气流分级(Air classification)被广泛地应用在从天然薄片矿物矿石中 分离出除了所述薄片矿物之外的矿物成分。然而，由于分级准确度不足， 依照特殊比重上分离具小差别的成分以及从其吸附在所述薄片矿物上的 粉状成分中的分离是困难的，且因此被限制。
湿式分离法中成分的分离是基于沉淀速率差异或者它们在液体中是 否可飘浮，其适用在分离像是粉末物质及于液体中的低比重物质，例如木 片。然而，依据此方法，从除了薄片矿物(像是粒状和块状矿物成分)之 外的物质中分离薄片矿物是困难的，且分离因此而被限制。此外，由于在 分离后必须执行干燥，所述方法复杂而不利地导致成本增加。
例如：已经提出了一种用以使用风动工作台(air table)从碎纸机 (shredder)绒毛(fluff)中分离铜线的已知方法和设备以再循环所述被分 离的铜线(参考专利文件1)。已经提出了一种基于使用风动工作台的比重 的差异而分离废料(waste)比重分离设备(参见专利文件2)。已经提出 了一种比重分离设备以从包含像是玻璃、塑料和碳块的外来物质的工业废 料中分离出像是铜线的可用材料(参见专利文件3)。
专利文件1：日本专利公开申请特开平第11-347529号。
专利文件2：日本专利公开申请特开第2002-136942号。
专利文件3：日本专利公开申请特开平第10-314675号。
蛭石(Vermiculite)为一种薄片矿物，广泛应用在工业材料、建筑材 料、农业和园艺材料及其类似物。然而，蛭石具有包含微量石棉的高度可 能性。因此，日本厚生劳动省(Ministry of Health，Labour and Welfare)劳 动基准局(Labour Standards Bureau)产业安全健康部(Industrial Safety and Health Department)化学危险控制课(Chemical Hazards Control Division) 发布的第0828001号公告“天然矿物中分析石棉成分的方法”以严格控制石 棉成分。
仅在南非共和国的帕拉博拉(Palabora)矿区会预先实施钻孔，且仅 有无石棉污染可能性的区域被采矿。然而，这个方法不能用在中国和其它 国家的小规模矿区。因此在目前情况下，包含有微量石棉的蛭石会输入日 本。

本发明的第一目的是提供一种无石棉高纯度天然薄片矿物，其是从作 为工业材料的天然矿石(天然薄片矿物矿石)中分离而取得，除了薄片矿 物之外的矿物成分以及包含在所述矿石中的石棉为杂质。
本发明的第二目的是提供一种容易制造无石棉高纯度天然薄片矿物 的方法。
为了解决上述问题，本发明的第一方面提供一种无石棉高纯度天然薄 片矿物，其特征在于所述无石棉高纯度天然薄片矿物从包含有作为杂质的 石棉的天然薄片矿物矿石中分离，且所述无石棉高纯度天然薄片矿物基本 上不包含石棉及基本上不包含除了所述薄片矿物之外的矿物成分。
本发明的第二方面提供根据第一方面的所述无石棉高纯度天然薄片 矿物，其特征在于所述薄片矿物是蛭石和/或云母(mica)。
本发明的第三方面提供一种无石棉高纯度天然薄片矿物的制造方法， 其特征在于：粗糙地破碎包含有石棉的天然薄片矿物以制备出包含仅具有 所述薄片矿物的薄片材料、具有除了包括石棉的所述薄片矿物之外的矿物 的块状材料和/或具有所述薄片矿物的其它块状材料、以及粉状石棉的第 一混合物；将所述第一混合物过筛以制备出具有控制在预设可分级范围的 粒径的第二混合物；以及使用比重分离设备分离所述第二混合物为仅具有 所述薄片矿物的所述薄片材料、具有除了包括所述石棉的所述薄片矿物之 外的矿物的所述块状材料和/或具有所述薄片矿物的所述其它块状材料、 以及所述粉状石棉。
本发明的第四方面提供根据所述第三方面的制造方法，其特征在于所 述比重分离设备为风动工作台。
本发明的第五方面提供根据所述第四方面的制造方法，其特征在于： 将所述第二混合物通过向上流动的风供应到倾斜透气层状振动体的倾斜 表面；让所述薄片材料沿着所述倾斜表面在重力作用下而向下移动而通过 所述风的浮力飘浮，以便所述薄片材料从所述第二混合物中分离；让不会 通过所述风的浮力而飘浮的所述块状材料通过所述振动的作用而沿着所 述倾斜表面向上移动，以便所述块状材料被分离出；以及通过由所述透气 层状振动体的向上流动的风而使包含有石棉的粉状矿物成分从所述第二 混合物中分离并向上传送，以便收集所述粉状矿物成分。
