Черный тальк – силикатный минерал с основным химическим составом Mg3(Si4O10)(OH)2. Благодаря графеноподобному органическому веществу, он имеет черный или серо-черный цвет. Он мягкий, обладает хорошими электроизоляционными свойствами и термостойкостью. Он устойчив к воздействию сильных кислот и щелочей, обладает сильным адсорбционным эффектом на жирах и обладает превосходной смазывающей способностью. После прокаливания его белизна может достигать 97%.
В настоящее время он в основном распространен в Гуанфэне, Цзянси; Цзюцзян, Цзянси; Капенг, Хунань; Пинъюань, Гуандун; Лучуань, Гуанси; Фэнду, Чунцин; и другие локации. Запасы только в Гуанфэне, Цзянси, превышают 1 миллиард тонн.
Химический состав черного талька в некоторых районах Китая (массовая доля/%)
| Источник | SO₂ | Al₂O₃ | Fe₂O₃ | К₂О | N₀O | СаО | МгО | TiO₂ | LOI |
| Цзянси Гуанфэн | 55.84 | 0.34 | 0.13 | — | — | 4.34 | 27.86 | — | 11.14 |
| Цзянси Цзюцзян | 61.56 | 5.86 | 2.58 | 0.57 | 0.14 | 2.32 | 17.16 | 0.19 | 8.89 |
| Хунань Хуацзе | 61.59 | 2.88 | 1.57 | 0.28 | 0.12 | 1.82 | 23.37 | 0.10 | 7.37 |
| Гуандун Пинъюань | 53.10 | 0.49 | 0.48 | 0.02 | 0.12 | 7.18 | 27.17 | 0.07 | 10.92 |
| Гуанси Учжоу | 57.56 | 1.03 | 0.42 | — | — | 1.18 | 28.21 | 0.07 | 10.86 |
| Чунцин Фэнду | 61.52 | 2.13 | 1.06 | — | — | 2.89 | 22.80 | — | 9.58 |
Черный тальк в основном используется в качестве наполнителя в керамике, резине, пластмассах, покрытиях и производстве бумаги. Исследования показали, что он также обладает уникальными свойствами в таких областях, как возобновляемые источники энергии, защита окружающей среды, медицина, антибактериальные вещества и тонкая химия. Он обладает потенциалом для создания продуктов с высокой добавленной стоимостью.
12 основных применений черного талька
1. Графеновые композитные материалы
Группа У Сяовэня использовала чёрный тальк в качестве сырья для изучения изменений фазового поведения при прокаливании или карбонизации при различных температурах и в различных атмосферных условиях. Затем они спекали прокаленные/карбонизированные продукты в качестве сырья для получения композитных материалов на основе энстатита, армированных графеном.
Результаты показывают, что после высокотемпературной обработки в атмосфере азота в тальковом порошке присутствует многослойный графен, что играет важную роль в повышении эксплуатационных характеристик композитного материала. По сравнению с композитным материалом, полученным из карбонизированного в атмосфере азота продукта, средняя прочность на изгиб композитного материала, полученного из прокаленного в атмосфере воздуха, увеличивается примерно на 10 МПа, удельное сопротивление снижается на порядок, а средняя теплопроводность увеличивается примерно на 6,2×10⁻¹ Вт/(м·К).
2 Материалы электродов
Фань Пэн и его коллеги использовали природный чёрный тальк в качестве сырья для извлечения и получения нового типа углеродного материала FC методом кислотной обработки. Они подвергли материал термической обработке при 500°C и 800°C соответственно, получив образцы FC500 и FC800.
В частности, после термообработки при 800 °C фторированные функциональные группы на поверхности углеродного материала полностью удаляются. Увеличивается количество структурных дефектов материала, снижается первая необратимая ёмкость и увеличивается электронная проводимость. В результате повышается эффективность первого кулоновского тока, улучшаются скоростные характеристики и циклируемость. Удельная ёмкость электрода FC800 при токе 0,1 С составляет 477 мАч/г, а его удельная ёмкость при различных скоростях выше, чем у коммерческого графитового отрицательного электрода. Его циклируемость также превосходит показатели электродов FC и FC500.
