伊利土

伊利土是礦相為伊利石的一種粘土，伊利石是雲母分解的產物，是R.E.Grim在考察美國伊利諾州地質時發現並命名的。很少作為粘結劑而被採用。

伊利石和蒙脫石一樣，是三層結構，但是一些矽原子被鋁原子取代了，而且電荷是由鉀離子來平衡的，鉀離子是不能交換的。也有一些鋁原子被鎂原子取代，但比蒙脫石中鋁原子被鎂原子取代的程度低得多。它的基交換能力在蒙脫石和高嶺石之間。

不同年代的粘土所含的伊利石（水雲母）類礦物，按照其顆粒構造，可以分成兩個亞類。第一亞類是固凝膠結晶而成，其特點是顆粒形狀呈半透明的狹長薄片狀，薄片的一端成鈍形，另一端尖銳，外形十分鮮明。分布得最廣的是第二亞類，它是由雲母在搬運、沉積及成岩階段時變質而成，它的形狀類似等軸雲母的薄片，或是外形鮮明的鱗片，有時帶有碎裂和切斷的痕跡。

基本介紹

• 中文名：伊利土
• 外文名：Illite
• 礦相：伊利石
• 分類：粘土
• 族類：雲母族二八面體亞族
• 性質：吸水性、可塑性

簡介

伊利土是礦相為伊利石的一種粘土。“伊利石”這一詞包括了所有的粘土中雲母類礦物。伊利石類礦物的晶體結構或化學成分同樣和雲母類礦物極為相似，但是亦稍有區別：(1)在雲母類礦物中，它的Si—O四面體層中常有1/4的Si為Al所置換，而在伊利石中則僅有1/6Si為Al所置換。因此在伊利石類礦物中Si/Al的比值往往高於雲母類礦物。(2)雲母類礦物中，層間陽離子K+的存在系由於Si4+被Al置換引起正電荷不足，K的作用是平衡所缺少的正電荷。因為在雲母類礦物中，由於有較多的Si被Al所置換，而伊利石中僅有1/6的Si被Al置換，所以層間陽離子數在雲母類礦物中為2，而在伊利石類則為1～1.5左右。也就是說，在伊利石類礦物中鉀的含量低於雲母。(3)在雲母類礦物中它們的層間陽離子通常是K+，但在伊利石類礦物中可以有K+，Na+，Ca2+及H₃O+等。(4)在伊利石類礦物中水的含量較豐富。

性質

粘土是一類具有層狀結構的矽酸鹽礦物質，其晶層主要由矽氧四面體和鋁氧八面體組成，而且四面體和八面體排列方式的不同，可以形成不同種類的粘土。

伊利土屬於2:1型晶格，由2個矽氧四面體夾1個鋁氧八面體組成一個晶層。但是與蒙脫土不同的是，其晶層之間通過鉀離子連線，因此晶層間距離比較固定，不易改變，膨脹性也小。

通常粘土顆粒的表面帶有負電荷，可以結合很多陽離子，而這些陽離子有時可以被另外一種同種大小相近的陽離子所取代，發生同晶置換現象。因此，粘土具有陽離子交換能力。此外，粘土顆粒的比表面積較大，一般可達幾十甚至數百m2·g^(-1)，從而具有較好的吸附性能。粘土對酸、鹼都有很強的緩衝能力，通過粘土吸附水的解離作用或離子化作用形成的表面質子酸可以中和鹼性物質，而且粘土通過對質子的吸附作用來中和酸性物質。也有研究表明(Adams等，1983；鄧友軍等，2001)，粘土對有機物的分解和合成反應具有顯著的催化能力。

形成

由某些矽酸鹽礦物分解而成，是雲母經過風化向蛭石和蒙脫石過渡的中間礦物。

分布

我國伊利石產地主要有河北省薊縣鐵嶺伊利石、甘肅青海柴達木盆地鄂博梁地區伊利石、甘肅會寧華家嶺黃土中的伊利石、陝西省延安任家窯子村伊利石等。

套用

由於伊利石具有粒徑小，比表面積大和膠體性質，因此作為低成本的吸附劑，套用於工業廢水、藍藻、核污染等環境領域。隨著對伊利石認識的加深，我國對伊利石的開發利用領域正在不斷拓寬。目前，伊利石在新型陶瓷、塑膠、高級紙張、化肥、建築材料、農牧業等領域有很好的利用。