本发明的第六方面提供根据所述第三至第五方面中的任一方面的制 造方法，其特征在于进一步以水清洗所述分离出的薄片材料。
根据本发明的所述第一方面中的所述无石棉高纯度天然薄片矿物，其 特征在于所述无石棉高纯度天然薄片矿物从包含有作为杂质的石棉的天 然薄片矿物中分离，且所述无石棉高纯度天然薄片矿物包含有基本上不包 含石棉以及基本上不包含除了所述薄片矿物之外的矿物成分。
所述薄片矿物显示出以下的有益效果。所述薄片矿物具有高度安全 性，因为其基本上不包含石棉以及基本上不包含除了所述薄片矿物之外的 矿物成分。由于所述薄片矿物的纯度是高的，因此可以改善其产量。因此， 所述薄片矿物安全地应用在各种应用中。
本发明的所述第二方面提供根据所述第一方面的所述无石棉高纯度 天然薄片矿物，其特征在于所述薄片矿物是蛭石和/或云母。
所述薄片矿物显示出以下的有益效果。所述薄片矿物具有高度安全 性，因为其包含有基本上无石棉和除了蛭石或云母之外的基本上无矿物成 分。由于所述薄片矿物的纯度是高的，因此可以改善其产量。因此，所述 薄片矿物安全地应用(如高纯度蛭石或高纯度云母)到各种应用中。
本发明的所述第三方面提供一种无石棉高纯度天然薄片矿物的制造 方法，其特征在于：粗糙地破碎包含有石棉的天然薄片矿物以制备出包含 仅具有所述薄片矿物的薄片材料、具有除了包括石棉的所述薄片矿物之外 的矿物的块状材料和/或具有所述薄片矿物的其它块状材料、以及粉状石 棉的第一混合物；将所述第一混合物过筛以制备出具有控制在预设可分级 范围的粒径的第二混合物；以及使用比重分离设备分离所述第二混合物为 仅具有所述薄片矿物的所述薄片材料、具有除了包括所述石棉的所述薄片 矿物之外的矿物的所述块状材料和/或具有所述薄片矿物的所述其它块 状材料、以及所述粉状石棉。
所述制造方法表现出了可以从包含有石棉的天然薄片矿物矿石中容 易制造出无石棉高纯度天然薄片矿物的有益效果。
本发明的所述第四方面提供根据所述第三方面的所述制造方法，其特 征在于所述比重分离设备为风动工作台。
所述制造方法表现出了附加的有益效果，其是无石棉高纯度天然薄片 矿物可以在低成本下更容易地从包含有石棉的天然薄片矿物矿石中分离 出。
本发明的所述第五方面提供根据所述第四方面的所述制造方法，其特 征在于：将所述第二混合物通过向上流动的风供应到倾斜透气层状振动体 的倾斜表面；让所述薄片材料沿着所述倾斜表面在重力作用下而向下移动 而通过所述风的浮力飘浮，以便所述薄片材料从所述第二混合物中分离； 让不会通过所述风的浮力而飘浮的所述块状材料通过所述振动的作用而 沿着所述倾斜表面向上移动，以便所述块状材料被分离出；以及通过由所 述透气层状振动体的向上流动的风而使包含有石棉的粉状矿物成分从所 述第二混合物中分离并向上传送，以便收集所述粉状矿物成分。
由于已通过由所述透气层状振动体的向上流动的风而使其从所述第 二混合物中分离并向上传送的包含有石棉的所述粉状矿物成分，可以被收 集和移除，因此所述制造方法表现出了附加的有益效果，其是无石棉高纯 度天然薄片矿物可以在低成本下更容易地且更确实地从包含有石棉的天 然薄片矿物矿石中分离出。
本发明的所述第六方面提供根据所述第三至第五方面中的任一方面 的制造方法，其特征在于进一步以水清洗所述分离出的薄片材料。
例如：吸附到被分离出的所述薄片材料的表面的粉状石棉和包含有石 棉的粉状成分可以由水清洗而移除。因此，所述制造方法表现出了附加的 有益效果，其是无石棉高纯度天然薄片矿物可以在低成本下更容易地且更 确实地从包含有石棉的天然薄片矿物矿石中分离出。
附图说明
图1图示了使用在本发明的风动工作台的示例。
图2是显示了混合物、重量部分和收集到的灰尘的X射线衍射的结果。

描述将赋予了参照附图的本发明的细节。
图1表示使用在本发明的风动工作台的示例。