3 экологически чистых материала
Цинь Вэньли и его коллеги разработали композитные материалы на основе черного талька и NiTiO3, используя технологию in situ синтеза. NiTiO3 увеличил диэлектрические потери и улучшил характеристики поглощения электромагнитных волн материала. Характеристики поглощения электромагнитных волн были сравнены с характеристиками композитных материалов на основе черного талька и NiFe2O4, что расширило область применения черного талька для поглощения электромагнитных волн.
Полученный композитный материал на основе черного талька и NiFe2O4 демонстрирует хорошие характеристики поглощения электромагнитных волн. Под воздействием микроволн он демонстрирует сильный деградирующий эффект на трудноразлагаемые загрязняющие вещества, что еще больше расширяет область применения черного талька в деградации загрязняющих веществ.
4 специальных керамических материала
После высокотемпературного прокаливания основными фазами чёрного талька являются силикат магния и кварц, оба из которых обладают низкой диэлектрической проницаемостью. Поэтому ожидается, что чёрный тальк станет перспективной системой для создания недорогих керамических материалов с низкой диэлектрической проницаемостью.
Лю Цзычжэн и его коллеги использовали черный тальковый рудник Гуанфэн в провинции Цзянси в качестве объекта исследования и приготовили микроволновые диэлектрические керамические материалы на основе черного талька. Исследование показало, что черная тальковая керамика сосуществует с фазой энстатита MgSiO3 и фазой кварца SiO2. Плотность спекания и состав образца существенно влияют на микроволновые диэлектрические свойства керамических материалов. При температуре спекания 1325 °C образец демонстрирует наилучшие микроволновые диэлектрические характеристики с εr = 5,11, Qxf = 56782 ГГц и τf = -17,85 × 10⁻⁶/°C. Это исследование не только дает новые идеи для высокоэффективного использования черного талька, но и предлагает инновационные решения для керамических материалов, используемых в коммерческих микроволновых устройствах 5G.
5 фрикционных материалов
При использовании во фрикционных материалах он создаёт большое количество вторичных контактных поверхностей, непрерывно формируя точки контакта и уменьшая их изменения. Это значительно повышает стабильность коэффициента трения.
Шан Си и его коллеги изучали влияние его как стабилизатора коэффициента трения во фрикционных материалах на общую эффективность тормозных колодок.
Они разработали двухуровневый ортогональный эксперимент с тремя факторами (порошок кокса, искусственный графит и черный тальк) для оценки влияния антифрикционных наполнителей на характеристики трения.
Результаты показывают, что при высоких температурах синергия между чёрным тальком, коксовым порошком и искусственным графитом усиливается, что эффективно снижает износ. Общая скорость износа снизилась с 2,49×10⁻⁷ см³/(Н·м) до 1,84×10⁻⁷ см³/(Н·м).
Среди них наилучшую стабильность коэффициента трения продемонстрировала смесь 6 мас.% коксового порошка, 9 мас.% искусственного графита и 7 мас.% черного талька.
6 антибактериальных материалов
Минералы, активированные кислотой, используются в качестве функциональных носителей катионов для имплантации антибактериальных ионов металлов, таких как Ag, Cu²⁺ и Zn²⁺. Активные ионы стабильно удерживаются в минералах и оказывают антибактериальное и бактерицидное действие, медленно и безопасно высвобождаясь.
Основываясь на стабильной слоистой структуре, хорошей биосовместимости и антибактериальных свойствах черного талька (талька), прокаленного при температуре 700 °C, Мэн Юйхан и его коллеги подготовили новый антибактериальный материал — черный тальк ZnO/Talc — путем осаждения in situ в системе раствора.