化肥工業

鉀肥

伊利石含鉀高，通過不同的工藝流程，可製得鉀氮肥、鉀鈣肥、氯鉀肥、氯化鉀等鉀複合肥。目前我國不少地區利用當地豐富伊利石原礦資源生產鉀肥。例如，吉林省東遼縣的宴平伊利石礦，原礦經過浸泡、過濾除砂、脫水、乾燥後，再用硫酸酸浸，洗滌、分離，濾液冷卻結晶得到鉀礬石，以氨水對其鹼化處理，浸取液經過濾除去濾餅，母液經濃縮蒸發後即得鉀氮肥。河南省平頂山市葉營伊利石礦，含K2O5.79%，經焙燒提高反應活性，硫酸酸解(反應體系酸度50%左右，酸浸溫度95℃,6～8h)，酸解反應的產物硫酸、硫酸鋁、硫酸鉀、硫酸鐵和其他微量硫酸鹽以及大量矽渣，經多次浸取，浸取液經氨化中和生成硫酸鉀銨和氫氧化鋁鐵沉澱，過濾分離後製得鉀氮肥(硫酸鉀銨)和氫氧化鋁、聚羥基鋁鐵、4A沸石等。利用伊利石製取鉀氮肥不僅生產工藝簡單，原礦利用率高，而且可以有效改善我國鉀肥靠進口的情況。天然伊利石礦具有分散性、含鉀量高等特性，通過礦石焙燒，活化了的礦石中的K2O易從礦石中淋濾出來，形成易被植物吸收的K2O溶液，從而起到對植物施鉀肥的功能。

　　

新型顆粒肥

除用於製作鉀肥外，伊利石還能用來做成一種新型顆粒肥，該新型顆粒肥主要由微量元素和粘土組成，微量元素主要是Fe(11%～13%)、Zn(3%～9%)、Mn(0.1%～2.5%)、Cu(0.5%～0.7%)、鉬酸銨(0～0.1%)，粘土礦物主要有高嶺石、伊利石或蒙脫石按照一定的比例混合組成。這種新型顆粒肥中的粘土可以吸附顆粒肥中的微量營養元素，防止其濾去或反應，使植物可以更有效的吸收。該新型顆粒肥中的營養元素以硫酸鹽的形式存在，在水存下使土壤酸化，有利於鹼性土壤中微量營養物的吸收。同時伊利石層間的鉀離子也可以通過陽離子交換釋放出來，為植物生長提供鉀元素。因此，伊利石在農業生產中將發揮重要作用。

吸水保水複合材料

伊利石與丙烯酸鈉、丙烯醯胺，採用溶液聚合法合成高吸水性複合材料。由伊利石加入的高吸水複合材料不僅具有傳統吸水樹脂的吸水保水性，且原材料成本低，環境相容性較好。伊利石較高含量的層間K+與丙烯酸鈉中的Na+進行離子交換，可以釋放鉀離子。高吸水保水複合材料作為一種質優價廉的抗旱節水材料和土壤改良劑，將在無土栽培、農田抗旱保水、改良土壤、防風固沙等方面有著廣闊的套用前景。

橡膠、塑膠工業

近年來，具有耐低溫、熱穩定性高、阻燃、機械強度好的橡膠、塑膠的填料引起廣泛關注，主要集中在無機納米填料，例如納米二氧化矽、納米層狀矽酸鹽(高嶺石、埃洛石、伊利石、蒙脫石等)方面的研究。用於填料的伊利石一般有兩種：經一般選礦處理得到的普通伊利石粉和對普通伊利石粉進行表面改性處理得到的活性伊利石粉。郭愛鋒等以福建大田縣伊利石為原料，經粉碎、鋁鈦複合偶聯劑改性後製得天然橡膠填料。對活性伊利石與炭黑、輕質碳酸鈣、未改性伊利石四種橡膠填料對天然橡膠性能影響進行測試，結果表明活性伊利石填充體系的拉伸強度、定伸應力、耐熱空氣老化的效果等性能均優於炭黑和輕質碳酸鈣填充體系。伊利石具有良好隔熱、絕緣性能及化學穩定性，天然粒度細、分散性好、資源豐富、價格較低，且煅燒後活性增強，是很好的功能性填料。伊利石作為主要原料，經過粉碎、表面改性、煅燒等加工，作為新型填料在橡膠和塑膠行業中極具開發利用價值。

