高岭石(高岭土)
高岭土是一种质地纯净的细粒粘土或粘土岩，主要由高岭石类粘土矿物组成。高岭石因首次发现于中国江西景德镇高陵而得名。高岭石粘土矿物包括高岭石、埃洛石、地开石和珍珠粘土。构成高岭土的其他粘土矿物和非粘土矿物主要有:粘土矿物——水云母、蒙脱石和绿泥石；非粘土矿物-应时，长石和云母。此外，还含有少量铝的氧化物和氢氧化物、铁矿物(褐铁矿、磁铁矿、黄铁矿)、氧化钛、有机质等。
高岭石的理论化学成分为:Al2O3为39.5%，SiO2为46.54%，H2O为13.96%。高岭石一般为无色-白色细鳞片状，单晶呈伪六角片状或书状，粒度多为0.5 ~ 2微米，个别蠕虫状晶体可达数毫米。纯高岭土能达到高岭石矿物的理论成分，一般为白色或浅灰色，含杂质时为黄色、玫瑰色或灰色、黑色等。原矿呈致密块状或松散土状，柔软、滑腻、珍珠状或暗淡，半透明至不透明，硬度1 ~ 2.5，小于指甲，相对密度2.2 ~ 2.6。
纯高岭土白度高，柔软易分散悬浮于水中，可塑性好，粘结性高，电绝缘性优异。具有良好的耐酸性、低阳离子交换容量、高耐火性等理化性能。见表3-27-1。
表3-27-1高岭土的理化性质
二。矿石类型和工业要求
1.矿石类型
根据其质量、可塑性和含砂量(应时、长石、云母等矿物粒度> 50μ m)，天然存在的高岭土矿可分为三种工业类型:硬质高岭土、软质高岭土和砂质高岭土。它们的特征见表3-27-2。
2.存款类型
表3-27-2高岭土矿石类型
中国高岭土矿床的成因类型很多，主要有风化型、热液蚀变型和沉积型。风化矿床主要分布在广东和四川，沉积高岭土矿床主要分布在山西、河北、河南、山东和福建，热液蚀变矿床主要分布在江西等地。中国北方生产的高岭土多属于沉积矿床，而中国南方生产的高岭土多属于风化残积型和热液蚀变型。此外，南北还有风化淋滤和第四纪沉积高岭土矿床。高岭土矿床的成矿时代多为中生代和新生代。河南省高岭土矿床类型主要为石炭-二叠纪含煤建造中沉积的硬质高岭土。
3.一般工业要求
不同的工业部门对高岭土矿的质量有不同的要求。陶瓷工业通常要求高岭土熟料具有高白度，低含量的着色和导电元素如铁、锰和钛，较少的杂质和其他机械夹杂物使产品在焙烧时易于熔化和发泡，高耐火度和烧后不变形。造纸工业要求原矿白度高，制浆性能好，颗粒细小均匀。如刮刀涂布原料应使用粒径小于2μm且占80%以上的高岭土；橡胶工业也要求小的粒径以产生高度的分散性和吸收性，并且很少含有容易使橡胶过早硬化的杂质如Cu和Mn。铁和SO3的含量也必须很低，但对白度没有具体要求。耐火材料行业的基本要求是耐火度> 1580℃；白水泥行业要求矿石中Fe2O3 < 0.7%，对SiO2和Al2O3没有严格要求。因此，在评价高岭土矿时，应综合考虑各工业部门的相同和不同要求，以最低工业要求作为划分矿石与非矿石的标准，并在此基础上划分优质矿石，通过矿产资源经济学合理确定原矿的工业指标。一般工业指标可参考以下标准(表3-27-3)。
表3-27-3高岭土矿床的一般工业标准
高岭土矿床一般开采技术要求:沉积型硬质高岭土最小可采厚度:0.7 ~ 1m露天开采，0.7m用于露天开采；去石厚度:露天开采0.3~0.5m，地下开采0.3m。其他类型高岭土矿最小可采厚度:露天开采0.7 ~ 2m，1m；用于露天开采；石料剔除厚度:露天开采1 ~ 2m，地下开采1m。
高岭土矿床的一般检测项目包括:Al2O3、Fe2O3、TiO2的基本化学分析；；SiO2 _ 2、MgO、CaO、Na2O、K2O和TSO3 _ 3(含硫脉石)的联合分析；③物理性能:粒度组成、白度、可塑性、干缩性、耐火性等。
三。高岭土矿产资源概述
据美国矿务局(1985)估计，全球已探明高岭土矿产资源总量为11794万t，分布在50多个国家和地区，主要分布在欧洲(54.43亿t)和北美(37.19亿t)，其次是亚洲和大洋洲。其中:美国35.38亿t，前苏联22.68亿t，英国1.81.4亿t，捷克1亿t，中国约3.3亿t。世界高岭土年产量超过2300万吨(1994)，其中美国约10万吨，英国和朝鲜超过200万吨，巴西、德国、中国和捷克超过10万吨。高岭土价格(1998):纸涂料级100 ~ 180美元/吨，填料级75 ~ 100美元/吨，陶瓷级60 ~ 120美元/吨。
