金成國，李珍

1.宜賓學(xué)院 材料與化學(xué)工程學(xué)部，四川 宜賓 644000;2.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢) 材料與化學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430074

引 言

電氣石(NaR3Al6[Si6O18][BO3]3(OH,F)4，R=Mg,Fe,Mn,Li,Al)礦物最早在斯里蘭卡(錫蘭)被發(fā)現(xiàn)，由于電氣石礦物的透明和顏色多變性，被古人作為寶石。1703年，原產(chǎn)于斯里蘭卡的電氣石被荷蘭人帶到歐洲，被以古僧伽羅(錫蘭)語命名為turmali[1]。由于電氣石晶體可以吸附細小的灰塵和草屑，又稱之為“吸灰石”[2]。1747年，瑞典科學(xué)家Carolus Linnaeus發(fā)現(xiàn)電氣石可以產(chǎn)生壓電效應(yīng)和熱釋電效應(yīng)[3]。1880年，法國科學(xué)家Pierre Curie和Jacques Curie證實了電氣石的熱釋電和壓電性能[2,4]。1989年，日本科學(xué)家Kubo發(fā)現(xiàn)了電氣石中存在的自發(fā)性永久電極[5]，就此帶來電氣石研究和開發(fā)的熱潮，拉開了電氣石作為工業(yè)礦物材料應(yīng)用的帷幕。

電氣石礦物材料是以天然電氣石礦物為主要原料加工、制備的具有特殊功能的材料。電氣石礦物材料主要包括超細電氣石粉和改性超細電氣石粉，以及以超細電氣石粉或改性超細電氣石粉為原料制備的電氣石陶瓷、電氣石纖維、電氣石涂料、電氣石復(fù)合材料等。

電氣石寶石主要以美觀性、耐久性、稀有性和無毒等屬性為主導(dǎo)，而電氣石礦物材料主要強調(diào)其功能屬性，如自發(fā)極化、熱釋電、紅外輻射和吸附性能等。電氣石礦物材料就是為了實現(xiàn)電氣石的某些功能性應(yīng)用屬性，將電氣石礦物按照人類的意志進行再加工，得到的一種功能性材料。

在應(yīng)用時，電氣石礦物材料主要以粉體形式出現(xiàn)，并根據(jù)需要可以將粉體加工成各種形狀的聚集體(如電氣石陶瓷)，或負載于其他材料上(如電氣石纖維)。制備電氣石礦物材料時，首先需要對電氣石原礦進行選礦提純，加工成純度滿足要求的粉體材料，并根據(jù)需要對粉體材料的表面進行修飾改性。

我國電氣石資源分布于25個省(市、自治區(qū))，主要產(chǎn)地有150余處，其中達到礦山開采規(guī)模的有80余處。據(jù)李賦屏等[6]估算，我國電氣石資源潛在儲量為數(shù)千萬噸以上。據(jù)盧宗柳和許仲威[7]估算，我國電氣石資源量超過億噸從總體來看，目前我國電氣石礦物材料的加工和應(yīng)用尚處于初級階段，極大地限制了電氣石礦物材料產(chǎn)品的高值化利用。為了改善這種處境，研究者們近年來主要通過開發(fā)新的用途與功能，拓展其應(yīng)用領(lǐng)域，使得電氣石礦物材料的利用價值得到提高，從而實現(xiàn)資源的高效利用。本文總結(jié)分析了我國在電氣石礦物加工和材料化應(yīng)用研究領(lǐng)域的進展情況，以期對該行業(yè)的發(fā)展提供參考。

1 電氣石礦物的加工

1.1 電氣石的選礦提純

電氣石礦物材料的功能屬性主要通過電氣石礦物體現(xiàn)，所以電氣石礦物的純度是電氣石礦物材料性能的保證。我國高品位電氣石資源儲量較少，主要產(chǎn)出的電氣石一般與長石、石英、云母、石榴子石等共伴生，因此采用適當(dāng)方法將其提純顯得尤為重要。電氣石資源開發(fā)利用程度高低，取決于電氣石礦物的含量，掌握先進的選礦提純工藝是重要因素之一。

