粘土礦物是一種含水的硅酸鹽礦物，具有顆粒細(xì)、黏結(jié)性、可塑性、膨脹性、燒結(jié)性、耐火性、離子交換性等特點，最主要且目前已成規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的有高嶺石類、蒙脫石類和坡縷石類三大類礦物。
高嶺石類粘土礦物包括高嶺土、地開石、埃洛石（多水高嶺石）、珍珠巖、陶土等，其中以高嶺石為主要成分的高嶺土最為典型。
蒙脫石類粘土礦物主要是各種類型的膨潤土。
坡縷石類粘土礦物主要包括凹凸棒石和海泡石。
1、粘土礦物的晶體結(jié)構(gòu)
粘土礦物的晶體結(jié)構(gòu)主要是由1個或2個硅氧四面體與1個鋁-氧或鎂氧八面體相互疊置而形成層狀或鏈層狀結(jié)構(gòu)。所有粘土礦物的交替不外乎1:1或者2:l結(jié)構(gòu)。1:l結(jié)構(gòu)是指一層硅氧四面體和一層鋁氧八面體組成一個基本交替單元。2:1結(jié)構(gòu)是指兩層硅氧四面體和一層鋁氧八面體組成一個基本交替單元。
高嶺土為1:1結(jié)構(gòu)，交替單元間遇水不膨脹
蒙脫石為2:1結(jié)構(gòu)，高度膨脹
2、粘土礦物的加工工藝
每種礦物有不同的加工工藝。即使對同一種礦物，根據(jù)不同的用處，也會有不同的加工工藝。例如，對高嶺土礦物粘土而言，可以有程序較復(fù)雜以及成本較高的濕法加工工藝和比較簡單的干法加工工藝。對于蒙脫石類礦物也有濕法和干法加工的區(qū)別。對坡縷石/海泡石類礦物可以有粘結(jié)級產(chǎn)品的加工工藝和吸附級類的加工工藝。
但整體來講，加工的過程都會涉及到兩個基本問題：一是剔除雜質(zhì)、提高產(chǎn)品的純度；二是不同程度的降低產(chǎn)品的粒度。
關(guān)于提高產(chǎn)品的純度，雖然有時加工難度很大，但其概念的理解比較容易。對于降低產(chǎn)品的粒度，即把產(chǎn)品加工細(xì)。此概念似乎比較簡單，卻可以在礦物領(lǐng)域里區(qū)別出加工技術(shù)水平的高低，并對最終礦物產(chǎn)品的利用程度起到極為重要的作用。
3、礦物加工細(xì)度舉例探討
雖然在上述粘土礦物類別部分談到礦物的基本組成以及礦物間存在不同的結(jié)構(gòu)，但實際看到的所有粘土不是單一的礦物顆粒，而是成千上萬、數(shù)百萬個甚至上億個單個顆粒的集合體。這些集合體如果經(jīng)過簡單的破碎來降低粒度，表面上看顆粒是變小了，但實際上，這些集合體中的某部分顆粒被破壞了，而變成幾個更小的顆粒，而有些部分顆粒還在一起，沒有被分開。
破碎磨粉過程永遠(yuǎn)不會達(dá)到一個統(tǒng)一粒徑顆粒的程度，而是大小顆粒共同存在，只不過是所有的顆粒粒徑都在不同程度的降低了。經(jīng)過破碎磨粉的程度越高，其中的部分顆粒被破壞的比例就越高，其結(jié)果在很大程度上不僅沒有達(dá)到利用礦物性能的目的，同時由于深程度的破碎磨粉，能源消耗大、機器磨損高，使得加工成本增加。
（1）高嶺土超細(xì)加工
A：以剝片加工為主，雖然加工后的片還是很大，但其應(yīng)用性能會大大提高；
B：以超細(xì)粉磨為主，雖然顆粒變小，但顆粒徑厚比還是很小，這種加工后的產(chǎn)品應(yīng)用性能差。
片狀集合體的高嶺土礦物最理想的是沿層面剝開。這種剝開后的較薄單個顆粒或者較薄的集合體的表面積越大、保存越完整，則對產(chǎn)品的有效利用更為有利。比如剝片后的高嶺土涂覆在紙張的表層，這些極薄片狀高嶺土?xí)嗷ソ诲e、疊加并平行于紙張的表面，就會紙張更光滑，更白、更亮，墨水不會有水印等效果。
在美國幾乎所有的紙里面都含有一定量的高嶺土，紙張和印刷質(zhì)量較好的雜志用紙中含較高比例的高嶺土。為了達(dá)到上述應(yīng)用效果，需要盡量保持片的大小，盡量不要把片的面積降低了，不能無限制的破碎、磨粉以至于把片狀體加工成細(xì)顆粒狀。如果加工成細(xì)顆粒狀，那么產(chǎn)品利用價值就很低了，只能作為附加值較低的填料級產(chǎn)品，而不能作為涂層級產(chǎn)品來利用。
如果顆粒繼續(xù)破碎到納米級，一方面達(dá)到納米級產(chǎn)品的破碎、磨粉工藝目前對礦物加工來講非常難，另一方面如能達(dá)到納米級，也只是加工過程中部分或者一小部分可以達(dá)到納米級別。即使達(dá)到納米級粒度，由于礦物本身的應(yīng)用性能幾乎不存在了，只能作為一種極細(xì)的填料使用，這樣一來其應(yīng)用價值反而降低。
