电气石——多功能环保健康新材料郭 力(咸阳非金属矿研究设计院，陕西咸阳 772021)1 前 言电气石是全球稀缺的非金属矿产资源，宝石级电气石称“碧玺”，主要产于巴西、中国、印度等。

它是一种在自然状态下电子永久流动能产生静电场的一种矿石，并能在无源状态下使空气和水产生碱性负离子。

从20世纪90年代开始，日本、美国等国家在用电气石改善环境和人体保健方面的研究和开发被认为是矿物材料领域里的一场革命，目前，已开发应用在环保(水、气净化)、化工、功能陶瓷、人体保健、农业等领域有几十个系列数百种产品，并且取得了很好的经济效益。

2000年日本与电气石有关的产品市场销售额高达100亿美元。

而中国对电气石的应用研究至今几乎是空白。

随着日、美等国对电气石大量开发利用，国人也开始了解到了它的价值，得到了一些前瞻性科研单位和企业的关注，并已着手研究开发相关产品。

据日本专家预测中国市场在今后的五年内将会形成研究开发和生产与电气石相关的环保和人体健康产品的热潮，届时中国的资源优势和巨大的市场需求潜力将会显示出强大的生命活力。

2 电气石的基本性能电气石是一种硼硅酸盐类矿物，其化学式可简写成NaR3A16B3Si6O27(OH)4,其中Na可部分被K和Ca代替，OH可被F代替，R的位置同质多像广泛，根据晶体结构内的R端组分不同可分为呈褐色和黄色的镁电气石、黑色的铁电气石、玫瑰色的锂电气石、淡蓝色的钠锰电气石和深绿色的铬电气石。

矿物硬度为7～7.5，密度3.3～3.25，柱状晶形，柱石有纵纹、横断面呈球面三角形，无解理，常见形多为复三方单锥晶体，集合体呈棒状、柱状、放射状、束针状以及致密块或隐晶质块状。

电气石的晶体结构为三方晶系，即硅氧四面体组成的复三方环，由于晶体结构特别，导致两个高电荷的原子在结晶格架上排列明显错位、由此致使晶体一端为电荷正极，另一端为电荷负极，电子永不停息的从负极流向正极，从而形成了电流和静电场。

(1) 静电永久地产生微弱电流，形成静电场电气石晶体结构本身具有永久带电和永久保持着正极和负极的特性，它和铀矿石具有放射性形成放射场，磁铁矿石具有磁性形成磁场一样，具有形成电场的特性。

经研究测试，电气石能永久不断的发出0.16μA的电流，其原因是电气石的正极吸收大气中的负离子，并把它储存在其晶体内部，多余负离子会从负极放出，因而形成了永久放电的特性。

电气石经加热加压后放电特性会得到进一步加强，温度每提高10℃效果倍增。

电气石经过粉碎，其放电性能不变，并且同量的电气石越细其静电产生得越多，电压也越高。

(2) 产生负离子，把水瞬间负离子化电气石接触到水后能在一瞬间把水负离子化，同时又能降低水的碱性。

其原理是电气石负电极的电子一接触到水便瞬间放电，电解水成氢离子和氢氧根离子，氢离子与电气石发出的负离子结合而被中和，变成了一般的氢原子释放出来。

氢氧根离子则和水分子相结合，不断产生一种表面具有活性作用的羟基负离子或碱性负离子(H3O2-)。

经过该过程的水由于氢离子的减少而具有了低碱性。

同样的电气石接触到空气中的水份，人类身体的汗水和水分子也发生反应而产生负离子继而进入人体。

(3) 活化水的作用水分子聚集很多的话就形成了一滴水，更多就形成了一杯水，它是数个水分子结合体的分子组，由于自来水中含有氯和杂质，往往几十个水分子结合，这种水既不好喝，又不易被人体吸收。