由于電氣石與其共生的長石、石英的密度和電學(xué)性質(zhì)相近，選礦一般不適宜使用重選和電選，而多使用浮選和磁選。

電氣石中含多種陽離子，當(dāng)晶體表面與水發(fā)生接觸時，表面金屬離子解離或溶解，礦物表面羥基化，使表面帶負電荷，與陽離子捕收劑發(fā)生靜電吸附，表現(xiàn)出較強的可浮性[8-10]。采用適宜的藥劑，可把電氣石與石英、長石分離開來。Manser R M[11]研究了黑電氣石、鐵低鋰高的紅電氣石和鐵鋰含量相當(dāng)?shù)乃{色電氣石的可浮性。張開永等[12]對魯西柳家電氣石礦進行浮選，使用油酸作捕收劑，電氣石回收率可以達到98.27%。任飛等人[9]對內(nèi)蒙古赤峰的黑電氣石進行浮選，以100 mg/L的油酸鈉作捕收劑，在pH值為3.0～5.5時，電氣石表現(xiàn)出很強的可浮性，pH=5.5時電氣石的回收率達到96%；以500 mg/L十二胺作捕收劑，在pH值不大于8.2時，電氣石表現(xiàn)出很強的可浮性，pH=8.2時電氣石的回收率最高，達到97%。

黑電氣石屬于弱磁性礦物，長石和石英屬于非磁性礦物，利用磁性差異可以實現(xiàn)電氣石與長石、石英的分離，故采用磁選可以對黑電氣石進行提純。張華和徐星佩[13]采用濕式強磁選對陜西漢中品位為50%的電氣石貧礦進行處理，使電氣石純度提高到90%以上。任飛等人[14]采取二段磨礦—粗選—精選—掃選—中礦集中返回粗選的強磁選工藝流程，使內(nèi)蒙古赤峰黑電氣石純度由70%提高到95%以上。郭銀祥等[15]利用磨礦—濕式弱磁選—濕式強磁選粗選—精選—掃選—中礦集中返回球磨的工藝流程，將黑龍江低品位花崗巖型電氣石純度從13.43%提高到94.03%。王晟[16]采取磨礦—濕式強磁選方法，將某地花崗偉晶巖型黑色電氣石純度從53.91%提高到95.89%。劉玉林等[17]采用干法強磁選提純工藝，將廣西、江西、內(nèi)蒙古等三個地區(qū)的鐵電氣石、鐵鎂電氣石純度提高到90%以上。

電氣石礦物選礦提純方法中，浮選是一種常用方法，操作簡單，但是浮選廢水的處理會增加處理成本。磁選方法工藝簡單，流程易控制，生產(chǎn)成本低，但僅限于將黑電氣石與長石、石英等礦物分離，不適用于非磁性電氣石提純，且無法分離出云母等磁性礦物。因此，電氣石選礦提純需要浮選和磁選相結(jié)合，通過干法磁選、濕法磁選和浮選等聯(lián)合方法，得到純度較高的電氣石精礦。

1.2 電氣石的超細粉碎

電氣石礦物材料以粉體形式應(yīng)用時，大多數(shù)情況時都要求電氣石粒徑小于3 μm。電氣石超細粉碎是電氣石礦物材料應(yīng)用的基礎(chǔ)。經(jīng)過選礦提純的電氣石礦物經(jīng)過破碎、磨礦、篩分等工藝處理后，可以得到不同粒徑規(guī)格的電氣石粉。目前根據(jù)已開發(fā)電氣石粉體粒度不同，可分為普通電氣石粉、超細電氣石粉、納米電氣石粉。電氣石粉常見規(guī)格主要有100目、325目、800目、1250目、3000目、6000目不等，最細可達納米級。

王雪琴[18]、陳濤和李珍[19]使用攪拌磨超細粉碎新疆阿勒泰電氣石，以乙醇和聚丙烯酸鈉為分散劑，制備出粒徑為d97<3.0 μm、d90<1.8 μm、d50<0.5 μm的電氣石粉。鄭水林等[20]采用濕式攪拌磨超細粉碎陜西漢中電氣石，通過合理使用分散劑和研磨介質(zhì)，得到d50≤0.8 μm、d97≤3.0 μm的超細電氣石粉體。季理沅[21]結(jié)合濕法低速攪拌和高速攪拌結(jié)合的工藝，以陶瓷研磨介質(zhì)，在礦漿質(zhì)量濃度為(65±1)%，介質(zhì)填充率為65%～70%的條件下，得到粒徑為d50≤0.70 μm、d95≤2 μm的超細電氣石粉。

