玉石类碎石的综合利用及其价值

摘要

对玉石、玛和水晶的成份及成因进行了分析:对裂隙大板的真空浸胶工艺和玉石聚合板的生产提出了方案:专用的电磁成型设备完成了样机试验:利用玉的养生性能制备养生型产品具有市场前景。

关健词

玉石 玛瑞 水晶 真空浸胶 玉石聚合板 养生产品

前言

中国素有“玉石王国”的美称，玉器伴随着中华民族至少走过了7000年的历程。近年来在建材市场上出现高价位的玉石板材，均是缅甸、巴基斯坦等国出产的称为青玉、彩玉等玉石材料。从其可用普通车床切削而制备花瓶之类的工艺品来看，其摩氏硬度约在5度左右。我国的界于玉石与硅石之间的其透明度与色彩俱佳的矿物是很广泛的，但其高石英含量决定的脆性与其结构裂隙，使其很难批量锯切出天然的装饰大板。例如，甘肃的敦煌玉，采用圆盘锯慢速锯切时也会产生火花飞溅的现象，并且其较多的裂隙结构使其出材率也很低。

玉石与近于玉石的矿物，富含微量元素，还带有负离子效应与微弱的电磁场等明显的养生功效。设法将这些半玉半石英且大多数为碎块的矿物进行萃聚性的合成而作为装饰板材，方能使其有效地转化利用，也会以其硬质与大花的特点较现行的岗石与石英岗石具有更高的使用价值与市场价值。为了充分利用其直观的美感与潜在的养生性能，我们有必要对玉石类矿物的化学与物理性能进行深入的研究，并相应地研发专用的成型设备与其生产工艺。

1.玉石、玛和水晶的成因分

一般地讲，玉石有狭义和广义之分。狭义的玉又可分为硬玉与软玉两类。硬玉主要由钠和铝的硅酸盐矿物组成，摩氏硬度为6.75～7.0，比重3.2～3.3，常隐晶致密状，由细纤维状微晶交织而成。最为常见的硬玉就是翡翠。以和田玉为代表的软玉是指由透闪石和阳起石组成的微晶集合体，摩氏硬度6.0～6.5，比重2.55～2.65，其Si02成份在58%左右。而从广义上来讲，玉石就是“温润而有光泽的美石”。它还包括近似玉但严格来说不是玉的玛瑶、水晶等。

翡翠的主要组分矿物可分为:以辉石为主矿物;以闪石为主矿物;以长石为主矿物;以石英为主物。硬玉(Jadeite)的化学成份为NaALSi206并含少量的Ca、Mg、Fe、Cr、Mn、Ti、S等。对于自然界翡翠的形成目前的说法是:其一是岩浆在高压条件下侵入到超基性岩中的残余花岗岩浆的脱硅产物;其二是板块碰撞产生的压扭性压力和低温作用下，钠长石变质而成:其三是花岗岩脉淡色辉长岩脉在钠的化学势高的热水溶液作用下发生交代而成;其四是由近硬玉硅酸盐熔体结晶而成。因此，翡翠质量的优劣就必然与其矿物组分之间的结合方式、结合紧密度、颗粒度等密切相关。

玛瑙为Si02隐品质集合体。玛形成是二氧化硅胶体溶液分期沿岩石的空洞或裂隙填充所形成的同心层或平行层纹状矿物。摩氏硬度7～7.5，相对密度2.65，玻璃状光泽。在其生长过程中，带色离子化合物(如赤红为、蓝色为、紫色为、翠为铬镍矿物)被裹组沾带，凝固成五彩缤纷、千万化的玛。

水晶是Si02的结晶体，纯净者无色，棉柳自然摩氏硬度7.0，密度2.66。水品与人体接触与摩擦时便可产生微弱的电磁场，这种电磁场能够使人体能量集中，令人感到身清气爽。水晶有三个方向的光轴，其光轴会产生一定的光、放光功能，一旦接触到人体的穴位，就会对穴位产生刺激和按摩作用。

甘肃的敦煌玉，其中的红色与紫色矿物的化学成份是:Si02为81%～98%;Ca为0.9%～3.5%;M为0.5%～2.2%;Fe为0.3%～0.93%;Cr为0.01%～0.03%;A1为0.02%～0.08%;Na为0.001%～0.017%;Ti02为0.02%～0.15%;S为0.02%～0.053%;Mn为0.01%～0.077%:Zn为0.002%～0.007%;K为0.03%～0.65%;Se为0.001%～0.002%;Sr为0.001%～0.002还含有Au、Ag等二十余种微量元案。该矿的化学成份及晶体结构有一定的特殊性，也有储量巨大及各种色彩俱全的优点。该矿的规模性开发，对合成石产业可能有较大的影响。

甘肃的祁连玉与酒泉彩玉，主要为蛇纹岩和蛇纹石化橄横岩，以绿色为主，由于所含矿物的不同，还火杂有红、黄、黑、紫等颜色。祁连玉质地细腻光滑，加之贯有石英脉，方解石等脉状体形成了清新淡雅或古色古香的观效果。

