工業(yè)中不可或缺的改性助劑。添加滑石粉可以提高塑料的表面硬度、沖擊強度、拉伸強度、彎曲模量、耐磨及阻燃性能等。

3.5.1 PTFE的改性

聚四氟乙烯（PTFE）樹脂具有優(yōu)異的耐高低溫、耐老化、耐腐蝕、高絕緣等性能，但由于其尺寸穩(wěn)定性與導熱性能差、蠕變大且硬度低，尤其在載荷下易磨損，限制了其在機械承載、摩擦磨損和密封潤滑等領(lǐng)域的應用，故需要對其進行填充改性。據(jù)報道[40]，加入滑石粉能顯著增加PTFE復合材料的硬度，有利于提高復合材料的耐磨性能，復合材料的密度隨著滑石粉填充量（0～10%）的增加而快速增加；添加滑石粉還能顯著改善復合材料的耐磨性能，當添加20%滑石粉時，復合材料的磨耗量僅相當于純PTFE的1/2000（磨損條件為200N，2h，200r/min）；復合材料的結(jié)晶度隨滑石粉填充量的增加先下降后升高，當填充20%滑石粉時，復合材料的結(jié)晶度為三者中更高，比純PTFE提高了17%。

3.5.2 PP的改性

聚丙烯（PP）具有密度低、易加工成型、力學性能與化學穩(wěn)定性優(yōu)良等特點，但聚丙烯具有成型收縮率較高、耐低溫性及韌性較差等缺點，制約了其廣泛應用[41]。采用滑石粉填充改性PP，改性后的聚丙烯材料的耐熱性好，收縮率低，尺寸穩(wěn)定性好，硬度高[42-44]?；厶畛銹P復合材料已廣泛應用于汽車部件及日常用品的生產(chǎn)，其產(chǎn)品與未填充滑石粉的PP相比具有諸多優(yōu)異特性。

滑石粉填充到PP復合材料中能起到成核劑作用，會促使PP晶體依附在其表面生長，使其可在較高溫度區(qū)域內(nèi)結(jié)晶，從而促進PP的結(jié)晶更趨完善。添加滑石粉后，復合材料的結(jié)晶溫度和熔融溫度均高于純PP，隨著滑石粉用量的增加，復合材料的拉伸強度和斷裂伸長率均呈先增后降趨勢，當滑石粉用量為10%時，復合材料的結(jié)晶溫度、熔融溫度和斷裂伸長率均達到更大值。楊波等[45]研究表明，填充25%的滑石粉可大幅度降低聚丙烯復合材料的收縮率，利于提高其品質(zhì)。

劉朝福等[46]向聚丙烯（PP）中添加經(jīng)鈦酸酯偶聯(lián)劑改性的滑石粉制得PP/滑石復合材料，發(fā)現(xiàn)引入適量改性的滑石粉能提高復合材料的拉伸強度、彎曲強度和沖擊強度等力學性能。孫岳玲等[47]通過添加經(jīng)鈦酸酯偶聯(lián)劑表面改性的滑石粉，有效提高了PP/滑石復合材料的耐熱性能和阻熱性能。

滑石粉的粒徑大小會影響聚丙烯復合材料的力學性能[48]，滑石粉粒徑越小，制得PP/滑石粉復合材料的拉伸強度、沖擊強度、彎曲強度及斷裂伸長率越大，且剛性與韌性越好，收縮率和熔融指數(shù)越小。宋波等[49]的研究也證實了這一點，說明滑石粉在復合材料中起到了增韌增強的效果。

趙麗萍等[50]向聚丙烯材料中引入20%滑石粉和0.7%無機銀離子抗菌劑，制備出抗菌PP/滑石復合材料，發(fā)現(xiàn)該材料可長時間有效抑制金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的生長，抗菌效率高達99.9%。

3.5.3 PA6的改性

聚酰胺6（PA6）是一種耐腐蝕、耐磨性和阻隔性能優(yōu)異的熱塑性工程塑料，被廣泛應用于電子電器、汽車部件和電動工具等領(lǐng)域[51]。但傳統(tǒng)PA6的結(jié)晶速率高，導致制品的尺寸穩(wěn)定性、力學性能及低溫烘干性能較差等問題，限制了其加工和應用。通過添加滑石無機填料來改善PA6基體的綜合性能，從而可拓寬PA6材料的應用領(lǐng)域。