呼振峰[22]利用以氣流磨和攪拌磨為主體的超細粉碎中試線對新疆阿勒泰電氣石進行超細粉碎，分別從旋風(fēng)收料和布袋收塵得到粒徑為d50=3.390 μm和d50=1.961 μm的電氣石微粉。呼振峰和賈木欣[23]利用流化床式氣流磨生產(chǎn)電氣石粉生產(chǎn)粒徑由大到小的系列電氣石微粉，并且可以為濕法超細攪拌磨礦制備入磨原料。

利用干法超細粉碎電氣石，粒度可以達到很細，可以滿足應(yīng)用需求，但能耗大，生產(chǎn)成本較高，粉塵污染大，不適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，因此，目前電氣石超細粉碎以濕法粉碎為主。

1.3 電氣石粉體的表面改性

超細電氣石粉體作為填料已廣泛應(yīng)用于橡膠、塑料和纖維。但是，高分子基質(zhì)材料與電氣石的界面性質(zhì)相差較大，直接填充容易使材料出現(xiàn)性能下降和脆化等現(xiàn)象，因此十分有必要對超細電氣石粉體表面進行改性處理。電氣石粉體表面改性本質(zhì)是利用吸附、包覆等物理作用，或化學(xué)反應(yīng)、化學(xué)吸附等化學(xué)作用，將表面改性劑分散包覆在粉體顆粒表面。

杜亞利和丁浩[24]使用硬脂酸鈉對325目電氣石粉進行表面改性，改性電氣石粉體在煤油中的沉降時間達到450 s，分散性得到較大提高，表面疏水性提高。

劉瑄等人[25]使用硅油對魯西電氣石粉進行表面改性，在pH為9、溫度80 ℃、硅油用量為2.5%質(zhì)量分數(shù)的條件下可以達到70%的活化率。

岳同健等[26]分別使用鈦酸脂、硅氧烷與聚乙烯醇對電氣石粉進行改性，發(fā)現(xiàn)使用鈦酸脂作為改性劑時，電氣石粉親油性提高到28.6%，與PET具有很好的相容性。

項偉等人[27]在使用硅烷偶聯(lián)劑對納米電氣石粉進行改性的基礎(chǔ)上，以β-環(huán)糊精為包覆劑，采用共沉淀法制備β-環(huán)糊精包覆改性納米電氣石復(fù)合材料，并將其應(yīng)用在棉織物上。織物負氧離子釋放量為1.98×103個/cm3，5次水洗后保持率為 87.37%，具有較好耐水洗性能。

李夢燦等[28]使用十四碳烯琥珀酸酐對8000目電氣石粉進行表面改性，改性后電氣石粉的接觸角可達101.3°，濁度可達95.3 NTU，具有較好疏水性能。

王平等人[29]使用聚丙烯酸D3007對超細電氣石粉體進行表面改性處理，改性后電氣石粉體在水中的沉降時間由2.3 h提高到52.9 h，分散性得到較大提高。

安文峰等[30]使用硅烷偶聯(lián)劑KH-570對超細電氣石粉體進行表面改性處理，得到具有優(yōu)良疏水性能的改性電氣石，其接觸角為93°。

Yingmo Hu和 Xue Yang[31]使用span60對電氣石粉體進行表面改性，改性電氣石粉的活化指數(shù)接近100%，與水的接觸角增加到125°，在聚丙烯中的分散性明顯優(yōu)于未改性電氣石。

另外，聚羧酸鹽[32]、硬脂酸[33]、甲基丙烯酰氯[34]和鋁酸酯[35]等也被用作改性劑，對電氣石粉體進行表面改性，用于改善與高分子材料的相容性。

目前，電氣石粉體表面有機改性技術(shù)比較成熟。通過對電氣石粉體表面進行有機化改性，改善其與聚合物的分散穩(wěn)定性，有利于制備出更多功能性電氣石/聚合物復(fù)合材料，有利于拓寬電氣石的應(yīng)用領(lǐng)域。