（2）坡縷石/海泡石超細(xì)加工
在礦物應(yīng)用領(lǐng)域中，世界上非常稀有并具有獨特性能的坡縷石/海泡石礦物類具有優(yōu)異的增稠性能、搖融性能和極高的吸附性能。但如果對該類礦物加工僅是一味的追求破碎、磨粉等降級處理甚至要達(dá)到納米級的效果，礦物的應(yīng)用性能會很大程度的遭到破壞以至于使該類稀缺的礦物資源變?yōu)閺U品。
A：以分散工藝為主，雖然加工后的針棒狀體還是很長，但其應(yīng)用性能會大大提高。
B：以超細(xì)粉磨為主，雖然顆粒變小，但針棒狀體沒有分開，并且針棒狀的長度收到很大程度的破碎，這種加工后的產(chǎn)品應(yīng)用性能差。
經(jīng)過高度分散加工的礦物，提高了產(chǎn)品的應(yīng)用性能，原因是該類礦物只有高度分散后，尤其是要保存單個針棒狀體的長度越長越完整，才可以發(fā)揮其增稠和吸附作用。而只是簡單的按破碎、磨粉降級方法處理，雖然整體粒度變細(xì)了，但對礦物的應(yīng)用性能會起到破壞性的作用，無法用來增稠和起到高吸附作用。
上述兩個實際礦物例子說明，對礦物的加工，不能只追求對細(xì)度的要求、一定要達(dá)到所謂的納米級的高水平；如果不注意礦物本身的特點，把礦物加工到納米級程度的話，反而降低了礦物的應(yīng)用性能。
4、礦物細(xì)度的真相
目前，使干粉達(dá)到納米級的礦物加工技術(shù)和設(shè)備現(xiàn)在還不具備。大部分納米級礦物產(chǎn)品實際是指這些礦物顆粒遇水分散后的顆粒大小，并且這些顆粒大小的測定基本都是用粒度分布儀做的測試。不論粒度分布儀是激光的還是X-衍射（XRD）方法，都是以統(tǒng)計學(xué)的方式按顆粒顯示的一個方向的大小做的測試和統(tǒng)計的結(jié)果。
對于等軸晶系的礦物（在這里不再討論更細(xì)的礦物知識），比如石英礦物，這種粒度分布測試比較可靠，但對于片狀或者針棒狀的礦物來講，這種測試只可以作為相對比較來使用，不能作為絕對的粒度來使用。顆粒分散后的粒徑大小，很大程度上與干粉的顆粒大小沒有太直接的關(guān)系，而是與原礦和分散技術(shù)有直接關(guān)系。如果原礦主要是由很細(xì)的礦物顆粒組成，那么這些很細(xì)顆粒在干燥情況下的集合體遇水后，經(jīng)過一定程度的分散，其結(jié)果就是分散后的很細(xì)顆粒。而如果原礦本身都是由很粗的顆粒組成，這些顆粒在干燥時的集合體遇水后即便單個顆粒分開，也不會是很細(xì)的顆粒。而這個細(xì)度的單個顆粒，在加工過程中很難再把整體產(chǎn)品加工得更細(xì)，如果可以加工得更細(xì)，那很大程度上就破壞了礦物的很多固有的應(yīng)用性能。所以所謂的納米級礦物在很大程度上不是指礦物在干粉狀態(tài)下的粒徑大小，而是指礦物在水性液體中分散后的顆粒粒徑大小，這種粒徑的大小不與加工程度有直接的關(guān)系。
在礦物質(zhì)加工生產(chǎn)中，要以礦物本身的特點來加工和挖掘礦物的應(yīng)用，不要追求其他領(lǐng)域的時髦技術(shù)來做礦物加工。對于礦物加工而言，最合適的技術(shù)就是最好的加工方法，最先進(jìn)的技術(shù)不一定就是最好的加工方法。
5、結(jié)論
即使存在干粉狀態(tài)下的納米級礦物，但能達(dá)到應(yīng)用于工業(yè)化程度的卻很少。對絕大多數(shù)礦物而言，目前世界上的技術(shù)很難在不破壞礦物基本性能的前提下，生產(chǎn)納米級干粉的礦物產(chǎn)品。但是礦物遇水分散后，根據(jù)不同的礦物以及不同的產(chǎn)地，會有很高比例的納米級分散顆粒。但這些納米級顆粒的存在與加工技術(shù)沒有直接的關(guān)系。
對于礦物的加工，重要的不是一定達(dá)到納米技術(shù)，而是根據(jù)不同礦物的基本性能和應(yīng)用特點來找到最合適的加工技術(shù)。最合適的技術(shù)在一定程度上比先進(jìn)的技術(shù)更為重要。
來源：粘土礦物加工的細(xì)度以及其對應(yīng)用性能的影響，作者：周慧堂，單位：美國MINTECH公司總裁
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