劉路等[52]將滑石粉填充到PA6中得到PA6/滑石復合材料，研究了添加滑石粉對復合材料加工性能、力學與耐熱性能的影響，發(fā)現(xiàn)引入滑石粉使PA6的彎曲模量提高了177% ， 熔流指數(shù)下降了約50%，材料的熱變形溫度較初始值提升了近100℃。

于開鋒等[53]以PA6和滑石粉等為主要原料，采用熔融共混法制備了PA6/滑石復合材料。發(fā)現(xiàn)隨著滑石粉粒子含量的增加，制備材料的力學性能呈先增后降趨勢，當滑石粉填充量為10phr（ Parts per hundred parts of resin）時，其綜合力學性能較優(yōu)，拉伸強度、彎曲強度和沖擊強度分別為130.45MPa、185.42MPa和17.55kJ/m2。

王忠強等[54]以滑石為填料，采用原位聚合法制備免噴涂PA6/滑石粉納米復合材料（n-PA6），研究發(fā)現(xiàn)滑石粉以納米狀態(tài)均勻緊密地分散在PA6基材中，滑石粉的引入能提高復合材料的結(jié)晶速率和結(jié)晶度，同時提高了力學性能，與PA6相比，n-PA6的拉伸強度提高了20.25%，彎曲強度提高36.63%，彎曲彈性模量提高63.32%，熱變形溫度提高83.64%，熱穩(wěn)定性得到提高；另外n-PA6復合材料的免噴涂效果以及光澤度都比PA6要好。

3.5.4　PC的改性

聚碳酸酯（PC）是一種具有良好的力學性能、熱性能以及阻燃性的熱塑性工程塑料，在電子電器、LED照明及汽車零部件制造等領(lǐng)域得以廣泛應用。應杰等[55]研究發(fā)現(xiàn)滑石粉雖然會降低PC的沖擊強度，但能通過降低PC的熱釋放速率和總熱釋放提高PC的阻燃性能；滑石粉還可以提高PC的初始熱分解溫度，從而利于改善PC的熱穩(wěn)定性；除此之外，滑石粉可通過抑制氧氣和熱量的傳遞來提高阻燃PC的耐熱氧老化與耐濕熱老化的能力。

滑石作為我國的優(yōu)勢礦產(chǎn)資源，其合理開發(fā)與高效利用至關(guān)重要?；勺鳛槲絼?、助濾劑以及用于涂料改性、醫(yī)藥原料、塑料改性等諸多方面。針對目前滑石的開發(fā)與利用現(xiàn)狀，提出以下幾點建議：

（1）目前我國低檔滑石供大于求，應當提高滑石的微細加工技術(shù)以及提純改性技術(shù)，開發(fā)滑石，并拓寬其應用領(lǐng)域。

（2）加強滑石在污水處理等領(lǐng)域的產(chǎn)學研用深入合作，為環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供有力支撐。

（3）基于滑石粉的粒徑對基體材料綜合性能的重要影響，今后應加強微細、超微細甚至納米級滑石粉的開發(fā)與研究工作，以期大力推動相關(guān)新材料的發(fā)展。

（4）加強滑石作為原料或者添加劑制備新型陶瓷材料的研發(fā)工作，同時以滑石作為主體或者輔助材料研制低成本、高品質(zhì)及結(jié)構(gòu)功能一體化的涂層涂料也是一項值得開展的工作，可為我國豐富滑石礦產(chǎn)資源高效利用提供新途徑。

（5）進一步探索滑石在醫(yī)藥中多個細分領(lǐng)域中的應用可行性，以充分挖掘其藥用價值。

（ 6 ） 進一步研發(fā)滑石對塑料材料的改性作用，開發(fā)高性能、低成本及環(huán)境友好的滑石復合制品，以滿足我國多個高端領(lǐng)域的需要。