高嶺土，化學(xué)結(jié)構(gòu)式為Al2O3·2SiO2·2H2O，是一種以化學(xué)組成相同且結(jié)構(gòu)類似的高嶺石族黏土礦物為主的黏土巖，其主要由高嶺石、埃洛石、水云母、伊利石、蒙脫石以及石英、長石等礦物組成。原礦呈松散的土塊狀或致密巖塊狀，純凈的高嶺土呈白色或淺灰色，含雜質(zhì)時則帶有灰、黃、褐等顏色。
高嶺土具有較好的可塑性、粘結(jié)性、絕緣性、抗酸性、耐火性等優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)，被作為原料廣泛應(yīng)用于陶瓷、造紙、耐火材料、水泥、橡膠、塑料、涂料石油化工、醫(yī)藥紡織及國防工業(yè)等領(lǐng)域。
1、造紙
高嶺石黏土的粒度小，剝離后具有良好的鱗片和片狀形態(tài)，片徑與厚度比例大，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，所以被用作造紙?zhí)盍虾图垙埻繉右蕴岣呒垙埖墓鉂啥?、充填紙張纖維之間的空隙、提高不透明度等。用作填料，在改善紙張性能的同時還可以降低成本；用作涂布料，則可以改善紙張對油墨的滲透性、包容性以及紙張的外觀。在造紙中對高嶺石的主要要求是粒度及雜質(zhì)含量，要求粒度小于2µm，白度大于86%。
2、陶瓷
高嶺土在陶瓷工業(yè)中應(yīng)用的時間早，量也大，通常可以占到20%～30%。高嶺土可以使陶瓷中Al2O3的含量增加，莫來石的生成過程更容易，從而提高陶瓷的燒結(jié)強(qiáng)度和穩(wěn)定性。燒成陶瓷時，高嶺土分解莫來石是形成坯體框架的過程，此過程使陶瓷坯體不容易走樣變性，同時使燒成溫度范圍變寬，并且提高陶瓷的白度。同時，高嶺土自身具有的可塑性、粘結(jié)性、懸浮性、結(jié)合性等特性，使瓷泥瓷釉的成形性得到改善，更利于車坯、注漿、陶瓷成形等加工過程。
3、橡膠
高嶺土填充到橡膠的膠體混合物中，可以增強(qiáng)橡膠的化學(xué)穩(wěn)定性、耐磨性和機(jī)械強(qiáng)度，延長硬化時間，還可以改善橡膠的流變性、混煉性、硫化性，提高未硫化制品的粘稠度，防止其凹陷、塌軟、下垂、變形、扁管等。高嶺土橡膠制品的防水性、通透性、防火抗燃性、化學(xué)活性等特性也得到了極大的改善。同時，高嶺土在橡膠中還可以作為填料，在不影響橡膠性能的同時可以大幅降低成本。
在橡膠管制品之中加入改性高嶺土材料，能夠有效的改善橡膠管材料顆粒分散以及交聯(lián)程度，可以保障橡膠管制品的性能更為優(yōu)良，同時確保橡膠管制品質(zhì)地變得更加均一。高嶺土同樣屬于一種無機(jī)填料，能夠有效地提升橡膠管制品自身質(zhì)量。主要是由于粉狀的高嶺土材料加入之后，能夠和橡膠材料之間形成高嶺土-橡膠復(fù)合材料，這樣便可以確保橡膠管制品所擁有的力學(xué)性能、耐磨性能、耐腐蝕性能以及穩(wěn)定性等均有所提升，同時還能顯著地改善橡膠材料的可加工性。
4、涂料顏料
高嶺土由于其色白、價廉、流動性好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、表面陽離子交換量大，很早就被用作涂料和油漆的填料。高嶺土可以用于改善涂料的涂刷性、涂料體系儲存穩(wěn)定性、涂層的抗吸潮性及抗沖擊性等機(jī)械性能、顏料的抗浮色和發(fā)花性等。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，對涂料的性能和耐久性等方面的要求日益嚴(yán)格，如要求制備低VOC、高固體涂料、更薄和無疵平滑、光亮的涂膜，此時，需要采用高嶺土作添加劑。高嶺土幾乎可以適應(yīng)所有的涂料體系，從底漆到面漆，所有的固體成分、涂膜的厚度以及光澤。
