[发明专利]一种用石灰石制造电气石的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种人工合成电气石的工艺，尤其涉及一种用石灰石制造电气石的工艺。

背景技术

 电气石在古代称为碧玺，英文名Tourmaline，是一种以含硼为特征、化学组成复杂的铝、钠、铁、锂环状结构的硅酸盐矿物。天然电气石，其化学式一般可表示为XY₃Z₆(T₆O₁₈)(BO₃) ₃V₃W，根据产地和矿区的不同化学式有差异：X位置大多为Na和Ca，或是少量的K，甚至可以空缺；Y位置可有广泛的多化合价阳离子，一般大多为Li⁺、Mg²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Al³⁺、Cr³⁺、V³⁺、Fe³⁺和Ti⁴⁺等；Z位置主要是三价正离子，如Al³⁺、Cr³⁺、V³⁺、Fe³⁺，可以包含二价阳离子Mg²⁺、Fe²⁺；T位置一般为Si，在某些产地的天然电气石中含有少量的Al或是B。

电气石主要呈柱状，其次为纤维状集合体。一般呈现黑色、褐色、绿色、蓝色、红色等不同绚丽的颜色，其中以黑色最为常见。电气石一般具有玻璃光泽，折射率为1.624-1.644，摩氏硬度为7.0-7.5，密度为2.9-3.25g/cm³。

电气石属三方晶系，空间点群为R3m系，为一种典型的极性结晶，晶体R3m点群中无对称中心，其C轴方向的正负电荷无法重合，晶体结晶两端形成正极与负极，在无外加电场情况下，两端正负极也不消亡，故又称永久电极。

电气石具有压电性和热电性。在温度、压力变化的情况下，晶体间产生的电势差能使周围的空气发生电离，被击中的电子附着于相近的水分子和氧分子，并使它们转化为空气负离子。负离子发生后在空气中移动，可将负电荷输送给细菌、灰尘、烟雾微粒、水滴甚至是空气中有害分子如甲醛等，电荷与这些微粒结合，能达到净化空气的目的。因此，电气石作为一种很好的环境功能材料，用于室内涂料和家具、电器等的涂层材料可产生负离子，净化室内空气。又因其具有热电性，故随着温度的变化，矿物结晶体两端可产生电压，其极性离子在平衡位置振动而引起偶极矩变化，可产生远红外波段的电磁辐射，这种红外辐射对人体有保健作用。

目前市场上电气石主要还是以天然电气石为主，该现状大大受制于产量，并且天然电气石属于一种不可再生天然资源，面临着大量短缺的问题。因此，国内已经开始尝试人工合成电气石的研究。

CN1800014A公开了一种人工合成电气石结晶体及其制备方法，其中包含2-10%的电气石，90-98%的矿物质，上述矿物质是粘土、麦饭石、蛇纹石或者片麻岩中的一种，其制备方法包括如下步骤：a)将上述电气石和上述的矿物质研磨成粒径15nm以下的超细粒径粉末；b)将2-10份上述的电气石超细粒径粉末投入90-98份上述的矿物质超细粒径粉末并充分混合成混合物；c)将上述的混合物以1600^oC以上高温使其完全溶熔；d)将上述的溶熔后的混合物冷却后进行研磨，研磨至粒径15nm以下的人工合成电气石结晶体。该专利的优点在于所述方法得到的人工合成电气石在实际应用中可以产生大量的负离子，具有与天然电气石相同甚至更好的效果。并给出了一条通过矿物质合成电气石的技术路线，对于人工合成电气石具有一定的指导意义。另一方面，该专利的缺点主要在于1600^oC的高温对设备的要求较为苛刻，资金投入较大，工艺操作条件也有一定的限制和影响，对于天然电气石的加入量也有较高的要求，不能完全摆脱天然原料短缺的问题。更进一步，其并未给出人工合成电气石与天然电气石的效果对比例。