人造材料的优点和缺点（人造合成是向生态建材迈进的思路）

人造材料的优点和缺点（人造合成是向生态建材迈进的思路）生态建材是指有利于保护生态环境，提高居住质量及多功能的建筑材料。引言在生态建材领域里人造合成石应占主角的地位，并保持矿物形体并聚合是开物成务的善举。关键词合成石 生杰建材透闪石 透辉石 能量矿物新型板材轻质板材穿联制品净化环境

摘要。

采用滚圆自磨工艺对透闪石与透辉石同时进行卵石与精粉的生产、并用其卵石聚合生态产品；

采用曲折联动型与多层组合型成型设备，并用电气石等高能量矿物石粉作为填充料，制作具有净化环境效应的新型板材。

还用硅蓬土与沸石等制作轻质装饰板：用高聚物底层块与天然矿物表层块两者复合并串联的组合制品具有养生效应；

在生态建材领域里人造合成石应占主角的地位，并保持矿物形体并聚合是开物成务的善举。

关键词

合成石 生杰建材透闪石 透辉石 能量矿物新型板材轻质板材穿联制品净化环境

引言

生态建材是指有利于保护生态环境，提高居住质量及多功能的建筑材料。

在生态与绿色逐渐成为一种时尚的市场形势下，两大类人造合成石的技术优势已显现出退化的局面。我国地大物博在较珍贵矿物方面，诸如透闪石透辉石和硅质玉等矿物储藏方面尤为惊人及突出。现时的用其磨粉转化而作为配料的生产工艺，是采用多级破碎及磨粉设备加工成用于陶瓷、玻璃及微晶玻璃的石粉，再与其他矿物粉配合而绕结成装饰材料的做法，不论从何种角度看，这种非金属矿物的转化利用办法都是存在严重问题的。果用钟质矿物生产的人造大理石与硅质矿物生产的人造石英石，多年来的技术发展仅仅停留在用颜料变换花色的范畴，就其成型设备及工艺配方等还在意大利模式上转圈圈。

如何在新型的保健型生态建材产品上体现石材，尤其是人造合成石的固有优势，应该是石材行业重点研发方向，并尽快拿出生态产品的攻关项目。从现行所谓非金属矿的深加工技术来看，其干式分级工艺是对粉碎出的石粉在气流的挟带下进行分级处理，湿法生产是用球磨机先进行粉碎，再用单槽浮选机及化工助剂进行粗选、扫选而得到纤维状的精矿粉，但其非纤维状的石粉要作为尾矿排出要造成环境污染的问题。

透闪石是角闪石矿物的一种，并且其大多由透辉石在变质热液触变中形成，两者的含硅量均在58%左右，区别是透闪石的钙低镁高，透辉石是钙高镁低，前者较接近闪石玉（和田玉）、后者较接近翡翠。从这两类矿物的毛毡状隐晶结构与其丰富的微量元素及其荧光现象来看，完全具备含有较强电磁能量的条件，其缺陷仅仅是其存在结构不均匀与裂隙较严重的问题。如果将现行的磨粉与合成岗石两者的设备与工艺分别进行改进，既生产纤维粉料又生产玉石建材类的合成板材，则完全有可能在其滚圆自磨的加工中使两者分别存在的缺陷有所弥补，也能在矿物块度较小破坏的前提下发挥其净化与养生的效应。