陶瓷業

伊利石是用於生產蒸煮罐、盤子、瓷磚等傳統陶瓷的主要粘土成分。Ferrari等研究了使用伊利石粘土生產出陶瓷製品，Sedmale等研究了以伊利石、白雲母為原料生產陶瓷中高溫結晶相的形成。伊利石在陶瓷生產原材料中的比例對陶瓷的生產工藝性能具有重要的影響，由於伊利石鉀含量較高，因此增加伊利石含量會降低熔點，從而產生較高比例玻璃相和降低水吸附。高溫塑性變形、線性收縮隨著伊利石含量的減少而減少。同時，伊利石中含鋁、矽量較高，易形成鹼玻璃，抑制了多鋁紅柱石和方石英的形成，從而提高陶瓷製品的強度、化學穩定性及熱穩定性。大多數伊利石粘土礦中存在TiO2、FeO或Fe2O3等顯色劑，影響陶瓷製品的白度和質量，因此含量越低越好。陶瓷配料中，伊利石的工業指標是Al2O3≥26%，K2O≥4%，Fe2O3+TiO2<0.8%，白度65%。

由伊利石、蒙脫石、凹凸棒石組成的流變劑可以套用於新型陶瓷生產過程中孔體塗層的套用特性。在陶瓷工業，流變劑在給未加工的陶瓷體上施釉的過程中起著重要作用，伊利石流變劑可以調整釉料的成熟溫度及流動性能，增加釉漿的懸浮性。

化妝品和藥物

伊利石具有較高的陽離子交換能力和極細小的粒徑，用於化妝品可以吸收皮膚分泌物、毒素、油脂等。由於伊利石具有無毒、抗菌、除臭且可反射紫外線等特性，因此在化妝品中起到吸附重金屬和抗紫外線的作用。伊利石的pH值一般為6～7(接近人體的值)，耐酸耐鹼，化學性能穩定，礦物組分簡單，不含對人體有害的成分。

其他

伊利石、蒙脫石等粘土礦物可以吸附DNA、蛋白質等，因此可以作為DNA、蛋白質的載體，在基因治療方面得以套用。伊利石作為載體，具有無毒、安全的特點。伊利石與蛋白質可以形成複合物，在體內中性、鹼性環境下，蛋白石釋放出來，用來治療疾病。納米級的伊利石可作藥物載體，從而達到藥物的可控釋放，這在藥物套用方面極具開發利用價值。藥物的可控釋放，可以最大發揮治療效果，使藥物副作用最小化。藥物(主要是有機化合物)與伊利石之間主要是通過疏水作用、氫鍵、陽離子交換機製作用。

伊利石具有較好的化學惰性、電絕緣性、絕熱性等特性，因此還用來製備阻燃無紡布，套用於阻燃電力電纜、阻燃橡膠電纜等方面。

此外，由於天然伊利石粉末放射的遠紅外線能夠分解或除去各種食物釋放的臭味，同時能夠活化食物中的水分子，使保鮮，妨礙氧化，因此可以避免食物的變質。

存在問題

①由於伊利石成分多變，所以應該深入研究伊利石的提純工藝，充分提高伊利石原礦利用率；

②進一步的研究伊利石的獨特物理化學性質，完善提純工藝條件下，積極開發新產品，對伊利石進行深加工,向超純、超細方向發展；

③伊利石為原料製備功能性納米填料，將在新型陶瓷、高級紙張、塑膠、橡膠、化妝品方面發揮重要作用；

④伊利石具有抗菌等作用，應進一步開發其在藥物方面的套用。