1、高嶺土的應(yīng)用、加工技術(shù)和發(fā)展前景,武漢理工大學(xué),主要內(nèi)容 一、高嶺土礦床、礦石類型 二、高嶺土類礦物的基本特性 三、高嶺土的應(yīng)用和技術(shù)指標(biāo)要求 四、高嶺土加工技術(shù) 五、高嶺土深加工技術(shù) 六、高嶺土市場和發(fā)展前景,一、高嶺土礦床、礦石類型,1高嶺土礦床類型 按其地質(zhì)特征可劃分為六種成因類型。 （1）風(fēng)化殘積型高嶺土 本類型高嶺土礦床分布很廣，主要分布在長江以 南，特別 是江西、湖南、湖北、廣東、福建、廣西。 這些風(fēng)化原巖中的長石、云母類礦物是生成高嶺土 的主要礦 物，這些礦物在酸性水介質(zhì)作用下，發(fā)生生 成高嶺土類礦物的反應(yīng)： 礦床根據(jù)風(fēng)化程度不同分為：完全風(fēng)化帶、不完 全風(fēng)化帶、半風(fēng)化帶、原巖。

2、 典型礦床有湖南界牌高嶺土、福建龍巖高嶺土、江 西景德鎮(zhèn)高嶺村等。,（2）風(fēng)化淋濾型高嶺土 一般產(chǎn)在碳酸鹽巖（石灰?guī)r、大理巖）的侵蝕面上,成礦母巖是含黃鐵礦的鋁硅酸鹽巖或粘土巖，它們能提供大量的H2SO4，SiO2和Al2O3。 這類高嶺土礦床一般以小型為主，但質(zhì)地純凈。 典型礦床有四川敘永、貴州畢節(jié)等。 （3）熱液蝕變型高嶺土 主要由中酸性火成巖經(jīng)熱液蝕變作用而成。 世界上著名的高嶺土產(chǎn)地英國南部康瓦爾高嶺土屬此類型。我國熱液蝕變高嶺土礦床分布很廣，有江蘇蘇州陽山（觀山、通安礦體）、安徽廬江礬山，江西上饒下高州高嶺土礦等。,（4）現(xiàn)代熱泉蝕變型高嶺土 系由現(xiàn)代熱泉產(chǎn)生的中低溫酸性熱水溶液，交

3、代蝕變圍巖而成，主要成礦原巖是富含長石的巖石或粘土質(zhì)巖石，其成礦作用與第四紀(jì)火山活動和地?zé)峄顒佑嘘P(guān)。 著名產(chǎn)地有云南騰沖、西藏羊八井。 （5）古代煤系中沉積高嶺土 這類型的高嶺土通常是有一定的硬度，固結(jié)較好，有人稱之為高嶺巖。 高嶺石常呈蠕蟲狀，有機質(zhì)含量高，著名產(chǎn)地有山西大同，陜西銅川，山東新汶，河北峰峰，內(nèi)蒙大青山等地。,（6）新生代沉積高嶺土 本類型高嶺土礦床是原生的高嶺土或后來形成的高嶺土粘土巖，通過地表水的搬運作用，在沉積水盆地（湖泊、河流、濱海等）中，經(jīng)分選、沉積而富集形成的。 主要產(chǎn)地有吉林舒藍水曲柳，廣東清遠，福建同安、漳州等 。 2高嶺土礦石類型 按高嶺土的質(zhì)地、可塑性、含砂