1、综合工精粉与合成板的方案

采用劈裂开采、滚圆球磨以及生态合成石的配制方法，进行卵石聚合板的加工，并在其配料搅拌工序前插入浮选分级工序同时进行精粉加工。具体的生产工艺是：劈裂开采工序是用凿岩机在矿体上垂直钻出深度为60~120cm沿直线排列的若干深孔，再用液压站带多个劈裂器的组合设备进行同步性的液压劈裂，将其中荒料体积大于0.2m3的另外进行真空渗胶的板材加工；破碎筛分工序是用特制的锷式破碎机进行一级破碎，再用小型设备对6cm粒径以下的碎石进行2~100网目石粒的破碎，其特制的锷式破碎机要将其静锷板或动锷板改制成20cm的钢齿距，使其形成按设定尺寸有序分裂的条件，并将粒径较大的石块送至球赛工序：滚圆球磨工序是用矿石自磨原理而将常规使用的钢球全部取消，而用粒度（块度）为6~25cm的矿物加到转简式球磨机中，用水流或风力对形成的石粉进行携带及传输，在其石块接近于卵石状时便将粒径不一的卵石全部排出，而后加入下一批次的矿石块进行卵石与石粉的综合加工：浮选工序是用单槽浮选机、化工助剂、经精选、扫选流程得到600~2000网目的精矿粉，其中的尾矿回收工序是将浮选中逐段分离出的方解石与一定量的纤维粉经干燥处理后，回送至配料搅拌工序作为原料使用。

透闪石或透辉石的6~25cm外径的石块经球磨机的自摩擦加工后，其石块的致密或是玉化程度较好的部分，能在相互冲击与摩擦中存在下来，仅是其棱角受到磨损而成光滑的弧形。因此，其卵石体大多具有较好的玉质观感。这种卵石用小型切机分切成两半而用其切割面进行粘结的做法，能使墙面或园林路面产生很好的拼接装饰效果。闪石与辉石矿物碎石经滚圆加工后，确实有部分卵石属于较低档次的玉石范畴，用其拼接墙面装饰图案可谓适得其所。

2、生态合成石的配制方法

采用蛇纹石、蛇纹石玉、石英岩玉、透闪石、透辉石、珍珠岩、橄榄石、矽卡岩、叠层石、金红石、电气石 锗石 大理石及其上述伴生矿物中选择四种以上作为基料；所述的辅料是用基料矿物磨制的石粉 而用若干种配制混合而成，并将硅藻土与蛋白土磨制成的石粉作为辅料使用。整体的工艺方法为：采用质量分为70~90的基料、7~25的辅料和3~23的聚合料，经劈裂加工或破碎加工、砂料搅拌、真空布料、荒料成型或薄板成型的工序制成荒料或薄板，再经锯切研磨工序制成聚合板材。

采用曲折联动型碎石聚合成型装置，对块度（粒径）大于25cm的基料矿物进行合成的工艺步骤为：基料劈裂工序是用液压劈石机将矿物剪切成块度为6~30cm的近似正方形；砂料搅拌工序是用两台卧式双轴搅拌机，其中之一放置基料石块，另一台放置10cm以下块度的基料块，辅料及粘结剂，前者以1~3r/min的低速仅对大块度石料进行表面黏附树脂液的拌合，后者则在15~20r/min的高速运转中将小块石料、砂料及树脂搅拌成半黏半散状混合料：真空布料工序是在接近～01MPa的真空度下，利用位于搅拌机之下两条倾斜设置的布料器进行曲折形态且同步进行的布料，在两个卸料门开启与模筒往复运动中将块状材料与黏状料及时进行排放：荒料成型是用压制室底面装设的单台激振电机功率为2×10kW的4台振动器联合振动，对放置于其上的模箱用4×50Hz的频率及12~15min进行其促进黏性混合料充分渗透的下部振动；锯切研磨工序是荒料固化及脱模后，用组合绳锯进行12~30mm厚度的板材分切，再用常规的定厚、填补、加温、精磨设备完成具有密切叠垒效果的聚合板材的加工过程。