中国高岭土资源丰富，矿床分布广泛。中国有16个省份，但主要分布在东南沿海地区。华东和中南地区探明储量占全国总储量的80%，主要分布在江苏、浙江、福建、江西、湖南和广东省，但也分布在四川、贵州、云南、山西、河北、辽宁、山东和河南省。我国高岭土矿床有200多处，包括陶瓷粘土，但大型矿床很少，多为中小型。主要矿床有:江苏苏州、四川叙永、辽宁丹东、浙江温州、广东潮安、茂名、湛江、福建永春、闽清、同安、湖南醴陵、衡阳、衡山、山西大同、江西景德镇、陕西洛南、山东淄博、西藏羊八井。
河南省高岭土资源丰富。近几年的工作证明，储量居全国前列。然而，由于历史原因，勘探和开发利用程度很低。主要原因是:第一，我省广泛分布的煤系高岭土认识较晚，过去多作为耐火粘土矿床进行勘探、评价和开发利用；二是由于过去我国高岭土的开发主要集中在东南沿海地区，形成了较为成熟的开发加工工艺流程。该区主要矿床类型为风化残积型，而北部煤系硬质高岭土的开发加工技术是近几年才取得突破和应用的。
我省高岭土矿床的成因类型主要为含煤沉积型，其次为热液蚀变型和风化淋滤型。主要矿藏有蔚县神东、珙县钟灵、艾博九份、益阳李沟、临汝风雪寺、蔚县三三、蔚县朱屯、庐山梁洼、佳县东黄岛、济源荆轲、济源镇远、卢氏八宝山、淅川太子寺等10余处。累计探明储量约654.38+00万t(高岭土和陶瓷土)(654.38+0998结束)，年产量约6万t (654.38+0998)。
含煤沉积高岭土主要产于石炭-二叠系沉积岩系中，含矿地层包括石炭系本溪组、太原组和二叠系下石盒子组。本溪组硬质高岭土矿床厚度变化很大，一般为1m ~ nm厚，常与铁矿石、铝矾土、耐火粘土共生。主要特征:含铁量高，富含有机质，灰白色-灰黑色。该层曾被评估为耐火粘土层。根据最近的研究，可以分层使用，一部分是耐火粘土，另一部分优质矿石可以作为陶瓷或造纸的高岭土。煤层自然白度较低，煅烧后可达90%以上，高岭石含量一般在90%以上。黄河以北整体质量较好，如博爱九阜坟陶瓷粘土矿，位于本溪组地层，厚度0.45 ~ 2.78 m，一般0.75 ~ 1.65 m，主要矿物成分为高岭石，主要化学成分为35.63% ~ 38.65% Al2O3，44.05% ~ 45.79 SiO2。TiO2含量为0.40% ~ 1.8%，烧失量为7.94% ~ 8.76%，塑性指数为8.43 ~ 11.81。济源井本溪组高岭土矿含高岭石93% ~ 99%，济源袁绍本溪组高岭土矿含高岭石95%以上，其中al2o 3 38.94%，SiO 2 45.14%，fe2o 3 0.25%，TiO 2 0.38%。矿石质量接近高岭石的理论化学成分。
二叠系下石盒子组硬质高岭土矿床主要分布在黄河以南，矿床厚度一般较大，从几米到十几米不等，位于下石盒子组下部。主要特征:有机质含量低，自然白度高，一般为灰蓝色灰色，含铁量高。但可以分层使用，含铁量高的作为耐火粘土，含铁量低的作为陶瓷粘土或造纸用粘土。矿层优质部分质量较好，自然白度在85%以上，质量纯净细腻，高岭石含量高，非常接近纯高岭石。近年来，随着对非金属矿产的重新认识，加强了对该层的研究、开发和利用。具有代表性的矿山，如珙县钟灵陶瓷粘土矿，按质量可分为三层:下层厚1.28m，可在当地用作陶瓷原料；中缝为主缝，厚1.5 ~ 8.5m，一般3 ~ 5m，深灰、蓝灰色厚层，纹理细密，解理发育，贝壳状断口；上部矿层厚1 ~ 2.14m，最厚超过13m，为黄褐色薄层铝土矿页岩，含高岭土。探明储量165.8万t，主煤层化学成分为:al2o 3 39.8%，SiO 2 43.51%，Fe2O3小于3%，塑性指数5.8% ~ 19.97%。鲁山梁洼粘土矿，厚2.1 ~ 15.28 m，储量800多万吨，过去主要用作耐火粘土。近年来的研究表明，优质矿层是可以分选的，高岭石含量90% ~ 98%，自然白度85%，铁含量小于0.8%。佳县东黄岛高岭土矿于20世纪90年代开始勘探，已提交储量42.44万吨，远景储量近百万吨。主缝厚度2.0~2.2m，自然白度76.6%，al2o 3 36.72% ~ 38.79%，SiO 2 42.56% ~ 45.11%，fe2o 3 0%。此外，焦作、济源也有优质矿层，其中济源邵园粉沟主矿层厚1.8m，纯净，灰白色，高岭石含量80% ~ 95%，al2o 3 38.08% ~ 38.52%，SiO 2 45.20% ~ 45.38%，fe2o 3 0.30%。
