收稿日期:2005-06-13作者简介:朱　华(1982-),男(满族),河北秦皇岛人,中国地质大学材料科学与化学工程学院。

高岭土应用的工业进展及现状朱　华(中国地质大学,湖北武汉430074) 摘要:高岭土是一种重要的非金属矿产资源,广泛用于造纸、橡胶和塑料等方面。

本文主要介绍了高岭土的工业发展动态及应用现状。

关键词:高岭土;工业进展;应用现状中图分类号:TD 87312 文献标识码:A 文章编号:1671-8550(2005)06-0025-020　引言高岭土是一种白色的或具有各种色调的黏土类岩石,主要由-2μm 的微小片状或管状高岭石族矿物晶体组成,其主要是高岭石(A12O 3・SiO 2・2H 2O )。

我国高岭土矿床可分5种:热液蚀变、风化残余、风化淋积、河湖海湾沉积和含煤建造沉积型[1]。

1　高岭土工业进展111　现状我国是世界上最早利用高岭土资源的国家,目前,全国共拥有县级以上的高岭土企业100多家,原矿生产能力超过3000kt ,选矿能力700kt ,主要的生产省份有江苏、福建、广东、广西、湖南、江西、浙江。

我国高岭土公司的机选能力超过50kt ,而超过10kt 矿山企业也有30多家。

并且自80年代以来,高岭土产品由初级加工向精加工、由单一产品向新科技产品也有了进一步的发展[2]。

随着科学技术的进一步发展,精选加工工艺技术设备的研制成功,万t 级煅烧超细高岭土生产企业已有20多家,年生产能力约150kt ,加上厂矿点直接出售的原矿可达300kt 左右。

而且国内高岭土消费领域十分广阔,涉及到陶瓷、电子、造纸、橡胶、石油化工、光学玻璃、化纤、建筑材料、化肥及耐火材料等行业。

为了分离高岭土中的石英、长石、云母等非黏土矿物,生产出能满足各应用领域需求的产品,重选、浮选等选矿方法及改善高岭土质量的加工方法,都已应用。

我国高岭土行业采用的漂白、剥片、煅烧和离心技术,使高岭土的白度和粒度指标已达到国际水平。

而当今非金属矿最重要的深加工技术之一的表面改性,其产品也在塑料、橡胶、胶粘剂等高分子材料、高聚合物基复合材料、功能材料以及造纸、涂料等工业添料中广泛使用。

因此,对高岭土的进一步加工是深入研究的方向。

112　深加工11211　精细提纯高岭土在用作陶瓷、造纸和化工添料时,要求具有很高的白度和亮度,但是产出的天然矿物中,其自然白度往往因含有一些着色杂质而受到影响。

采用常规的方法,往往因矿物粒度极细和矿物与杂质紧密共生而难以奏效,因此,国内外普遍对矿石进行提纯处理:———氧化还原漂白提纯。

高岭土矿物中有害的着色杂质主要是有机质和含Fe 、Ti 、Mn 等矿物。

由于有机质通过煅烧等方法容易除去,上述金属氧化物成为提高矿物白度的主要处理对象。

采用强酸溶解的方法,有可能破坏高岭土等黏土类矿物的晶格结构,因此,氧化还原漂白法在黏土矿漂白提纯中占有重要的地位。

目前常用的漂白法包括氧化法、还原法、氧化还原联合法等,其中还原法应用最广泛[3]。

———高温煅烧[3～5]。

高温煅烧提纯高岭土是由高岭土锻烧脱水和除去挥发性物质而获得。

温度一般在500～1200℃,煅烧有机污染,提高其纯度和白度。

高温煅烧后的高岭土产品性质稳定,具有高亮度、低磨耗度和不透明性。

11212　微细加工[3]在非金属矿的精细加工方面,许多国家都大力研究微粉碎和超粉碎技术设备,主要包括机械和气流冲击式粉碎机两大类:———机械式超细粉碎。

该设备是依靠高速旋转的各种粉碎体,因离心力而使高岭土分散到粉碎室内壁处成为粗矿粒,给这些矿粒以线速度,使颗粒之间发生冲击碰撞,而最终达到粉碎的目的。

———气流式超细粉碎。

该机是利用高压气流使物料互相受到冲击(碰撞)、摩擦及剪切作用而达到粉碎目的,是一种应用广泛、高效的超微粉碎方法。

11213　改性[1,3,4]黏土矿的改性是深加工的一种重要形式。

由于原生高岭土表面呈酸性,因此和乙烯树脂等有机材料有较差的混溶性。

利用高岭土表面的羟基和含氧基团易于和表面改性剂作用,形成表面包裹层的特点,用表面化学包裹法对高岭土进行表面吸附改性[1]。

高岭土表面改性,可提高在有机高分子材料中的分散性。

用改性高岭土作原料不但提高产品的性能,而且因为高岭土的添加量大,可降低产品的成本及提高附加值。

113　工艺进展11311　制高岭石有机插层材料高岭土在结构上是具有特殊层状的含水铝硅酸黏土矿物,它的主要矿物组成呈8面体层状硅酸盐,层间以氢键结合,不含可交换阳离子;层与层之间具有较强的结合力,是较难与有机化合物发生插层反应的。

