1 煤系高嶺石的特征
與煤一起沉積形成的高嶺石，有軟質(zhì)與硬質(zhì)兩大類，統(tǒng)稱為煤系高嶺巖。硬質(zhì)高嶺土礦石一般呈灰、黑色，致密堅(jiān)硬，斷口呈貝殼狀，常為塊狀構(gòu)造，有的具層理或?qū)用媾?，無吸水膨脹性。碎塊很像燧石。鏡下見高嶺石呈典型蠕蟲狀晶體。礦石的礦物成分比較簡單，主要由高嶺石組成，含量可達(dá)95％以上，其余為碎石英、云母、微量的鐵鈦礦物碳質(zhì)、水鋁石等。有些可以不經(jīng)精選，僅經(jīng)煅燒、超細(xì)磨就可以達(dá)到造紙涂布級(jí)的質(zhì)量要求，但對(duì)于多數(shù)資源而言并非如此簡單。
煤系高嶺巖均含有碳，有機(jī)碳來源于成煤過程，以有機(jī)物質(zhì)或木素一腐植酸的形成直接滲雜于粘土中，由于本身濕潤粘土本身所具有的細(xì)菌作用，導(dǎo)致有機(jī)物逐步演變成含碳的物質(zhì)。這些物質(zhì)極其細(xì)微，易被粘土吸附，難于從粘土中分離，因而煤系高嶺土的脫碳必須借助煅燒。
煤系高嶺土的成巖，是與煤一起在溫度、壓力的作用下形成的，所以，礦石中高嶺石的有序度，均較風(fēng)化和近代沉積作用形成的嶺石要高，經(jīng)受了成礦作用，又進(jìn)一步重結(jié)晶有序化，內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊密，顆粒緊密堆積，但結(jié)晶空間受限制，因而自形程度較差、破壞結(jié)晶構(gòu)造需要較大的能量，可塑性低：脫羥溫度較高。從煤系高嶺巖差熱分析圖譜中可常見：較高的脫羥溫度，吸熱谷寬
且常有復(fù)谷出現(xiàn)，就是其有序度高所引起的。可見，針對(duì)不同地區(qū)、不同特性的煤系高嶺石，根據(jù)煅燒目的要選用與之相適合的煅燒參數(shù)工藝，不可盲從別人的設(shè)備和工藝。
生產(chǎn)煤系煅燒高嶺土，一般是先將選好的原礦破碎至325目或800目、1250目，
然后進(jìn)行煅燒，粒徑越小，容易脫碳，也就是常說的容易燒透。這就要通過試驗(yàn)來確定，還要看煅燒的目的是什么，即產(chǎn)品和用途。
3 煅燒高嶺土煅燒工藝
高嶺土在煅燒過程中由于煅燒溫度不同，煅燒產(chǎn)品的物相不同，特性不同，致使應(yīng)用方向和應(yīng)用領(lǐng)域也不同，因此，煅燒溫度是產(chǎn)生不同產(chǎn)品的關(guān)鍵因素。
在600-1 000℃的煅燒溫度下，我們且稱低溫煅燒。其產(chǎn)品活性高，用于合成分子篩、鋁鹽化工及塑料、橡膠的功能性材料。最佳煅燒溫度的選擇、因原料的成因、粒度、m-v方法、用途不同而異。如合成4A分子篩和鋁鹽化工，最好在700℃左右煅燒。而用于塑料橡膠的功能填料，應(yīng)在850℃煅燒。
1000℃一1200℃為中溫煅燒，其產(chǎn)品白度高、不透明性好、可用于造紙、涂料工業(yè)，替代鈦白粉作結(jié)構(gòu)性顏料。用于造紙可增加紙涂層孔隙體積和松厚度，減少壓光時(shí)的亮度和不透明度的損失。選擇最佳的煅燒溫度，則是在非晶相剛剛轉(zhuǎn)變硅鋁尖晶相，此時(shí)產(chǎn)生多孔膨體結(jié)構(gòu)，溫度為 1000—1050℃，這時(shí)結(jié)晶差的莫來石相剛出現(xiàn)(一般含量5％以下)產(chǎn)品的磨耗值相對(duì)較低。
1200℃以上溫度的煅燒稱為高溫煅燒。其產(chǎn)品為莫來石、瑩青石，用于生產(chǎn)莫來石粒密鑄造型砂、高級(jí)耐火材料和特種陶瓷。
美國根據(jù)煅燒溫度的不同，將煅燒高嶺土分為不完全煅燒土和完全煅燒土。不完全煅燒土的煅燒溫度為650—750℃，脫羥基，密度2.4-2.5。完全煅燒土是1000-1050℃下的產(chǎn)品，在電子顯微鏡下已出現(xiàn)少量莫來石晶體，密度2.7，具有90％以上白度和>0.24 m2／g的光散射性質(zhì)。
完全煅燒高嶺土的良好性能對(duì)涂布紙，尤其是對(duì)低定量涂布紙的生產(chǎn)十分重要，在高檔紙板涂料中其用量也在擴(kuò)大。它在造紙涂料配方中加入量為5％一15％。
不完全煅燒高嶺土可用于造紙?zhí)盍虾屯坎?，作為非高濃涂布顏料，在低光澤涂布紙和紙板生產(chǎn)中的用量，一般為顏料總量的20％～40％。近幾年，刮刀涂布已用到20％以上。
4 煤系高嶺土的超細(xì)粉碎