如图1所示，用于本发明的所述风动工作台1配置为包括：多孔透气 层状振动体6具有目的是以倾斜角度α倾斜而形成的边坡(side slope)3 以及目的是以倾斜角度β倾斜的从所述边坡3的末端延伸的端坡(end slope)4所定义出的一个双向倾斜下降表面。所述透气层状振动体6具有 来自原料混合物馈送的进料口2以及出口5。通过所述透气层状振动体6 的向上流动的风的浮力而飘浮的薄片材料是通过所述端坡4的侧边部分的 轻侧(light-side)A的所述出口5而排出。包含有除了石棉和/或具有所 述薄片矿物的其它块状材料的矿物的块状材料是不会被所述风的浮力所 飘浮且由通过重侧(heavy-side)B的出口而排出。
所述原料混合物为具有控制在预设可分级范围的粒径的第二混合物。 通过粗糙地破碎包含有石棉的天然薄片矿物以制备出包含仅具有所述薄 片矿物的薄片材料、具有除了包括石棉的所述薄片矿物之外的矿物的块状 材料和/或具有所述薄片矿物的其它块状材料、以及粉状石棉的第一混合 物以及将所述第一混合物过筛而制备出所述第二混合物。
过程特征是被传授给所述透气层状振动体6。所述过程特征包含有： 振动C是由振动马达(未显示)所产生且引起所述透气层状振动体6以横 向振动；以及由鼓风机(未显示)所形成的空气的向上气流D以便通过所 述透气层状振动体6而向上流动。所述向上气流D和所述振动C的协同效 应形成所述过程特征而容许基于颗粒形状和比重上的差异的所述第二混 合物的分离。
所述风动工作台1进一步包含集尘器7，其放置以便从上面覆盖所述 透气层状振动体6。所述集尘器7是用来收集从所述第二混合物中分离且 通过由所述透气层状振动体6的向上空气流动而向上传送的含石棉的细微 粉状矿物成分。
当所述风动工作台1以上面描述方式而配置并使用时，通过所述多孔 透气层状振动体6的空气流动的所述向上气流D的速率是被设定为基本上 相同于在所述第二混合物中的所述薄片材料的所述飘浮速率。所述第二混 合物从所述进料口2中被馈送且适当振动C被施加在所述透气层状振动体 6中。所述薄片材料在所述向上气流的影响下由空气所飘浮，且沿着所述 轻侧A而形成流动A的所述飘浮的薄片材料是在重力的作用下被传送。接 着，所述薄片材料从所述出口5的所述轻侧A中收集，于是所述分离可以 高精确度的进行。因此，可以获得包含有无石棉的高纯度天然薄片矿物。
具有除了包含有石棉的所述薄片矿物和/或具有所述薄片矿物的其 它矿物材料的矿物的所述块状材料是不会被空气的浮力而飘浮，且是在所 述振动C的影响下从所述第二混合物中分离。所述被分离的块状材料是沿 着所述轻侧A而从所述薄片材料的流动A中分离，且所述材料从所述进料 口2朝着所述重侧B沿着以角度β在宽度方向倾斜的所述倾斜表面而形成 流动B。接着，所述块状材料被倾斜地传送且从所述出口5的所述重侧B 中收集。因此所述分离可以高精确度的进行。
所述粉状石棉和粉状矿物成分是从所述第二混合物中分离且通过所 述透气层状振动体6的向上空气流动的所述向上气流D而向上传送。由于 所述粉状石棉和粉状矿物成分是由集尘器7而收集，他们不会与从所述出 口5的轻侧A中收集到的所述高纯度天然薄片矿物而混合。因此，可以更 确实地获得一种无石棉高纯度天然薄片矿物。
藉由使用已知的水洗设备(未显示)而以水清洗所述被分离和收集的 薄片材料，例如吸附在其表面上的粉状石棉和粉状矿物成分可以由水移 除。因此，可以确实获得一种无石棉高纯度天然薄片矿物。
在本发明中，包含有基本上无石棉的所述无石棉高纯度天然薄片矿物 是一种薄片矿物，其已经过由日本厚生劳动省劳动基准局产业安全健康部 化学危险控制课所发布的第0828001号的公告“天然矿物中分析石棉成分 的方法”所描述的方法分析而被证实为包含少于0.1的质量百分比含量的石 棉。
在本发明中，所述薄片矿物的示例包括有蛭石(vermiculite)、云母 (mica)和绿泥石(chlorite)。云母的示例包括有白云母(muscovite)、黑 云母(biotite)、金云母(phlogopite)、锂云母(lepidolite)以及水云母 (hydro-mica)。