3、生态型轻质面砖的制备方法

目前已在涂料及墙面装饰等行业使用的硅藻土、沸石、高岭土、蛇纹石、蛋白土及玻化微珠，以其微孔结构及吸附性能，能够对居室产生十分有效的净化环境、保温与保湿的功效。有关矿物的生态特点是：硅藻土是生物成因的硅质沉积岩，其松散密度为0.3~0.5g/cm3孔隙率80%~90%，SiO2超过70%，其中空的硅藻体在长度上有20~40μm，可形成外形圆整的圆柱体；沸石的笼子状结构及天然造成的带负电使其具有生态效应，金属阳离子位于晶体构造较大并相互贯通的孔道中，阳离子可自由地通过孔道发生交换作用，并由其铝氧四面体的一个氧原子而产生电荷平衡；高岭土其黏土粒径分布在0.2~5μm，在其煅烧至500℃时便将其羟基和氧以水的形式脱出，形成了结晶很差的在碱的激发下具有胶凝活性的偏高岭土；明矾石是含有氢氧根的钾、钠、铝硫酸盐矿物，具有强烈的热电效应、常与石英、蛋白石及黏土矿物共生；蛇纹石类矿物表面有大量的活性键，具有高表面能，化学及生物活性，其放射性微量元素产生空气电离、对水分子产生电离而释放较多的负离子，并有其偶极矩变化与物相种类增多导致红外活性基因增多及远红外发射率提高：玻化微珠是用珍珠岩及松脂岩矿石破碎成粒径在0.5~1mm的矿粒，在电炉加热方式下膨化、使颗粒表面熔融、气孔封闭，而生成内部为蜂窝状的微珠。

轻质面砖的制备方法是：矿物粉碎工序是将上述矿物三种以上矿物破碎成40~200网目的砂粒；配制混合工序是将砂粒、包括玻化微珠的辅料、粘结材料一般按45:35:20的质量比混合，再将混合料与水按1:0.35的质量比共同搅拌，其中的粘结材料是由硅酸钠水溶液与偏高岭土按1:1质量比配成，还在其中加入氢氧化钠助剂及微量颜料；分层布料工序是用边框可拆卸的模箱并在其中垂直排列20片2~4mm厚度的锰钢板制成的模板的组合成型设备，将搅拌成的两种色彩的混合料以每层2~10mm厚度交替地分布于模板之间的空隙中，同时用喷涂液态颜料的器具制作曲线纹理；组合成型工序是用振动台进行2~6min的下部振动，经常温固化后，采用先吊离边框再逐片剥离模板方式进行脱模。其后用研磨设备进行亚光面的处理及方砖切割，制成密度接近1.0g/cm3外观为纹层砂岩的墙面用装饰方砖。

4、能量矿物制作串联制品

透闪石中的阳起石是具有温肾壮阳功能的中药材，透辉石接近硬玉的成分也有疏通血气的功效，但其保健性能只能在与人体近距离接触，尤其在加工成生活日用品时才能充分发挥而产生相得益彰的价值。采用高能量矿为作为填充料并与高聚物混合后，对基体小方块进行周边与底面涂刷构成的复合层，能够较彻底解决天然矿石易碎裂与裂隙矿物不能利用的重大缺陷，也使其基体保健性能较低的不足有所改善。

一种玉石与养生矿物制作串联制品的方法，是将制作生态合成石所用的基料矿物先锯切成厚度为4~12mm厚度的表层板，再分切成边长为1~6cm的表层方形块：采用电气石、锗石、蛇纹石等电磁能量较强

的矿物制成10~60网目的砂粒和200~1000网目的石粉，其中石粉中电气石的重量不低于30%；按照重量比1:2~4:4~10的比例取高聚物、石粉和石粒搅拌成混合料，并用小型振动设备将其压合成厚度为6~10mm的底层板：用高聚物将表层方形块与底层板经复合工序制成双层聚合体，在其复合前先将底层板锯成的底层方块上平行刻出两个槽口，由此预制出两个小孔：用直径为1~2mm的细绳将双层复合体按设定图案进行行间错位的串联而成坐垫、靠垫等日用品。