4、量來劃分礦石類型，即分為： （1）硬質(zhì)高嶺土 （2）軟質(zhì)高嶺土 （3）砂性高嶺土,3國內(nèi)外主要高嶺土礦床 （1）美國佐治亞州南卡羅來納州高嶺土礦帶是美國最大的高嶺土礦床和產(chǎn)區(qū)。該區(qū)礦床為次生沉積礦床。該高嶺土礦的特點是自身均一性好，因為自然沉積作用過程中，高嶺土按大小進行了天然的分級 。 （2）英國康沃爾地區(qū)高嶺土礦床，為熱液蝕變原生礦床其含鐵量很低，具有極好的白度，這些特殊成礦條件使英國生產(chǎn)的高嶺土馳名于世。 （3）蘇州陽山高嶺土，該礦床為熱液蝕變型高嶺土。質(zhì)地純凈的蘇州陽山泥，其化學(xué)成分十分接近高嶺石的理論成分，Al2O3含量可高達39.0%左右，顏色潔白、顆粒細膩。,（4）福建龍巖高嶺土

5、，屬風(fēng)化殘積型高嶺土礦床。由于含鐵量低于0.3%，鈦低于0.02%，并含有一定量低溫溶劑元素（Li2O）是電瓷、陶瓷理想原料。 （5）茂名地區(qū)高嶺土，茂名盆地內(nèi)高嶺土礦屬沉積巖風(fēng)化殘積亞型礦床，其石英等砂質(zhì)含量大于50%，故稱為砂質(zhì)高嶺土礦。茂名高嶺土從成因上說經(jīng)過風(fēng)化殘積搬運自磨再風(fēng)化三個階段，高嶺土風(fēng)化完全，晶片以單片狀為主，粒度細。,返回目錄,二、高嶺土類礦物的基本特性1高嶺土礦物成分,高嶺土類礦物屬于二八面體的1:1型的層狀硅酸鹽礦物。根據(jù)1:1型的高嶺石單位層的排列方式不同，將高嶺土類礦物分類如下：,2高嶺土類礦物的化學(xué)組成 高嶺土類礦物的理想化學(xué)成分有SiO2，Al2O3，H2O。

6、高嶺石亞類SiO2 46.5%，Al2O3 39.5%，H2O 14%。水合多水高嶺石 SiO2 40.8%，Al2O3 40.8%，H2O 24.5%。 3高嶺土類礦物晶體形態(tài)特征 結(jié)晶好的高嶺石晶體呈規(guī)則的正六邊形；多水高嶺石和水合多水高嶺石則呈管狀晶形。 高嶺土類礦物可以從差熱分析，熱重分析，X射線衍射分析，紅外光譜，電子顯微鏡進行分析鑒定。,返回目錄,三、高嶺土的應(yīng)用和技術(shù)指標(biāo)要求 高嶺土有許多優(yōu)良的理化性質(zhì)和工藝特性，如可塑性、結(jié)合性、分散性、耐火性、絕緣性和化學(xué)穩(wěn)定性等。因此，高嶺土廣泛用于陶瓷、造紙、橡膠、塑料、耐火材料、涂料、化工及化妝品工業(yè)等。 1陶瓷工業(yè) 高嶺土是陶瓷工業(yè)的

7、主要原料，在我國大部分產(chǎn)量的高嶺土應(yīng)用于陶瓷工業(yè)。它不僅可以作為陶瓷坯料的重要原料，也可以作為釉料的原料。 陶瓷行業(yè)涉及到日用瓷、建筑瓷、衛(wèi)生瓷、藝術(shù)瓷及各種工業(yè)陶瓷。 其中主要是對Al2O3、Fe2O3、TiO2、SO3、CaO+MgO及粒度都有限量要求。,2造紙工業(yè) 在造紙工業(yè)中，高嶺土可用于填料和涂布顏料（也稱涂料）。 （1）造紙涂布顏料的性能要求 涂布用顏料主要是為了改善紙張的印刷性能，因而涂布顏料的質(zhì)量要求較高。涂布顏料重要的性能指標(biāo)有白度、粒徑、粒徑分布、粒子形狀、比表面積、流變性、磨耗和篩余物（200目和325目）等。 作為造紙涂布顏料，應(yīng)具備有以下特性： 白度和不透明度 涂料的