煅燒高嶺土在乳膠漆中可以部分替代鈦白粉，并配合鈦白粉可提供很好的遮蓋力和展色力。由于高嶺土粒子可以改善顏料粒子間隔，提高涂層的反射率和顏色強(qiáng)度；又因其吸油量較低，可較大量的添加于配方中而不破壞漆膜性能，在不影響光澤、遮蓋力、柔韌性及其他性能的前提下極大地降低涂料成本。因此，高嶺土可廣泛用于水性或溶劑型平光漆、半光漆、蛋殼光漆及特種涂料中。
5、耐火材料
高嶺土具有良好的耐火性，常用來生產(chǎn)耐火材料，其制品能在高溫下承受負(fù)荷而不變形。以高嶺石為主要成分的高嶺土，以及膨潤土和鋁土礦等，據(jù)其耐高溫的用途，統(tǒng)稱為耐火粘土。某些帶色的高嶺土，不能用于陶瓷和造紙，卻是耐火材料的好原料。高嶺土用作耐火材料制品主要有兩類：耐火磚、硅鋁棉。前者耐火度不低于1730℃，可據(jù)需要制成各種尺寸與形狀的耐火磚。后者是一種輕質(zhì)耐火保溫材料，是高嶺土在1000～1100℃焙燒，再用2000℃電弧爐將礦石熔融，在高速氣流下吹制成棉。
6、催化裂化催化劑
高嶺土可直接或經(jīng)酸、堿改性作為催化劑基質(zhì)，也可通過原位晶化技術(shù)合成分子篩或含有Y型分子篩的催化劑。具有防止催化裂化催化劑重金屬中毒、裂化活性高和選擇性好、催化劑抗磨和再生性能好等優(yōu)點(diǎn)。
7、電纜材料
生產(chǎn)高絕緣性能電纜需要超量加入電性能改良劑。高嶺土作為唯一能制成電性能改良劑的產(chǎn)品，前景自然看好在要求電絕緣性能較高的塑料電纜及絕緣材料中，需添加改性煅燒高嶺土。高嶺土經(jīng)適當(dāng)溫度煅燒后有極高的電阻率，不同煅燒溫度的高嶺土空隙率不一樣，空隙對電纜材料中一些較活潑的有害成份有一定的吸附作用，能提高電纜絕緣性；煅燒高嶺土再經(jīng)表面改性，可以提高其在高分子材料中的分散性，增強(qiáng)制品的性能，可在有機(jī)高分子材料-改性劑-煅燒高嶺土之間產(chǎn)生良好的結(jié)合界面，使煅燒高嶺土在電纜中能均勻分散，起到更好的橋梁作用。
8、潤滑領(lǐng)域
高嶺土具有層狀結(jié)構(gòu)和小顆粒尺寸使其具有較好的潤滑性，納米高嶺土的小尺寸效應(yīng)更是增強(qiáng)了其潤滑性能，因此納米高嶺土也被應(yīng)用于潤滑劑中。高傳平等研究了納米高嶺土作為潤滑添加劑對基礎(chǔ)油摩擦行為的影響，發(fā)現(xiàn)在納米高嶺土的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%時獲得最小平均摩擦系數(shù)和磨斑直徑，分別為0.072和0.76mm，分別比純基礎(chǔ)油降低了23%和26%，獲得更好的潤滑性能，對節(jié)能及設(shè)備保護(hù)具有重要意義。
9、污水處理
高嶺土儲量豐富、來源廣泛、價格低廉。天然的二維層狀結(jié)構(gòu)使得它具有較大的比表面積和較好的吸附性能?；诖祟悆?yōu)點(diǎn)，天然高嶺土經(jīng)過改性可以很好地解決重金屬污水處理問題。
