武汉工程大学Wuhan Institute of Technology 《非金属矿物材料》课程论文高岭土的应用与研究现状院系：环境与城市建设学院班级：矿物加工01班学生：乐坤李春阳李鹏辉李雪强刘连坤刘念指导教师：张翼2012年5月27日摘要高岭土是指以高岭石族矿物为基本组成的岩石或工业矿物类型。

高岭土是一种重要的非金属资源。

高岭土通过加热煅烧变成偏高岭石，广泛应用于涂料、造纸、塑料、橡胶、高级耐火材料等领域。

阐述了高岭土发展状况与最新的应用范围，以及目前高岭土应用前景与展望。

AbstractThe kaolin is kaolinite group minerals as the basic composition of the rock or the type of industrial minerals. Kaolin is an important non-metallic resource. Kaolin be heated and calcined into metakaolinite , and widely used in paint, paper, plastics, rubber, high-grade refractory and other fields .The article expound the kaolin’s development with the latest range of applications, and the current kaolin application prospects and prospect.关键词：高岭土应用研究现状展望Key words: kaolin Application Research present situation Prospect1 高岭土的介绍1.1高岭土矿物简介高岭土是指以高岭石族矿物为基本的岩石或工业矿物类型。

是质地纯净的细粒粘土，原矿呈白色或浅灰色，含杂质时呈黄色或灰色；致密块状或是疏松土状，质软，有滑腻感，指甲可刻画。

高岭石族矿物共有高岭石、迪开石、珍珠石、0.7nm埃洛石、1.0nm埃洛石等五种，高岭石矿物的化学成分相似，仅以单位构造层的堆叠方式和层间水的含量略有不同。

它们的理论结构式为Al4(Si4O10)(OH)8。

高岭土是以高岭石亚族矿物为主要成分的软质粘土，主要由高岭石矿物组成。

自然界中组成高岭土的矿物有粘土矿物和非粘土矿物。

粘土矿物主要是高岭石族矿物，其次是绿泥石、蒙脱石和水云母。

非粘土矿物主要为石英、长石、和云母以及铝的氧化物和氢氧化物、铁矿物、铁的氧化物、有机物等自然产出的高岭土矿石，根据其成因、质量、可塑性和砂质的含量，可划分为硬质高岭土、软质高岭土和砂质高岭土三种工业类型。

在我国，高岭土矿点有700多处，对200处矿点探明储量为30亿吨，矿点较为分散。

其中煤系高岭土16.7亿吨，主要分布在中国北方的东北、西北的石炭——二叠纪煤系中，以煤层中夹矸、顶底板或单独矿层形式存在。

据目前所了解资料，只有广东、广西、安徽、河北沙河的高岭土资源可以开发用于造纸涂料，因此资源十分宝贵。

1.2 高岭土的物化性质1）物理性质a.白度：白色或接近白色，最高白度大于95%；白度是高岭土工艺性能的主要参数之一，纯度高的高岭土为白色。

高岭土白度分自然白度和煅烧后的白度。

对陶瓷原料来说，煅烧后的白度更为重要，煅烧白度越高则质量越好。

b.硬度：软质高岭土一般为1~2，硬质高岭土有时可达3~4。

c.可塑性：可塑性是指粘土粉碎后用适量的调和后捏成泥团，在外力作用下可以任意改变其形状而不发生裂纹，除去外力，仍能保持受力时的形状的性能。

而高岭土具有良好的成型、干燥和烧结性能。

d.分散性：分散性是指粘土矿物分散于水中并呈悬浮状态的性质，或称为悬浮性、反絮凝性。

高岭土在水中易于分散、悬浮，能形成稳定性良好的悬浮液。

e.电绝缘性：高岭土具有优良的电绝缘性，200℃时电阻率大于100亿Ω·㎝，频率50Ｈz时击穿电压大于50ｋv／ｍｍ,可用于电缆填料。

2）化学性质a.化学稳定性: 高岭土具有良好的抗酸溶性。

b.阳离子交换量：粘土矿物的阳离子交换容量是指在pH值为7的条件下，粘土矿物所能交换下来的阳离子总量，包括交换性盐基和交换性氢。

单位为mmol／100g。

而高岭土的阳离子交换量一般为3~5mmol／100g。

c.耐火度：高岭土的化学成分为Al2O3和SiO2，所以具有优良的耐火性能，耐火度为1770~1790℃d.高岭土的热性质：高岭土在110℃左右排出各种吸附水；110~400℃时排出层间水；但温度继续升高时，不同的温度区间会发生不同的化学反应。

2. 高岭土的用途高岭土的可塑性、粘结性、一定的干燥强度、烧结性及烧后白度等特殊性能，使其成为陶瓷生产的主要原料；洁白、柔软、高度分散性、吸附性及化学随性等优良工艺性能，使其在造纸工业上得到广泛的应用。

此外，高岭土在橡胶、塑料、耐火材料、石油精炼等工业部门以及农业和国防尖端技术领域亦有广泛用途2.1 高岭土的主要用途a.陶瓷工业:陶瓷工业的主要原料，用于制作日用陶瓷、建筑及卫生陶瓷、电瓷、化工耐腐蚀陶瓷、工艺美术陶瓷及特种陶瓷等。

b.造纸工业:用于纸张的填料和涂料，提高纸张的密度、白度和平滑度，改善印刷性能，降低造纸成本.c.耐火材料及水泥工业:耐火度高于或等于1770℃的纯净高岭土可制熔炼光学玻璃和玻璃纤维用的坩埚及实验室用坩埚，低品位高岭土可制耐火砖、匣钵、耐火泥、出铁泥塞及烧制白水泥等。