8、光學(xué)性質(zhì)（白度、 色調(diào)、不透明度等）直接影響到成紙的光學(xué)性 質(zhì)和印刷品的質(zhì)量。顏料要有高的白度和不透 明度，即遮蓋能力強。, 粒徑、粒徑分布和粒子形狀 粒徑和粒徑分布是很重要的因素，它影響亮度、不透明度、光澤度、粘度、平滑度和油墨的吸收性。 流變性 流變性與涂料的涂布機運轉(zhuǎn)性密切相關(guān)，是涂布顏料的一項極其重要的性能。涂料流變性影響涂布紙產(chǎn)品的涂布量、平滑度、道紋等。 磨耗 磨耗是指顏料中泥漿對銅網(wǎng)的磨損程度，以銅網(wǎng)被磨去的重量來表示，基本單位為 mg。顏料中的雜質(zhì)（如石英、云母等）、特性和粒子大小對磨耗有影響。為了得到低磨耗的涂料，因而要求顏料顆粒的硬度要小，砂石含量少。,（2）造紙工業(yè)用高嶺

9、土的技術(shù)指標(biāo) 造紙工業(yè)用高嶺土產(chǎn)品的化學(xué)成分和物理性能要求見表2（GB/T 14563-93）。造紙涂料主要要求高嶺土的純度、白度、粘濃度和細度。例如：對高級加工紙涂料ZT-OA要求白度90.0%，2m 含量90.0%，粘度濃度（500mPas固含量）68.0%，Al2O3含量37.00%。 （3）高嶺土在造紙中應(yīng)用及發(fā)展前景 由于我國適用于造紙用的高嶺土資源不豐富且品位低，高檔的涂布高嶺土顏料還需進口。高光澤高嶺土，低粘度、流變性好，成本低的底涂高嶺土，專用于輕涂紙的高嶺土是高嶺土涂布顏料的發(fā)展方向。這類土一般要求覆蓋性和遮蓋性好及流變性適宜，如細的剝片土，煅燒土和窄粒徑分布的高嶺土可滿足這

10、方面的要求。,3橡膠工業(yè) 在高嶺土的消費結(jié)構(gòu)中，橡膠工業(yè)也是主要 消耗部門之一。高嶺土在橡膠工業(yè)中起到填料作 用，將它加入乳膠混合物中，能改善橡膠的性 能，如可以提高橡膠制品的力學(xué)強度，增加其耐 磨性和化學(xué)穩(wěn)定性，延緩橡膠的硬化時間等。同 時，加入高嶺土還可以降低橡膠成本。 4塑料工業(yè) 在塑料中，高嶺土主要作為填充劑。塑料中 許多性能如表面粗糙度、尺寸的精度、耐化學(xué)腐 蝕性、堅固性等都與加入高嶺土有關(guān)。 煅燒高嶺土作為電性改良劑用于聚氟乙烯塑 料中可以提高塑料的電絕緣性能。,5涂料工業(yè) 高嶺土在涂料中用于充填劑，因為它具有化學(xué) 惰性、高的覆蓋能力、理想的流動性能且成本低、 顏色為白色以及可減少

11、昂貴染料需要量的特點。此 外，它還具有非常良好的懸浮性能。不同粒度的高 嶺土用于不同類型的涂料中。 涂料工業(yè)對高嶺土的基本要求是：高嶺土應(yīng)具有 高度的分散性，沒有大的顆粒以及染色氧化物的含量 少。 6耐火材料 7玻璃纖維 8生產(chǎn)白水泥 9高嶺土的其他用途 （1）石油化工催化劑； （2）搪瓷工業(yè)中用來配制琺瑯釉漿，使琺瑯釉層經(jīng)煅 燒后與鐵質(zhì)坯體牢固結(jié)合；,（3）化肥、農(nóng)藥、殺蟲劑的載體； （4）工業(yè)陶瓷及特種陶瓷中用來制造切削工具、鉆頭、耐酸器皿等； （5）國防工業(yè)中利用優(yōu)質(zhì)高嶺土用于原子反應(yīng)堆、 噴氣式飛機和火箭燃料室用的陶瓷高溫涂料； （6）制造熔煉光學(xué)玻璃用的坩堝； （7）香料化妝品工業(yè)，