热液蚀变高岭土矿床在我省分布不广，代表矿山是卢氏八宝山陶瓷粘土矿。它是由钾长花岗斑岩热液蚀变形成的。有两种类型的矿石:高岭石和强高岭土化钾长石花岗斑岩。白色，块状，以高岭石为主，含铁量高(平均1.5% ~ 2.5%)。洗矿后可用作陶瓷工业和高碱玻璃的原料。高岭土探明储量1.34万吨，高碱玻璃原料储量71万吨。
风化淋滤高岭土矿床仅见于淅川泰山庙沟。矿层产于震旦系白云石灰岩与寒武系硅质岩的沉积接触界面及其附近，属风化残积高岭土矿床。矿石类型为伊利石-高岭石(含地开石)粘土，分为优质高岭土和普通高岭土。优质高岭土干净洁白，油润有光泽，滑溜溜，润湿后可塑性大。干燥后易碎成粉末，以高岭石为主，微量应时和绿泥石，铁含量从零到微量不等。这里的高岭土矿过去一直被用作耐火材料的原料。自20世纪70年代开始用作陶瓷原料，主要用于电瓷和卫生陶瓷。
四、高岭土的主要用途
高岭土具有可塑性、粘结性、一定的干燥强度、可烧结性和烧成后白度等特殊性能，是陶瓷生产的主要原料。白度、柔软度、高分散性、吸收性和化学惰性等优良的工艺性能使其广泛应用于造纸工业。此外，高岭土还广泛应用于橡胶、塑料、耐火材料、石油炼制等工业领域，以及农业和国防尖端技术领域。见表3-27-4。
表3-27-4高岭土的主要用途
五、产品的主要工业技术指标
1.产品质量要求
高岭土的应用领域不同，其质量要求也完全不同。在化学成分上，要求高岭土中Al2O3和SiO2的含量接近造纸涂料、无线电陶瓷、耐火坩埚中高岭石的理论值。日用陶瓷、建筑卫生陶瓷、白水泥原料、橡胶塑料的填料可以适当降低高岭土的Al2O3含量，SiO2含量可以适当高一些。有害成分如Fe2O3、TiO2和SO3的允许含量也不同，CaO、MgO、K2O和Na2O的允许值在不同用途中也不同。在物理性能方面，各种应用领域要求的侧重点更加明显。纸张涂料主要要求白度高、粘度低、粒度细；陶瓷工业要求良好的可塑性、成型性和烧成白度；耐火材料要求耐火度高；搪瓷行业要求悬浮性好等等。这就决定了高岭土产品规格和品牌的多样性。
表3-27-5高岭土通用标准(JC88-82)
2.产品质量标准
我国现行高岭土产品标准由国家建材局于1982年修订。根据化学成分和物理性质，制定了高岭土通用标准(JC88-82)，见表3-27-5。同时根据用途制定了造纸用高岭土、搪瓷用高岭土和橡胶用高岭土三个专用标准，见表3-27-6、表3-27-7和表3-27-8。
表3-27-6造纸工业用高岭土标准(JC318-82)
表3-27-7搪瓷工业用高岭土标准(JC319-82)
表3-27-8橡胶工业用高岭土标准(JC320-82)
六、高岭土选矿方法及工艺流程
1.矿物加工方法
为了从高岭土中分离出应时、长石、云母、铁矿物、钛矿物等非粘土矿物和有机物，生产出能满足各种应用领域需要的高岭土产品。重选、浮选、磁选、化学处理等提高高岭土质量的加工方法已经应用到高岭土的加工中。针对我省沉积高岭土的特点，有关科研单位经过多年的研究和试验，提出了两种选矿方案。一种是通过焙烧除水脱碳提高白度，另一种是通过超细粉碎和化学漂白提高白度，达到涂料级高岭土的质量标准。这两条技术路线已经成熟并得到应用。高岭土的主要加工方法见表3-27-9。
表3-27-9高岭土的主要选矿方法
继续的
2.工艺流程
高岭土选矿的工艺流程一般包括三个部分:准备、分离和产品处理。准备部分包括粉碎、打浆等操作；分拣部分包括分拣、漂白、去皮等操作；产品处理部分包括浓缩、过滤、干燥和包装。由于矿石类型和产品指标不同，选矿流程也不同。各矿石类型的主要工艺流程见表3-27-10。
表3-27-10高岭土选矿流程
生产高附加值精细高岭土产品的关键环节是超细磨矿和精细分级。通过超细粉碎和精细分级(包括剥离工艺)，可提高产品中粒度小于2微米的高岭石粉的含量比例(最高可达80%以上)，生产出涂料级高岭土的精品，大大提高了纸张的光泽度和不透明度。化学漂白是高岭土工业中去除杂色含铁化合物的传统工艺。其目的是去除铁、钛等杂质，提高产品白度。高梯度磁选和选择性絮凝也是去除杂质和提高白度的有效方法。在选择加工流程时应充分考虑矿石类型和成分的特点，以生产高附加值产品，创造高经济效益，并可通过多种方式综合利用。