Результаты антибактериальных экспериментов показали, что при концентрации Z/T-30 1 мг/мл его антибактериальная активность приближалась к 100%, что значительно ниже 5 мг/мл, требуемых в GB/T21510-2008 «Методы испытаний антибактериальных свойств нанонеорганических материалов». При концентрации Z/T-30 2 мг/мл выживаемость клеток L929 составляла 84%, что все еще выше порогового значения 75%, и существенной цитотоксичности не наблюдалось. Кроме того, по сравнению с тальком, Z/T-30 выщелачивал меньше Mg²⁺, что способствует улучшению широкого спектра антибактериальных свойств материала. Таким образом, Z/T-30 проявляет превосходную антибактериальную активность и хорошую биосовместимость, что делает его перспективным неорганическим антибактериальным материалом.
7 Медицина
Химический состав чёрного талька малотоксичен, а его глиноподобная структура обеспечивает кровоостанавливающее, противотрещинное и адсорбционное действие. Он способен эффективно абсорбировать жир, продукты распада человеческого организма и органические вещества, играя роль в гемостазе, стерилизации и антибактериальном действии. Его также можно использовать в качестве лекарственной добавки.
8 Наполнитель
Черный тальк используется в производстве керамики повседневного использования. Он способствует достижению равномерной плотности керамики, гладкости поверхности и хорошего блеска после обжига. Керамика может приобретать различные цвета в зависимости от соотношения компонентов.
9 Пластик
Добавление черного талька в пластмассы улучшает химическую стойкость, термостойкость, стабильность, твердость, прочность на разрыв, сопротивление ползучести и электроизоляцию.
10 Резина
В резине чёрный тальк снижает пластичность, адгезию и улучшает гладкость поверхности. Он широко используется в термостойких, кислотостойких, щелочестойких и изоляционных резиновых изделиях.
Например, замена части технического углерода в автомобильных шинах черным тальком может повысить термостойкость резины.
11 Покрытие
Добавление черного талька в покрытия может снизить производственные затраты, одновременно повышая прочность на сдвиг, прочность на сжатие и растяжение, а также снижая прочность на деформацию, удлинение и коэффициенты теплового расширения.
12 Изготовление бумаги
Применение чёрного талька в бумажной промышленности имеет большой потенциал. С одной стороны, месторождения высококачественного белого талька с каждым годом сокращаются, и всё меньше рудников отвечают требованиям по белизне, предъявляемым к бумагоделательной промышленности.
Хотя чёрный тальк содержит органические вещества и свободный углерод, что придаёт ему чёрный или серо-чёрный цвет, его белизна после прокаливания может достигать более 91% и даже 97%. Это делает его высококачественным наполнителем, превосходящим белый тальк. С другой стороны, хлопьевидная структура чёрного талька, хорошие изоляционные свойства, термостойкость, адсорбционные свойства и смазывающие свойства придают бумаге дополнительные функциональные свойства. Он обычно используется в качестве наполнителя и средства для обработки смол в бумажной промышленности.
Заключение
Применение черного талька не является новинкой: он уже давно используется в качестве наполнителя для керамических материалов, резины, пластмасс и покрытий.
Однако прикладная ценность чёрного талька не ограничивается этими областями. Его потенциал в новых источниках энергии и материалах уже признан. Более того, его огромные запасы позволяют разрабатывать продукцию с высокой добавленной стоимостью в соответствии с рыночными тенденциями и открывают более широкие возможности для развития.
О компании Epic Powder Machinery
Эпическая Порошковая МашинаКомпания, расположенная в Циндао (Китай), является лидером в области поставок высокопроизводительных решений для сверхтонкого измельчения. Благодаря многолетнему опыту, наше передовое оборудование, включая воздушный классификатор мельницы и струйные мельницы, обслуживает широкий спектр отраслей. Мы стремимся помочь клиентам оптимизировать их потребности в обработке порошков, обеспечивая эффективность, точность и высочайшее качество каждого продукта. Работаете ли вы в керамической, фармацевтической или любой другой отрасли, где требуется производство тонкодисперсных порошков, Epic Powder — ваш надежный партнер в области передовых технологий измельчения.