12、如用來制造香粉、軟膏等化妝品的高嶺土要求有特別高的分散度和白度； （8）在鉛筆生產(chǎn)中，高嶺土可用來制造鉛筆芯。,返回目錄,四、高嶺土加工技術(shù) 我國目前造紙用高嶺土的加工工藝各地雖有 差異，但總體工藝流程相近。 具有代表性的工藝流程如圖1所示。,圖1 造紙用高嶺土的加工工藝流程,原礦,尾礦,磁 選,漂 白,洗 滌,壓 濾,干 燥,涂料級,陶瓷級,尾礦,填料級,壓 濾,除 砂,粗 選,精 ,精 ,精 ,分 級,1主要生產(chǎn)工藝 （1）水采或搗漿 （2）螺旋分級機除砂 （3）水力旋流器分選 （4）臥螺離心機分級 （5）磁選 （6）化學(xué)漂白 （7）壓濾 （8）干燥,2主要生產(chǎn)設(shè)備 包括搗漿機、螺旋分級機

13、、水力旋流器、臥螺離心分級 機、碟式分離機、高梯度磁選機、壓濾機、干燥機。 3主要產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo) 我國目前造紙用高嶺土產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)大致如下：,Al2O3 37.5%，SiO2 47%，F(xiàn)e2O3 0.6%，燒失量 15%，2m含量90%，45m篩余0.02%，白度 87%，分散沉降物0.02%，磨耗值3mg，粘濃度 （500mPa.s固含量）67%，pH值47，水份2%。,返回目錄,五、高嶺土深加工技術(shù) 1高嶺土剝片 意即將較厚的疊層狀的高嶺土剝分成較薄的 小薄片。剝片的方法有濕法研磨、擠壓和化學(xué)浸 泡法。 2煅燒高嶺土 煅燒是高嶺土的重要的加工工藝之一。通過 煅燒加工高嶺土脫除了結(jié)構(gòu)水或結(jié)晶水

14、、碳質(zhì)及 其他揮發(fā)性物質(zhì)，變成偏高嶺石，商品名稱為 “煅燒高嶺土”。,目前，優(yōu)質(zhì)煤系煅燒高嶺土大多采用干、 濕結(jié)合，先磨后燒的生產(chǎn)工藝。原則生產(chǎn)工藝流 程如下：,3高嶺土煅燒增白 武漢理工大學(xué)研究了在煅燒過程中添加某些增白添加劑，這些添加劑是某些金屬氧化物或鹽類，添加量為高嶺土量的1%2%。 4高嶺土表面改性 高嶺土粉體經(jīng)過表面改性后，能達到疏水、降低表面能、改善其分散性和與高聚物基料的相容性，以達到提高塑料、橡膠等高聚物基復(fù)合材料綜合性能的目的。,5高嶺土合成分子篩 分子篩在石油、化學(xué)、冶金及電子工業(yè)方面有廣 泛用途。高嶺土合成4A沸石一般分兩步進行。 (1) 高嶺土經(jīng)高溫焙燒，轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀追?/p>

15、應(yīng)的偏高嶺石。 (2) 與濃堿反應(yīng)（水熱合成） 煅燒高嶺土合成4A沸石，需經(jīng)過凝膠、老化、結(jié) 晶三個過程。 6高嶺土合成聚合氯化鋁和白炭黑 聚合氯化鋁是一種陽離子型無機高分子電解質(zhì) 凈水混凝劑，是一種性質(zhì)優(yōu)良的高效凈水劑，具有用 量少、礬花大、絮凝快、效果好和成本低等特點。 白炭黑可用于橡膠中作補強填充劑，在淺色橡 膠和塑料制品中可代替炭黑等深色補強劑和填充劑， 也可用作塑料的填充劑、涂料的防沉劑和油墨的增稠 劑等。,生產(chǎn)聚合氯化鋁的工藝過程如下： （1）煅燒 高嶺土經(jīng)煅燒轉(zhuǎn)變?yōu)槠邘X石。 （2）酸浸 煅燒高嶺土與鹽酸反應(yīng)生成結(jié)晶氯化鋁 （六水氯化鋁）。 （3）熱解 結(jié)晶氯化鋁熱解生成堿式氯化