把电气石放入水中，由于其电压作用，水分子组分解变小，变成既好喝又利于身体的水，这就是电气石对水的活化作用，被活化的水对皮肤及细胞的浸透性能、吸收性能提高。

(4) 发射远红外线电气石具有放射4～18μm波长的远红外线的特性。

人体是经常释放热量的，电气石会吸收这种热能并转换成负离子和远红外线反作用于人体。

远红外线可以温暖细胞，改善血液循环，促进新陈代谢，增强细胞的活力，也就是常说的温热效应。

利用电气石的这一特性，对人体某些疾病进行治疗、美容及改善心情方面的各种作用正在得到广泛的证明，如恢复疲劳、增强胃肠功能、缓和疼痛、缓解风寒体质等。

(5) 电气石的表面活性效果电气石的永久带电性能可以电解水，生成羟离子(H3O2-),羟离子具有表面活性作用(使人体油份乳化、浸透、分散、溶化)、还原作用(中和酸性物质)、清洁作用(去菌、抗菌、灭菌)、除臭等。

3 国内外电气石资源状况电气石是一种稀缺的非金属矿产资源，在自然界中多以副矿物的形式存在。

目前探明的资源分布在全球少数几个国家和地区，质量较好、储量较大的电气石资源主要分布在巴西、印度、中国，此外美国、坦桑尼亚、马达加斯加和津巴布韦等国也有发现。

日本电气石原料从巴西进口，其进口价每吨近万美元，可见其资源潜在价值巨大。

国内发现的陕西某电气石矿产于花岗岩脉、伟晶岩脉带内，由黑云母花岗岩经伟晶岩化作用形成。

矿体呈透镜状，矿区范围长约1750m、宽约300～650m。

矿体由小的伟晶岩脉群组成，单个伟晶岩脉长从数米到数十米不等。

在整个矿体中矿脉可占到18.44%～29.66%、平均24.03%。

矿石分两个自然类型，其一为中粗粒含电气石花岗岩结构伟晶岩，其二为含电气石块体结构伟晶岩，矿体以后者为主。

中粗粒花岗岩结构伟晶岩矿物组成主要为石英、钾长石、斜长石、少量的云母及电气石，电气石含量为2%～7%，平均5%，粒径一般为1～2cm。

块体结晶伟晶岩矿物组成主要为钾长石、石英、少量的云母、黑云母及电气石，其中电气石含量为5%～7%。

局部富集处可达30%以上，但分布有限，粒径一般为2～5cm，最大8cm。

在勘探范围内电气石储量为61.33万t。

有关地质单位对该矿石进行了选矿试验，可使电气石精矿品位达97%，回收率达80%以上。

4 国内外电气石开发研究现状目前对电气石产品开发和应用比较成熟的国家主要是日本、美国、韩国、台湾等几个发达国家和地区，其中以日本最为代表，其电气石及相关产品年市值在100亿美元以上。

目前在国际上开发的电气石功能性产品有：①保健纺织品类：鞋、内衣、腰膝腕保健防护用品等；②建材类：水性涂料、地面砖等；③家电类：空调器抗菌过滤器、冰箱消臭等；④化妆品。

另外还有无土栽培、净化水、功能纸、饲养家禽、牲畜、粪便处理等。

日本、美国在电气石开发研究及应用(商品化)方面为世界瞩目，例如，世界性的化妆品厂商爱休体劳达公司生产的电气石化妆品，其商品名“拉美尔”是最高级品的象征。

在日本，用电气石研制的“亮白”品牌的雪花膏、化妆粉、化妆水、美容液等，由于其明显的效果和改善人体皮肤的效用而受到人们的青睐。

松下电器开发成功的划时代产品——电气石纤维、AP人造纤维，还成功地研发出把磁铁与电气石结合为一体的磁电石。

日本国内的大企业陆续将电气石商品化，如应用电气石研发的厨房和卫生间清洁冲水用品、“电气石牙刷”等。

另外在建筑领域，出现了应用电气石建材建设健康住宅的动向，同时，各种电化产品、日用百货、食品、合成树脂、水处理、土壤改造产品等在日本许多大企业正在研发或已经商品化。

在国内，由于人们一直将电气石作为宝石级矿物对待，加之对其特殊的理化性能认识不够，所以对非宝石电气石的应用研究不够重视，近几年随着日、美等国对电气石大量开发利用成果的市场效应，目前国内已经开始从事相关产品的开发和生产，也有少量类似的中低档产品问世，国内电气石主要厂家开发情况如下表。