d.橡胶工业:用作补强剂和填充剂，可提高橡胶的机械强度及耐酸性能，改善制品性能，降低成本。

e.石油、化工工业:制高效能吸附剂，代替人工合成化工用分子筛，用作石油裂解催化剂。

f.医药、轻纺工业:作为医药的涂层，吸附层、添加剂、漂白剂、制作去垢剂、化妆品、铅笔、颜料、油漆的填料。

g.农业:用作化肥、农药、杀虫剂的载体。

h.国防尖端技术:原子反应堆、喷气式飞机、火箭燃料室及喷嘴等都需要优质高岭土。

2.2 应用结构各国的资源条件及工业发展程度有所差异，高岭土的应用结构亦有较大区别。

例如：我国70%以上的高岭土用于陶瓷工业，造纸工业用高岭土所占比例甚小。

美、英、日本等国家50%以上的高岭土则用于造纸工业。

日本还有将高岭土用于代替钢铁制造切削刀具、车床钻头和内燃机外壳等方面应用。

特别是最近几年，现代科学技术飞速发展，使得高岭土的应用领域更加广泛，一些高新技术领域开始大量运用高岭土作为新材料，甚至原子反应堆、航天飞机和宇宙飞船的耐高温瓷器部件，也用高岭土制成。

高岭土在造纸工业的应用最为广泛。

主要有两个领域，一个是在造纸(或称抄纸)过程中使用的填料，另一个是在表面涂布过程中使用的颜料。

对于一般文化纸，填料量为纸重量的10-20%。

对于涂布纸和纸板(主要包括轻量涂布纸、铜版纸和涂布纸板)，除了需要填料外，还需要颜料，填、颜料用的高岭土所占比重为纸重量的20-35%。

高岭土应用于造纸，能够给予纸张良好的覆盖性能和良好的涂布光泽性能，还能增加纸张的白度、不透明度，光滑度及印刷适性，极大改善纸张的质量。

3 高岭土的研究现状3.1高岭土选矿高岭土主要由高岭石、埃洛石组成，含量可达90%以上，其次还有水云母，常混有黄铁矿、石英、明矾石等。

高岭土原矿的加工工艺取决于原矿的性质及产品的最终用途。

在工业生产中应用的工艺有两种：干法工艺和湿法工艺，通常硬质高岭土采用干法生产，软质高岭土采用湿法生产。

干法工艺是一种较为简单经济的加工工艺。

先经过锤式破碎机破碎，然后经过笼式破碎机，最后经过离心分离机和旋风除尘器的吹气式雷蒙磨即可湿法工艺包括矿石准备、选矿加工、和产品处理三个阶段。

准备阶段包括配料、破碎和捣浆等作业。

选矿阶段可能包括水力分级、浮选、选择性絮凝、磁选、化学处理(漂白)等作业，以除去不同的杂质。

产品再经过不同的步骤处理后即可进行下一步的加工及应用。

常规浮选高龄提的研究早已开始，但真正应用与工业生产却是最近几年才开始的。

英国ECC公司已成功将常规浮选应用于工业生产。

其浮选给矿中，+10µm 含量约达30％，只要适当调整药剂制度及浮选机构，大部分高岭石都能被福相上来，石英、云母、长石等狂物则被抑制，作为尾矿处理，高岭石的浮选回收率可达70％。

[1]高岭土的选矿方法有高梯度磁选、泡沫浮选和选择性凝聚／絮凝。

我国对高岭土的选矿较多采用浮选，技术也相对落后，而目前欧美，日本等国拥有较为完善的悬空工艺与设备，方法也较多采用高梯度磁选和浮选。

这是目前高岭土选矿的发展现状。

3.2煅烧高岭土高岭土通过煅烧脱除了结构水或结晶水﹑碳质及其他挥发性物质变成偏高岭石产品民称为“煅烧高岭土”煅烧高岭土具有白度高、容重小、比表面积和孔体积大、吸油性、遮盖性和耐磨性好、绝缘性和热稳定性高的特性，是一种性能独特的无机非金属功能填料和颜料。

高岭的土煅烧的原理：Al2O3·2SiO2·2H2O550-700℃A12O3·2SiO2+2H2O高岭土偏高岭土2(A12O3·2SiO2)925℃2A12O3·3SiO2+ SiO2偏高岭土铝尖晶石1050-1100℃开始转化为似莫来石，反应式如下:2A12O3·3SiO21100℃2(A12O3·SiO2)+ SiO21200-1400℃生成莫来石，反应式如下:3(A12O3·SiO2) 1400℃3A12O3·2SiO2+ SiO2影响高岭土煅烧的因素很多，主要因素有如要粒度、煅烧温度、煅烧时间、煅烧气氛等。

根据高岭土的煅烧温度，可以将高岭土划分为低温煅烧（600~1000℃）、中温煅烧（1000~1200℃）、高温煅烧（1200℃以上）。

由于煅烧温度不同，发生的化学反应，晶体结构转换不同，煅烧高岭土的原理化性能和适应领域也不同。

煅烧的时间对高龄土的活化性和白度有很大影响。

一般来说，煅烧时间越长，反应越充分，产品的白度越高。

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。

[2]目前高岭土煅烧的发展现状温度一般控制早500~1200℃之间，然后再根据所需产品的性质或特征来调节反应温度。

再根据所需产品的白度需求来确定煅烧高岭土的时间。

这些都是属于工艺方面的发展现状。

而在设备上，煅烧高岭土的煅烧设备目前主要依赖进口。

煅烧高岭土的主要市场是油漆涂料、造纸、橡胶和塑料制品、电缆、陶瓷等，其中油漆涂料和造纸是我国优质煅烧高岭土最主要的消费领域，分别占国内超细、高白度优质煅烧高岭土消费量的50%和40%左右。