5、能量矿物石粉用作岗石填充料的分析

闪石与辉石两类矿物都是晶粒细小的隐晶结构，在其受高能量电磁波照射或加热时，矿物内部的晶格及元素会吸收能量而后释放出来。如果在这些矿物卵石与碎石中，再以填充料形式加入电气石、明矾石、蛋白石、锗石、硅胶、海泡石、蓝晶石等能量较高矿物磨制的石粉，则能使其合成产品具有一定的净化环境性能。对于现行的人造石英石与人造大理石，仅将其填充所用的石英粉或钙粉部分替换为能量矿物粉，也能以其一定的生态效应使其合成产品上升到较高层次。

电气石在粘结剂中的配加量在5%左右时便能产生红外法向发射率大于86%与负离子释放个数大于1500个/cm3的特性，在其颗粒周围存在静电场，永久性自发极化效应，其粒径应该大于0.05μm，这样才不会破坏电气石的晶格；锗是第32号元素，其远红外发射量为92.1%，波长8~10μm，其矿石粉具有防止老化，促进细胞再生及激活人体免疫系统的功能；蛋白土是一种非晶质的硅质矿物，具有较发达的纳米级微孔，用其作为高聚物的填充料具有独特的优势，在起到增韧作用的同时还能产生较高参数的负氧离子，从而产生较显著的净化环境性能。

人造大理石与人造石英石不论是采用有机高聚物或是无机材料作为粘结材料，都有配加能量较强矿物细粉作为填充料的条件，在用高岭土及水玻璃或白水混为无机粘结材料时，可以将其填充料的颗粒直径适当放大而不影响其合成产品的强度。客观地说，采用透闪石的纤维粉，或是高能量矿物粉作为填充料，与人造合成石行业相近的陶瓷、塑料及涂料行业要较我们在新材料采用方面更为积极主动，也更为超前。在原有的采用纯石英或钙粉为填充料的成型中，部分或全部用高能量矿物石粉进行替换，是一种既不改变成型设备，又能使其产品进入生态建材领域的可行方案。

6、综述

中国的地大物博在高能量矿物方面更有所体现诸多闪石、辉石、硅质玉等以万吨为单位的丰富储量可谓是天赐尤物，还有大量的电气石、锗石及明矾石等适宜作合成岗石填充料的矿物。闪石辉石类矿物的滚圆自磨工艺、卵石聚合板、无机聚合板、复合块地串联制品和轻质装饰板的生产使其能够形成多种生态产品系列。在能够进行密叠合成的双搅拌曲折布料的成型设备，能够消除复合板固化中变形应力的多层组合设备以及用弹簧平衡真空拉力的压板设备方面已做了大量的前期准备及试验工作。为提高珍贵矿物的观赏水平，一种钻孔注胶及胀裂开采方法在矿山开采与裂隙荒料利用方面也有其实用价值，也因此实现了真正意义上的原构聚合。三种成型设备及四种成型聚合工艺，我们以甘肃敦煌玉为原料进行了相关的试验研究，七项技术均已取得中国发明专利权。在现有两类人造合成石的基础上，利用我国特有的矿产资源优势迅速向生态与保健产品方面转变，并以此在合成石领域一举改变一直是国外公司进行技术垄断的局面。在新兴的生态建材领域设法聚精会神而由人造合成石占主角地位，应该是中国人造合成石领域技术人员的历史使命，设法保持玉质或接近玉质矿物的形体并聚合成材，应该是一个很好的善举。

参考文献

1.刘建平生态合成石的配制方法.2013103216758，中国专利局

2.刘建平.生态型墙面装饰粉料及轻质面砖的制备方法，201305116758，中国专利局.

3.刘建平一种钻孔注胶式开采加工裂隙石料的方法201310030322中国专利局.

4.刘建平.曲折联动型碎石聚合成型装置.2013100963870

5.刘建平.多层组合型真空石材成型装置.2011103159887，中国专利局.

6.刘建平一种弹簧支撑型石英石成型装置2012103055755中国专利局.

7.刘建平.一种玉石与养生矿物制作串联制品的方法。2012102516415，中国专利局

全文完

刘建平 山西省五台县经贸局 《石材》2016年2期

END