2 電氣石礦物的材料化應(yīng)用

2.1 水處理

電氣石的自發(fā)極化特性使其周圍存在靜電場，并具有較強吸附性，可以有效地吸附溶液中金屬離子和酸根離子，并從電氣石表面結(jié)晶析出，從而凈化水體。因此，電氣石是一種較好的水體污染治理的環(huán)境材料，作為制備吸附劑的優(yōu)良原料，有著非常好的應(yīng)用前景[36-37]。

由于金屬離子難以進入電氣石晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)部，電氣石對離子的吸附主要表現(xiàn)為表面吸附。電氣石顆粒周圍存在靜電場，其表面吸附主要為絡(luò)合吸附和靜電吸附，并可以同時吸附陰陽離子，且吸附量不受離子交換量限制。在溶液中，電氣石晶體兩極分別聚集正負離子，離子在達到飽和吸附濃度后析出。

李珍等人[38-39]發(fā)現(xiàn)電氣石粉可以有效地吸附溶液中Cu2+、Zn2+、As3+和F-離子，從而凈化水體。其中，電氣石粒徑、用量、煅燒溫度和溶液pH值等條件會影響電氣石對離子的吸附效果。

冀志江等[40]在分析電氣石粉對溶液pH值的影響時，發(fā)現(xiàn)電氣石的電極性會對水溶液氧化還原電位產(chǎn)生影響，通過調(diào)節(jié)水溶液pH值趨近中性，使酸性溶液pH值增大。所以，通過電氣石電極性影響水溶液的氧化還原性，可以對污水進行處理。

曹寧等人[41]利用電氣石陶粒輔助芬頓反應(yīng)降解處理焦化廢水，發(fā)現(xiàn)在廢水可生化性方面，電氣石陶粒輔助芬頓反應(yīng)的效果顯著高于常規(guī)芬頓反應(yīng)。

袁敬敬[42]將電氣石粉體加入到PVA/PAM水凝膠中，制備PVA/PAM/TM水凝膠，對酸性品紅和氨氮廢水分別達到66.90%和72.91%的去除效率；采用硅烷偶聯(lián)劑對電氣石粉體表面進行處理，制備了PVDF/TMKH-550復(fù)合膜，對酸性品紅和氨氮廢水的去除率可分別達到85.11%和75.40%。

馮霞等人[43]以平均粒徑為350 nm的超細電氣石為改性材料，以聚偏氟乙烯(PVDF)膜為基膜，將電氣石采用真空輔助抽濾的方法固定到PVDF膜表面，制備出電氣石功能復(fù)合膜，改善了膜的親水性能和抗腐殖酸污染性能。水體經(jīng)過復(fù)合膜過濾處理，pH值從5.58提高到7.12，電導(dǎo)率從2.03 μS/cm提升到6.30 μS/cm，水質(zhì)得到了改善和凈化。

韋仲華等[44]以電氣石和竹炭粉為主要原料，黏土為輔料，制備了電氣石竹炭陶瓷復(fù)合材料。復(fù)合材料的粒徑為4～5 mm，比表面積為137.69 m2/g，平均孔徑為400～500 nm，對Cr6+表現(xiàn)出較好的吸附效果。

譚沖等人[45]利用電氣石與生物膜構(gòu)建的電氣石強化生物膜系統(tǒng)處理中藥廢水。中藥廢水在電氣石強化厭氧流化床(AFBR)反應(yīng)系統(tǒng)中處理160 d后，COD去除率和容積負荷分別為87.8%和5.34 kg/(m3·d)，生物膜產(chǎn)甲烷活性達到126.4 mL/(g·d)；中藥廢水在電氣石強化好氧流化床(FBR)反應(yīng)系統(tǒng)處理35 d后，COD去除率達到90.3%，容積負荷達到1.4 kg/(m3·d)。中藥廢水經(jīng)過AFBR和FBR兩級處理后，可以達到《GB 21906—2008中藥類制藥工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的排放要求。