我国电气石开发情况企业名称 规 格 资源情况 备 注新疆阿勒泰地区北屯广老矿产品有限公司各色原矿、系列超细粉、陶瓷球矿山两座 国内主要原矿供应地内蒙古物华天宝矿物资源有限公司 黑色高纯电气石 有矿山大连长兴电气石功能材料制造有限公司 黑色、纤维状电气石矿、各级粉末及陶粒大连余达阻燃织物制品有限公司 黑色、黄白色原矿、粉末 部分产品出品韩、日、美、加拿大北京紫祥科技开发有限责任公司 粉、黑色原矿、各级粉末、装饰用板材、净水球部分产品出口韩、日全部销往日本天津市鸿雁矿产品有限公司 原矿、粉末、粉、黑色电气石装饰品、陶粒石家庄市东平矿业建材厂 1～5cm晶体电气石河北省灵寿县燕西矿产加工厂 云母、蛭石、电气石、石英砂、彩砂等产品河北省灵寿县川石矿产加工厂 云母、蛭石、电气石、石英砂、彩砂等产品岩锋矿产品加工厂 8600t/a原矿 有矿山无锡曼灵保健用品有限公司 电气石和竹炭为原料的保健用品、饰品国内投资规模和开发力度较小，产品品种少，应用领域窄，产品技术含量较低，没有专业技术机构和队伍作为技术支持，产品的质量不尽人意，特别在品位、有毒有害元素含量、产品放射性方面达不到国外用户的要求，所以产品价格比较低廉。

国内对电气石的开发研究近几年主要做了如下几方面的工作：(1) 粉碎加工大连源泰高科技有限责任公司作了电气超细粉碎方面的研究，粒度达到0.1～15μm；中国矿业大学采用湿法工艺，并且在四川绵阳建立了中试规模的湿式超细粉碎加工厂。

(2) 表面处理对于电气石粉体的表面处理，主要是增强其自身的压电性能和热电性能并赋予其新的功能。

现在采用最多的是有机包覆方法，国外的专利是采用有机树脂或纤维对电气石粒进行包覆和吸附。

目前，世界上绝大多数的天然电气石的颜色都较深，限制了其适用范围。

浅色的电气石国际市场价格很高，对电气石的改色处理也就被提上了日程。

为此，中国矿业大学、北京工业大学等对电气石进行了表面改性和改色研究，并取得了初步的成果。

电气石粉改性改色后白度由原来的18提高到65以上，而原有的负离子释放数没有下降。

(3) 制品现在国内电气石制品主要集中在纺织行业的纤维制造、用于水处理的陶瓷球、环境保护的涂料与涂层材料和家具、人体保健、新科技等方面的研发上。

受国民生活水平(消费水平)的影响，国内市场电气石产品主要以矿产品或中间产品为主，研发形成的终端产品很少，特别是科技含量高的环保产品更少，专门的研发机构几乎没有，这一现象应引起行业的高度重视。

5 电气石的市场发展前景随着国内科学技术的发展和人民生活水平的不断提高，环保和健康意识的增强，电气石类绿色环保产品在21世纪将倍受推崇。

它将在如下几个方面发挥重大作用：(1) 空气净化材料空气污染是人类污染中最普遍而难以解决的问题，也是对人体影响最大的污染之一。

其中以室内空气污染最为严重。

人的一生70%时间是在室内度过的，室内空气质量的好坏直接影响人的身体健康。

家庭日常生活中的香烟、油烟，装饰材料和家具释放的对人体非常有害的甲醛、苯、氨等化学污染物质，它们一旦带上正电，随着空气中漂浮的灰尘就会成为正离子，而这种正离子一旦摄入人体就会削弱细胞活性，降低细胞吸收营养和排泄废弃物的功能，使人的心情变得焦躁不安，导致各种疾病，因而利用电气石研制一种不需要任何辅助能量激发的无源负离子发生装置以及负离子涂料添加剂来解决这一问题，从而达到净化、消除有害气体的目的。

同时它产生的羟基离子能祛除宠物、油烟、空调、发霉等各种异味。