16、鋁（聚合氯 化鋁單體） （4）聚合 堿式氯化鋁水解生成聚合氯化鋁。 7制備二氧化鈦包膜高嶺土（陶瓷鈦） 鈦白粉是目前工業(yè)上應(yīng)用最廣、性能最佳的一種白色顏料。它廣泛用于塑料、造紙和涂料等工業(yè)。近年來，由于世界工業(yè)的迅速發(fā)展，對鈦白粉的需求量驚人增長，鈦白粉的國際市場價格扶搖直上。在這種情況下，迫使鈦白粉的主要用戶去開發(fā)鈦白粉的代用品，以降低生產(chǎn)成本。,陶瓷鈦是在超微細的煅燒高嶺土表面上包裹一層TiO2的膜，以提高高嶺土粉的遮蓋力，起著鈦白粉的作用，解決在造紙、油漆和涂料工業(yè)中用量大，價格昂貴的鈦白粉替代問題。陶瓷鈦是一種很有發(fā)展前途的產(chǎn)品.。,返回目錄,六、高嶺土市場和發(fā)展前景 1高嶺土生產(chǎn) （

17、1）國際 世界高嶺土主要集中地美國、英國、巴 西、捷克等國，近年來產(chǎn)量穩(wěn)定在4000萬噸左 右。世界高嶺土產(chǎn)量列于表8。,表8 世界高嶺土產(chǎn)量（萬噸）,目前，國外最大的生產(chǎn)集團是Imerys集團，年產(chǎn)量為700萬噸左右。,（2）國內(nèi) 中國高嶺土生產(chǎn)企業(yè)700多家，原礦生產(chǎn)能力超過550萬噸，選礦能力180萬噸。 在礦石質(zhì)量上，以蘇州、茂名、龍巖、大同的高嶺土為好，可作為石油催化、涂布紙涂料、高級陶瓷、建筑涂料等原料。 國內(nèi)高嶺土骨干企業(yè)概況見表10。,表10 國內(nèi)高嶺土骨干企業(yè)概況,2. 高嶺土市場 (1)國際 美、英、巴西是精制高嶺土生產(chǎn)大國，也是出口大國。2000年世界高嶺土為3900萬噸

18、，消費市場結(jié)構(gòu)如表12。 表12 世界高嶺土消費市場結(jié)構(gòu),(2)亞洲 亞洲地區(qū)受資源的限制高嶺土以陶瓷級為主，年產(chǎn)量（萬噸）：韓國約17，中國臺灣省59，馬來西亞30，日本11，泰國30，印尼45，菲律賓1.7，共約200萬噸。亞洲高嶺土消費市場結(jié)構(gòu)如表13。 表13 亞洲高嶺消費市場結(jié)構(gòu),（3）中國 我國高嶺土的消費市場 國內(nèi)造紙高嶺土需求量見表14。 表14 國內(nèi)造紙高嶺土需求量（萬噸）,產(chǎn)品銷售 高嶺土原礦：每噸60120元；出口價912美元/噸。 產(chǎn)品（元/t）：電陶產(chǎn)品 300900；造紙產(chǎn)品 4502000；石油催化劑用原料 9001300；涂料 8002600；一般煅燒土 10002500；雙90產(chǎn)品 26004000；-2m80%，白度90，煅燒超細改性產(chǎn)品5004000；橡塑用料 4002000；其他產(chǎn)品 3001500。 進出口市場 我國高嶺土出口大部分為高嶺土原礦、陶瓷