2.裂隙板材的真空浸胶工艺

对有透光性的玉石及彩色硅石，针对其结构裂源与其它裂隙的问题，设法将高分子材料渗透于其中而重新粘连，有可能在一定程度改变其难以成板的问题。我们在分层振动与分片组合的试验中，不仅使用常规的抽真空办法，还独特使用释放真空负压形成的气流冲击力，从而取消繁琐的压制器具而同样致密成型。该工艺的具体做法是:将锯切出的板材以垂直或水平方式排列于容器或模箱之中，用热风进行40～60℃温度的预热;将黏度较低且配加化工助剂的聚醒液以喷涂或涂刮方法对板材的两面分别进行厚度较小的处理，其低粘度树脂在国内有定型产品;对容器或模箱进行-0.1MPa的真空度的抽制，其后重复进行释故——抽制真空的循环而产生多次的气流冲击过程;送至固化箱或直接在模箱中以90～100℃的中温进行固化而完成微陈渗胶之间。其间，也可启动模箱下部的振动器以小振幅及高频率进行短时银动而促进胶液的流动。采用一种新额的分片组合成型机可以便捷地进行上述真空浸胶工作。

对于成组的板材尤其是薄板豫胶涉及到诸多的工艺问腼，其中的抽真空是胶液进人缝隙避免气体阻挡的前提条件，释放真空是在缝踪处于真空状态而两端面被胶液封闭时，突发性的释放真空必然形成气流冲击力而促进其胶液向内流动。胶液的配方要顾及其与硅质材料的粘接及加温固化，并要以较低的黏度与一定的温度利于充分的渗透。

3.玉石聚合板的成型方法

对于Si02成分为主体的矿石，用天然石材的开采与加工方法无法保证其成材率，其中的问题是其脆性导致的自身裂隙较多。如果将现行的合成岗石、复合板、文化石和实体面材等多种工艺进行组合、这种因裂隙开裂的碎板和矿山开采的碎石是完全可以案合成较高价值的合成产品。装饰石材讲究的是观赏性与耐磨性，在今后的发展中还要讲究其养生性，这些性能在综合多种新材料及新技术的合成中只会有所提高并且其市场价值较普通合成岗石要成倍的提高。

分片组合加复合是其基本思路。表层的组合要保证观感的艺术性与使用的耐磨性，基体的复合要保证产品的韧性与整体性，类似于彩色高硅矿物作为片状进行合成时，是不能用现行的人造石英石压板机进行薄板成型的，因为其脆性的薄片在此硬性压制的设备性能中必然会形成新的裂隙。我们依据电磁型成型装置发明专利技术，采用六组电磁激振器经传动杆分别联动压板的结构，具体用依次滞后60度电流角度的六节拍控制方式使得合成的激振频率为6×50H2，从而以轮动揉压方式进行聚合板的振动成型。还具有激振力可调节的功能，可满足玉石聚合板与人造石英石两种产品分别成型的需要。该拼接式的聚合成型工艺.利用基体料及修补液自然的渗透及真空力的促进作用不仅能实现薄片之间相互的粘接，还能对薄片自身的裂隙有效的修复，并使其产品的弯曲强度指标超过20MPa、密度指标超过2.5/cm3。

玉石聚合板的工艺流程如图所示:切片修边工序是将粒径为5～60cm的玉石及硅石用圆盘锯分切成6～12mm厚度的薄板，再用切机或水刀按设定的图案进行边缘修整;表层排布工序是在模板上依次排布其作为表层的玉石薄片，其相互间的缝隙宽度要基本致;缝隙填充是将配加铝粉的树脂基混合料对玉石板的裂院与相互间的缝隙进行填充，其中也可配加色彩一致的玉石粒或养生石粒;基体覆盖是将松散状的混合料或透明状的混合料以5～15mm的厚度，整面铺放一层而构成基体;真空抽放与揉压振动是在模板与双层料体传输至电磁型成型装置内进行整体聚合及成型，其抽制真空与释放真空的循环操作要重复进行若干次，激振频率要等于或大于100Hz，激振力要等于或大于压缩力;研磨成品要采用从磨到细逐步减小气压的控制方式，其抛光磨块的细度要大于2000目。在缝隙填充工序要对模板采取预加热而使其达到40℃以上温度，并在表层排布与缝隙填充中掌握其是萃聚而不是简单拼合的工艺技巧。

该专用成型设备同时具有生产透光板的功能，而且其基体层不采用现行的透光板完全是用树脂与铝粉混合液浇注而成的工艺。新型的玉石合成透光板须采用表层是玉石片且艺术性拼接，基体是玉石粒而用较少的高分子材料聚合，其成型中也要进行揉乐振动。分层振动与揉压振动两类成型设备在山西省榆次中集机械公司完成了样机的试验。

4.综述

大自然历经数亿年生成的玉及近于玉的矿物，是以硅为主体的多种成份集合并受多种作用力变质而成的结品体。玉是养人的，其裂隙形成的碎块同样具有较高的利用价值。为此采用的分片组合与分层振动的工艺方法正在进行研发，具有频率合成与揉压性能的电磁型成型装置的研制也取得了实质性的进展。在软质的岗石与硬质的石英岗石迅猛发展的形势下，玉石聚合产品有可能形成更高层次及更高价位的产品系列，也可能促进合成岗石技术的进步及变革。

参考文献

1、刘建平.玉石类碎石聚合板的生产方法 中国专利局.

2、郭颖,华义武,刘道荣. 中国艺术品收藏鉴定全集.吉林:吉林出版集团 2008.

作者：刘建平 山西省五台县经贸局 岳建一 山西省榆次中集机械有限公司 首发《石材》2011年1期 经作者授权转载。

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