電氣石礦物材料在進行水處理時，利用電氣石顆粒表面靜電場對離子的吸附作用，可以有效降低水溶液中Cu2+、Zn2+、As3+、Cr6+等金屬離子，以及H+、NH4+、F-和有機物的含量。因此，電氣石礦物材料是一種具有較好應(yīng)用前景的水處理材料。

2.2 保健紡織品

空氣中負氧離子數(shù)量是評價空氣質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)之一，因為負氧離子可以降低空氣中灰塵及有害氣體含量?？諝庵械乃梢员浑姎馐娊?，從而提高空氣中負氧離子數(shù)量。此外，電氣石可以產(chǎn)生被人體吸收的紅外輻射，產(chǎn)生熱效應(yīng)，使人體局部組織溫度升高，血管得到擴張，加速血液流動，改善局部血液循環(huán)，起到保健理療功效[46-50]。因此，可以將電氣石用于紡織品制造，制成具有保健功能的服裝服飾。

20世紀90年代，日本開始以電氣石為主要原料生產(chǎn)負離子紡織品，利用后整理技術(shù)對天然纖維(如棉、羊毛)進行負離子改性處理。將含有超細電氣石粉的處理液使用浸軋和烘燥等工藝固定附著在織物表面，使織物具有負離子功能[51]。使用5～15 μm電氣石粉、陰離子分散劑、黏合劑和水配制的處理液，對毛毯進行負離子改性，經(jīng)過處理的毛毯具有良好的負離子發(fā)生效果。

在國內(nèi)，電氣石保健紡織品的主要研究方向集中于人造負離子纖維[52]。姚榮興[53]將超細電氣石粉加入PET母料中，通過熔融、拉絲等工藝，加工成含電氣石微粒的負離子PET紡織纖維。河南新鄉(xiāng)白鷺化纖集團也成功開發(fā)出長絲、短纖兩大系列的負離子功能纖維產(chǎn)品[54]。

金玲[55]將平均粒徑小于0.5 μm的超細電氣石粉改性后，充填進丙綸中，制備成含電氣石粉的母粒，經(jīng)拉絲形成含有電氣石的纖維。纖維中電氣石含量為30%，對氨的吸附率達到70%。

胡應(yīng)模等[56]將改性電氣石粉與苯乙烯、乙酸乙烯酯進行共聚合，得到含電氣石的聚合物，并利用濕法紡絲技術(shù)加工出具有較好韌性的電氣石功能纖維。

電氣石礦物材料作為保健紡織品應(yīng)用時，超細電氣石粉體被附著在纖維表面，或添加進纖維中，導(dǎo)致電氣石添加量處于一個較低水平，會影響到織物的負離子發(fā)生量，進而影響到織物的保健功效。提高織物中電氣石含量，是電氣石礦物材料應(yīng)用在保健紡織品領(lǐng)域必須解決的問題之一。

2.3 涂料添加劑

電氣石礦物材料可以作為添加劑應(yīng)用于負離子涂料。添加有超細電氣石粉的涂料可以滿足一般涂料對色感、質(zhì)感和耐擦洗等方面的要求，還可以釋放一定濃度負離子，起到一定的滅菌功效[57]。部分日本和韓國生產(chǎn)的負離子涂料已在國內(nèi)銷售，其價格遠高于普通涂料。

金宗哲等[58]從材料和設(shè)備工藝著手進行研究，開發(fā)出一種居室用負離子涂料。這種負離子涂料的不同之處在于同時添加了電氣石和稀土。帶有電極性負離子材料容易和其他材料發(fā)生相互作用，導(dǎo)致電氣石粉分散不均勻，發(fā)生團聚現(xiàn)象。稀土可以分散隔離負離子材料的電極，也可以協(xié)同產(chǎn)生負離子，進一步提高了空氣中負離子濃度。同時，稀土離子存在變價現(xiàn)象，同時具有氧化性和還原性，會與水分子電離產(chǎn)生的氫離子發(fā)生反應(yīng)，形成一個循環(huán)反應(yīng)過程，進而實現(xiàn)長期釋放負離子的效果[59]。