但是一些强极性的有机小分子,可以直接插入到高岭石层间,其它有机分子利用有机小分子与高岭石也可形成夹层复合物作为前驱体,52第3卷　第6期2005年12月 矿　业　工　程Mining E ngineering用取代置换法插入到高岭石层间生成插层材料[4]。

11312　剥片型高岭土作为高岭土加工工艺中的一道重要工序,分为机械剥片和化学试剂剥片。

由于造纸涂布用高岭土的需要,对将其分离出所需控制的粒级,一般需要剥片工艺将高岭土加工成-2μm占80%以上的细薄片产品。

经剥片产出的细片高岭土,还需经过磁选除铁和漂白,使产品白度提高到83%～85%以上。

经剥片和漂白后的细片高岭土可达到低磨耗和高白度的要求,广泛用于造纸涂布颜料[416]。

11313　用微生物法改进高岭土质量此法是对含氧化铁矿物杂质的矿物原料进行微生物除铁的一种方法。

把含草酸溶液以及含草酸的微生物发酵液加进盐酸后,用于淋滤高岭土中的铁。

此外,还除掉了大部分不需要的组分,如TiO2和CaO等[3]。

11314　细化印刷用高岭土的颗粒这种制法是将高岭土湿式粉碎而制成的,可一定程度上代替剥片黏土,将平均粒径+115μm和-6μm的高岭土,通过采用合成树脂玻璃珠的湿式球磨机或介质搅拌型磨机进行磨碎,经处理的高岭土粒度分布变宽,能获得较好的涂料用高岭土[6]。

2　开发利用现状211　天然水净化处理水资源的匮乏成了新的难题,而充分、环保利用天然水是有效的解决途径之一。

使天然水进入净化池,按照天然水氢氧化物沉淀物处理方法,在净化池中水净化和处理过程中形成的沉淀物,用高岭土黏土作添加料,而在一定的温度条件下,得到洁净的水,有效地充分利用了匮乏的水资源[3]。

212　高岭土微晶玻璃装饰板材以高岭土为主要原料、硅灰石为主晶相的微晶玻璃生产的装饰板材,采用熔结晶化成型工艺。

该方法成本低,产品色泽、花纹、外观效果理想,其表面在具有天然石材花纹的基础上,还具有多彩的色调图案,在外观及价格上有极大的竞争力[9]。

213　人工合成分子筛中的应用近年来以高岭土为原料合成Na Y型分子筛取得成功。

其合成方法是将一部分高岭土原粉经高温煅烧得到高温煅烧土;另一部分高岭土在较低温度下煅烧得到偏高岭土,将两种煅烧高岭土按一定比例混合后或在其中的一种煅烧高岭土存在时,得到一种Na Y型分子筛[7]。

目前,我国大多数分子筛工厂都是利用碱、水玻璃和铝的氢氧化物合成,消耗大量的化学药品,阻碍了分子筛的成批生产。

而高岭土的应用极大地改进了这一技术。

214　水泥基材料中的应用高岭土经过脱水后,转变成为具有高火山灰活性的偏高岭土。

偏高岭土通过碱激活制备的土聚水泥和直接作为混凝土矿物掺合料,使混凝土的工作性、强度和耐久性等均有明显的改善,同时对高性能混凝土普遍存在的自收缩现象也有较好的抑制作用[8]。

高岭土水泥基材料其广阔的应用领域和优异的性能,必将有一个迷人的应用前景,但这方面的研究工作在国内尚属起步阶段,但随着这种材料的发展对我国的经济建设和社会发展将会产生深远的影响。

215　电缆生产高绝缘性能电缆需要超量加入电性能改良剂。

高岭土作为惟一能制成电性能改良剂的产品,自然前景看好。

在要求电绝缘性能较高的塑料电缆及绝缘材料中,需添加改性煅烧高岭土[9]。

216　其它高岭土的用途很广泛。

除上述用途外,还可用于生产白水泥、聚合铝。

低铁和低硫的高岭土可应用在催化剂生产中。

高岭土有亲水性,经常用疏水物质覆盖其颗粒表面。

此外,还在化肥、农药、化妆品等方面应用。

3　结语高岭土应用于各行各业,对高岭土的需求量急速增加,高岭土市场将保持稳定增长,并且对高岭土的质量要求也越来越高。

而我国作为最早应用高岭土的国家之一,应该充分利用高岭土,不仅采取深加工、开发新产品、立足于传统的应用领域,而且要面向高科技、新技术、高效益的领域,综合开发利用高岭土资源。

因此,随着科学技术的进步,它的应用范围将会越来越广泛。

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