在本发明中，所述矿物成分是除了包含有石棉的所述薄片矿物之外 的：像是具有温石棉(chrysotile)(石棉)和角闪石(amphiboles)(部分 石棉)的蛇纹石(serpentines)的材料中的其中之一或是其中一种或更多 种的混合物；像是包含有像是石英(quartz)、长石(feldspar)、辉石 (pyroxene)、磷灰石(apatite)、方解石(calcite)、白云石(dolomite)以 及橄榄石(olivine)的无石棉的材料中的其中之一或是其中一种或更多种 的混合物；或是含石棉的蛇纹石与具有包含有像是石英、长石、辉石、磷 灰石、方解石、白云石以及橄榄石的无石棉的材料其中之一的角闪石的任 一混合比例的混合物。
使用在本发明中且包含作为杂质的石棉的所述天然薄片矿物矿石是 产自南非共和国、中国、俄罗斯、美国、加拿大、澳大利亚、巴西、印度、 日本或其类似国家。所述天然薄片矿物矿石包含作为主要成分的薄片矿物 (例如：包含有基于所述矿石的总质量的大约30至80的质量百分比 (percent by mass)的含量的所述薄片矿物)，也包含像是石棉的杂质和除 了包含石棉的所述薄片矿物之外的矿物成分。
为了制造包含有基本上无石棉的本发明的所述无石棉高纯度天然薄 片矿物，首先包含有作为杂质的石棉的天然薄片矿石矿物由已知方法而粗 糙地破碎以便具有在筛网的可分级范围中的粒径。在此方式中，所述第一 混合物被制造出以包含仅具有所述薄片矿物的薄片材料、具有除了包括石 棉的所述薄片矿物之外的矿物的块状材料和/或具有所述薄片矿物的其 它块状材料、以及粉状石棉。
应用在本发明且应用在0.1毫米或更多的破碎粒径的粗糙破碎机的具 体示例包括有颚式破碎机(jaw crusher)、回转式破碎机(gyratory crusher)、 辊筒压碎机(crushing rolls)、冲击式破碎机(impact crusher)、粉碎机 (disintegrator)、圆锥破碎机(cone crusher)、辊式破碎机(roll crusher)、 锤磨机(hammer mill)、盘磨机(disk mill)、锥形球磨机(conical ball mill)、 管磨机(tube mill)、杆磨机(rod mill)、辊轧机(roller mill)、捣碎机(stamp mill)、轮碾机(edge runner)、双轴式轮碾机(fret mill)、振动磨碎机(vibration mill)以及冲击锤磨机(impact mill)。
在制备出所述第一混合物之后，具有在筛网的可分级范围中的粒径的 所述第二混合物被制备出。
更具体地，例如使用的控制粒径的以下六个范围为：0.25毫米至0.5 毫米、0.5毫米至1.0毫米、1.0毫米至2.0毫米、2.0毫米至4.0毫米、4.0 毫米至8.0毫米以及8.0毫米至16毫米。所述粒径可以被分为更多范围。
薄片材料的粒径在工业上通常是用10毫米或更小。
在所述天然薄片矿物矿石中为杂质的石棉在显微镜下具有似纤维外 形但在肉眼观察下具有块状或粉状外型。因此，术语粉状石棉适用在本发 明中。
接着，被制备出的混合物使用比重分离设备(specific gravity separation apparatus)执行干式比重分离(空气分离)或是湿式比重分离而分离为仅 具有所述薄片矿物的所述薄片材料、除了包括所述石棉的所述薄片矿物之 外的矿物和/或包含有所述薄片矿物的块状材料、以及包含有石棉的粉状 矿物成分。依照此规则而制造出无石棉高纯度天然薄片矿物。
当比重分离设备执行湿式比重分离而使用时，在分离之后必须执行干 燥步骤且也必须执行水处理。因此，较佳的是使用比重分离设备执行干式 比重分离(空气分离)。
执行干式比重分离(空气分离)的比重分离设备的示例包括有风动工 作台以及气动夹具(air jig)。
在本发明中，可以采用使用重力和/或惯性的气流分级或是使用离心 力的气流分级。
执行湿式比重分离的所述比重分离设备的示例包括有重介质分离设 备(heavy media separation apparatus)、夹具型(jig-type)重液分离设备、 槽式(trough-type)重液分离设备以及台型(table-type)重液分离设备。