另外，在遠洋船只船身的防護涂料中加入一定量超細電氣石粉，可以有效吸附海水中的陰離子，還可以借助水的電解形成單分子膜，阻止貝類、藻類等海洋生物附著在船體上生長，一定程度上避免了有害涂料的使用對海洋生態(tài)環(huán)境的破壞[60]。

李同信等[61]在水性氟樹脂乳液中加入質(zhì)量分數(shù)0.5%的納米級超細電氣石粉，制備出一種室內(nèi)用負離子水性氟涂料。涂料的負氧離子釋放量達到4 700 ions/cm3，紅外輻射發(fā)射率為0.92，對甲醛和氨的去除率超過70%，對苯的去除率為83.33%。

陳小燕等[62]利用硅烷偶聯(lián)劑KH-570對3 000目電氣石粉進行表面改性處理，作為填料添加到苯丙乳液中，采用原位乳液聚合法制備出一種鋼結(jié)構(gòu)水性重防腐涂料。電氣石添加量為3%的涂料所得涂膜的綜合性能最好，力學(xué)性能提高，鉛筆硬度從B提高到2H，可以耐48 h中性鹽霧腐蝕。

電氣石礦物在作為負離子涂料添加劑時，涂料中超細電氣石粉體添加量同樣會影響到涂料的負離子發(fā)生效果，但是添加量過高則會影響到涂料的外觀和附著力。因此，需要進一步平衡負離子涂料的功能效果和結(jié)構(gòu)效果，在保證結(jié)構(gòu)效果的前提下，盡量提高電氣石粉體添加量，以提升涂料的功能效果。

2.4 光催化

TiO2是一種高活性光催化材料，具有良好的熱穩(wěn)定性和較強的抗光氧化性。但是，TiO2產(chǎn)生的光電子與空穴復(fù)合率高，光催化效率較低，影響了TiO2的工業(yè)化應(yīng)用。電氣石具有自發(fā)極化和紅外輻射性能，將電氣石與TiO2制成復(fù)合材料，不僅可以提高TiO2的光催化活性，還兼具兩種材料的優(yōu)點。

梁金生等[63]將超細電氣石粉加入到鈦溶膠中，制備得到復(fù)合溶膠，并在紫銅表面鍍膜，形成電氣石/TiO2復(fù)合薄膜。與單純的二氧化鈦薄膜相比，制得的復(fù)合薄膜對甲基橙的光催化降解能力提高約14%。

孫雙[64]利用溶膠-凝膠法制備電氣石/TiO2復(fù)合粉體，在600 ℃煅燒2 h的條件下獲得銳鈦礦型TiO2。當(dāng)溶膠中摻雜粒徑為0.47 μm、摻雜量為6%的電氣石粉時，復(fù)合粉體的熒光發(fā)射強度最低，光催化降解甲基橙的效果最好。

韓銅楹[65]采用溶膠-凝膠法制備電氣石/TiO2溶膠。當(dāng)電氣石摻雜量為20%時，電氣石/TiO2復(fù)合材料對羅丹明B溶液表現(xiàn)出較好的光催化降解效果，氙燈光源照射60 min降解率達到98.7%。

電氣石/TiO2復(fù)合材料的光催化效果好，但溶膠凝膠法成本較高，尚處于實驗室研究階段，未見成功的工業(yè)化應(yīng)用實例。因此，簡化流程和降低生產(chǎn)成本是電氣石/TiO2光催化復(fù)合材料工業(yè)化應(yīng)用必須解決的問題。

2.5 燃油活化

電氣石在3～6.2 μm波段具有較高的紅外輻射發(fā)射率，該波段輻射有利于人體吸收，產(chǎn)生熱效應(yīng)，所以電氣石礦物材料具有保健理療功能。與此同時，還可以將電氣石礦物材料優(yōu)異的紅外輻射性能用于改善燃油燃燒效率。