超細(xì)粉體工程已成為當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。隨著超細(xì)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了新材料、新產(chǎn)品，極大地推動(dòng)材料科學(xué)。許多價(jià)格低廉的礦物原料，經(jīng)過超細(xì)粉碎，竟然身價(jià)百倍，成為高附加值的新材料。煤系高嶺土就是其中之一。
超細(xì)粉碎主要靠設(shè)備完成的，對(duì)設(shè)備和技術(shù)的要求主要包括：物料純度、產(chǎn)品粒度(規(guī)格、外型、粒度分布)單位能耗、耐磨件的使用壽命、維修費(fèi)、對(duì)產(chǎn)品是否造成二次污染以及超細(xì)和分級(jí)的功能和效率。
煤系高嶺土的破碎設(shè)備，已淘汰了應(yīng)用較多的雷蒙機(jī)。為了降低破碎能耗，一般經(jīng)過鍔式破碎機(jī)、錘式破碎機(jī)，就可以直接進(jìn)入超細(xì)粉磨設(shè)備了。超細(xì)磨機(jī)的料粒徑可以在8mm以下，而經(jīng)過分級(jí)的產(chǎn)品一般在10μm以下。這是指沖擊式超細(xì)磨而言。
煤系高嶺土的超細(xì)設(shè)備屬于非金屬礦加工設(shè)備。國內(nèi)外先后研制了振動(dòng)磨機(jī)、沖擊磨機(jī)、離心磨機(jī)、膠體磨機(jī)、氣流粉碎機(jī)和攪拌磨機(jī)，其中前三種多用于1250目產(chǎn)品加工，后兩種多用于粒度更細(xì)的微粉體工程了。煤系煅燒高嶺土多選攪拌磨機(jī)生產(chǎn)。這是因?yàn)樗哂行矢?、能耗低、產(chǎn)品粒度均勻，粒徑小(<1μm)，越來越受到超細(xì)粉碎行業(yè)的重視。氣流磨雖然可以把高嶺石破碎至更細(xì)，但由于能耗大，產(chǎn)品成本太高。一般用氣流磨加工珍貴中藥材。
攪拌磨加工超細(xì)高嶺土按工藝流程分為間歇式、連續(xù)式和循環(huán)式。
間歇式，將已磨為325目-1250目的物料經(jīng)配制成合適濃度后一次加入磨機(jī)筒體內(nèi)一直磨到粒度達(dá)到預(yù)期要求后全部排出作為磨礦產(chǎn)品。然后再加料進(jìn)行第二批超細(xì)磨礦。這種方式機(jī)械化、自動(dòng)化程度高，可以實(shí)現(xiàn)全工序編程運(yùn)行。缺點(diǎn)是已達(dá)到要求粒徑的顆粒仍參與磨礦始終，消耗能量、增加礦漿溫升、效率低。
連續(xù)式：多臺(tái)磨機(jī)串聯(lián)工作，連續(xù)給料、連續(xù)排料，可以根據(jù)各級(jí)物料徑的變化選配不同尺寸的研磨球。這種方式在煤系焙燒土的超細(xì)磨粉中應(yīng)用普遍。
循環(huán)式：是采用攪拌磨和濕式分級(jí)機(jī)組成閉路，磨機(jī)排料給分級(jí)機(jī)分級(jí)后，已經(jīng)達(dá)到粒度要求的物料，做為最終產(chǎn)品收集起來。而粗粒物料返回磨機(jī)再磨，這樣可以防止物料的重復(fù)粉碎和過粉碎，提高磨礦效率，降低系統(tǒng)能耗。這種方式與連續(xù)式結(jié)合起來，即兩臺(tái)磨或三臺(tái)磨后分級(jí)再串聯(lián)，可以適應(yīng)生產(chǎn)不同物料、不同產(chǎn)品而效率提高。
國產(chǎn)攪拌磨機(jī)在生產(chǎn)能力，磨礦細(xì)度、單位電耗、設(shè)備價(jià)格、配件供應(yīng)等方面都比進(jìn)口磨機(jī)具優(yōu)勢，其缺點(diǎn)是材質(zhì)差，耐用性差、自動(dòng)化程度低。
結(jié)束語：
煤系高嶺土的加工工藝制定，必須依據(jù)礦石特征、性質(zhì)、市場所需的產(chǎn)品、規(guī)模、以及自身的投資能力等技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析來確定。生產(chǎn)什么產(chǎn)品主要由市場來回答。另外，超細(xì)磨是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它決定產(chǎn)品的檔次和附加值，也決定煅燒工藝的科學(xué)性、合理性、可靠性。目前，國產(chǎn)超細(xì)磨機(jī)已基本滿足需要，不必一味追求進(jìn)口設(shè)備。
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