前述的干式比重分离设备中，风动工作台具有简单结构且容易执行在 低成本下具有高精确度的无石棉高纯度天然薄片矿物的干式比重分离。因 此，风动工作台较佳使用在本发明中。
实施例
本发明将通过以下实施例而更详细的描述，但本发明并不限制在所述 实施例中，只要其不偏离于本发明的要点。
实施例1
天然薄片矿物矿石(块)包含有作为主成分的水云母和蛭石(薄片矿 物)且也包含作为除了所述薄片矿物的矿物成分的角闪石和蛇纹石，各个 包含有辉石、石英和长石的石棉成分，而所述天然薄片矿物矿石是使用辊 式破碎机粗糙地破碎的。随后，大部分的除了所述薄片矿物的所述矿物成 分经由气流分级移除以制备出第一混合物，而所述第一混合物过筛以制备 出具有0.5毫米至1毫米的控制粒径的第二混合物。
具有0.5毫米至1毫米的控制粒径的所述第二混合物被馈送到显示在 图1中的所述风动工作台(类型：V-135；日东电工股份有限公司的产品) 中。在下列情况中，接收强空气阻力的薄片材料(以下简称为轻量部分) 从所述出口5的所述轻侧A中收集到，以及接收弱空气阻力的块状材料(以 下简称为重量部分)从所述出口5的所述重侧B中收集到。此外，从混合 物中分离且经由空气的所述向上气流D而向上传送的粉状石棉、包含有石 棉的粉状矿物成分及其类似物(以下简称为收集到的粉状尘埃)藉由所述 集尘器7所收集。
(所述风动工作台的状态)
边坡的倾斜角度：5.5度
端坡的倾斜角度：7.5度
空气体积：8.0立方米
振动频率：600rpm(每分钟转数)
具有0.5毫米至1毫米的控制粒径的第二混合物(简称为混合物)、收 集到的轻量部分、收集到的重量部份以及收集到的粉状尘埃是根据日本厚 生劳动省劳动基准局产业安全健康部化学危险控制课所发布的第0828001 号的公告“天然矿物中分析石棉成分的方法”所描述的方法而经过X射线衍 射的。使用如下面所描述的测试方法测量各个样品的除了所述薄片矿物的 矿物成分的含量(质量百分比)。
结果总结在表1中，X射线衍射的结果显示在图2中。
表1


(X射线衍射的测量状态)
测量范围：2θ＝10.0至13.0度
管电压和电流：40kV，40mA
对阴极：铜
单色化(monochromization)：石墨单色仪(graphite monochrometer)
检测器：闪烁计数器
狭缝直径：光接收狭缝0.3毫米
发散狭缝1度
散射狭缝1度
测角仪(goniometer)的扫描速度：1/8度/分钟
在上述的测量条件下实施测量且石棉的X射线衍射波峰强度(计数) 来自所述综合强度(波峰面积)。
(测试除了所述薄片矿物的矿物成分的含量(质量百分比)的方法)
当水云母和蛭石被加热，他们会像手风琴(accordion)似的扩张且增 加其体积。放置在标准筛网上的各个样品被加热而利用上述的反应作用来 扩张水云母和蛭石，且来自下面的风被施加在加热后的样品上以吹离较轻 的所述水云母和蛭石。剩下的物质(未被吹离者)被视为是除了所述薄片 矿物之外的所述矿物成分，且他们的质量百分比是基于所述样品的总质量 来决定。
如在表1与图2所示，石棉是在所述混合物、所述重量部分以及所述 收集到的尘埃中被检测出，且除了所述薄片矿物之外的所述矿物成分是大 于这些材料。然而，石棉并未在所述轻量部分中被检测出，这就是本发明 的所述薄片材料，且除了所述薄片矿物之外的所述矿物成分的含量在所述 轻量部分是小的。所述轻量部分被认为是无石棉高纯度天然薄片矿物。
本发明所述的无石棉高纯度天然薄片矿物是从包含有作为杂质的石 绵的天然薄片矿物矿石中分离得出，且其特征在于该无石棉高纯度天然薄 片矿物基本上不包含石棉以及基本上不包含除了所述薄片矿物之外的矿 物成分。所述薄片矿物表现出如下的有益效果。所述薄片矿物具有高度的 安全性，因为其包含有基本上无石棉和除了所述薄片矿物之外的基本上无 矿物成分。由于所述薄片矿物的纯度是高的，因此可以改善其产量。因此， 所述薄片矿物安全地应用在各种应用中。本发明的制造方法表现的有益效 果为无石棉高纯度天然薄片矿物可以更容易地从包含有石棉的天然薄片 矿物矿石中分离出。因此所述无石棉高纯度天然薄片矿物和其制造方法具 有高度工业应用性。