燃油是由一系列烷烴、烯烴、環(huán)烷烴、芳香烴、多環(huán)芳烴和添加劑組成的液態(tài)混合物。研究發(fā)現(xiàn)[66-67]，燃油中C-C鍵共振可以吸收波長為3.2～3.6 μm輻射，C=C與C≡C鍵則分別吸收波長為4.4～4.7 μm與5.8～6.2 μm的輻射。燃油分子被紅外輻射材料活化處理時，吸收了紅外輻射材料釋放出的輻射，并將能量儲存于燃油分子內(nèi)部。當(dāng)燃油進入燃燒室后，存儲的能量會以爆炸動能形式釋放，進而提高燃油分子內(nèi)能，所以在燃燒時只需提供較小熱能就可打斷燃油分子中碳碳共價鍵，從而提高燃燒效率，改善動力性能。電氣石礦物材料在3～6.2 μm波段具有較高紅外輻射率，故利用電氣石礦物材料對燃油進行活化處理，可以提高燃油車的節(jié)能減排效果。

李珍等人[68]以水玻璃為激發(fā)劑，使電氣石粉體顆粒被硅氧化合物包覆交聯(lián)形成地聚物，制備的紅外輻射地聚物材料全波段紅外發(fā)射率提高到0.93，優(yōu)于純電氣石粉體(0.88)，具有良好的機械性能，適用性強。

梁金生等[69]將稀土元素添加到電氣石粉，經(jīng)600～1 000 ℃的熱處理加工成紅外輻射粉體，將其涂抹到燃油經(jīng)過的管道或容器的表面，可以實現(xiàn)節(jié)能的目的。

黃東[70]將超細電氣石粉分別與摻TiO2的Fe-Mn-Cu和Fe-Mn-Cu-Co尖晶石材料按照一定比例混合，分別選擇環(huán)氧樹脂、葡萄糖改性三聚氰胺樹脂和水玻璃作為黏結(jié)劑，制備成涂層材料，全波段紅外發(fā)射率分別達到0.75、0.80和0.83。柴油經(jīng)過復(fù)合涂層的活化處理，分子中相關(guān)基團振動吸收峰增強，隨著被活化的分子數(shù)目增多，柴油表面張力和黏度明顯減小。

電氣石礦物材料作為燃油活化材料應(yīng)用、將電氣石制備成地聚物或有機復(fù)合材料時，無機或有機黏結(jié)劑在一定程度上也會影響到材料的紅外輻射率。同時，粉末涂抹的方法在長期燃油沖刷條件下容易造成材料脫落。涂抹到燃料經(jīng)過的管道、容器表面的電氣石礦物材料與燃油的接觸面積小，接觸時間短，不利于充分發(fā)揮紅外輻射材料對燃油的活化效果。因此，有必要制備出高效、耐用的電氣石燃油活化材料，方能突顯出電氣石礦物材料優(yōu)異的紅外輻射性能。

3 結(jié)語

我國電氣石資源豐富，分布較廣，許多金屬和非金屬礦床中都伴生有電氣石礦物。但是，由于電氣石的深加工和利用程度不高，導(dǎo)致大量電氣石得不到高效利用。近些年來，在礦物材料加工和應(yīng)用研究的推動下，天然電氣石礦物加工和利用進程逐漸加速。在加強電氣石結(jié)構(gòu)、性能、加工和應(yīng)用研究的同時，還應(yīng)加大電氣石資源的開發(fā)和保護力度。電氣石礦物材料從簡單利用升級到精細加工和復(fù)合利用是經(jīng)濟社會發(fā)展的必然趨勢，對我國非金屬礦物材料的研究和應(yīng)用也具有極大的借鑒意義和指導(dǎo)意義。電氣石礦物材料未來的發(fā)展方向主要有以下幾個趨勢：

(1)電氣石選礦提純工藝技術(shù)水平的自動化和規(guī)?；?/p>

(2)低能耗、高效的電氣石粉碎技術(shù)和設(shè)備的研發(fā)。

(3)改性電氣石功能性填料在高檔橡膠、塑料、纖維和涂料中配方研究，推動高附加值電氣石礦物材料產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化。

(4)基于電氣石的紅外輻射性能的優(yōu)勢，開發(fā)具有人體保健功能或環(huán)境保護優(yōu)化功能的電氣石礦物復(fù)合材料的產(chǎn)品。