汞是一種全球性的污染物，元素汞在大氣環(huán)境中的排放是最主要的汞污染形式，研究表明高嶺土是去除大氣中汞元素的較佳黏土礦物。改性后的高嶺土具有分散性好、分離方便、高效和再生能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可以很好地吸附有機(jī)污染物，利用高嶺土處理紡織廢水、對剛果紅良好的吸附性能和高效的再生能力，高嶺石在有機(jī)污水處理領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。
10、二次資源利用
改性高嶺土還被用于二次資源利用領(lǐng)域，用于回收金屬離子。李霞等用煅燒酸浸改性高嶺土對鹵水中的鋰離子進(jìn)行富集，研究表明該酸改性高嶺土具有更高的比表面積，且Al2O3溶出率高，鋰離子吸附量達(dá)4.51mg/g，使鹵水中45.3%的鋰離子形成沉淀，獲得了較好的吸附效果。該方法不僅實(shí)現(xiàn)了鹵水中鋰資源的回收利用，而且具有較好的經(jīng)濟(jì)意義及應(yīng)用前景。
11、劣化油品處理
目前，處理劣化油品最常用的方法是吸附再生法，主要是由膨潤土、高嶺土等經(jīng)過處理制成的硅鋁吸附劑。改性后的高嶺土晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成了具有高反應(yīng)活性的無序非晶質(zhì)相，比表面積、孔體積和孔徑均增加，使得吸附處理劣化油的效果增強(qiáng)。
12、建筑相變儲熱材料
以二甲基亞砜(DMSO)為插層劑，采用熔融插層方法對煤系高嶺土插層改性，并以插層改性后的高嶺土為基體，在其層間分別插入相變材料月桂醇(LAL)和月桂酸(LA)，成功制備了二元有機(jī)/煤系高嶺土復(fù)合相變儲能材料。插層改性后的煤系高嶺土層間插入二元有機(jī)低共熔物可用來調(diào)控室內(nèi)的溫度變化，二元有機(jī)/煤系高嶺土復(fù)合相變儲能材料可廣泛應(yīng)用于建筑行業(yè)，達(dá)到節(jié)能的目的。采用真空浸漬法制備的三種高嶺土基復(fù)合相變材料(Kb－CPCMs)具有良好的蓄熱、通風(fēng)和空調(diào)功能，適用于建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的采暖、通風(fēng)和空調(diào)。
13、太陽能儲能材料
以高嶺土和硬脂酸鈉為原料，制備出新型的高嶺土/硬脂酸鈉相變儲熱材料。更適用于太陽能熱發(fā)電站的儲熱系統(tǒng)。經(jīng)過500次熱循環(huán)后，相變儲熱材料熔融溫度、冷凝溫度、熔融潛熱和冷凝潛熱等性能變化均不大，而且熱循環(huán)后相變儲熱材料吸收峰的位置及形狀沒有發(fā)生明顯變化，充分說明高嶺土/硬脂酸鈉相變儲熱材料具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性。
14、分子篩
儲量豐富、價格低廉、鋁硅含量高，使得高嶺土可作為制備分子篩的良好原料。不同的改性條件對高嶺土合成的分子篩結(jié)構(gòu)有很大的影響。結(jié)晶度較高，比表面積大，有效縮短了中間產(chǎn)物的擴(kuò)散。為原位合成提供活性表面，促進(jìn)了原位合成的發(fā)生。
15、高嶺石有機(jī)插層材料
插層法一般是由有機(jī)物分子或?qū)訝罹酆衔锊迦雽訝顭o機(jī)物中制備出插層復(fù)合材料。由此法制得的復(fù)合材料，其力學(xué)性能得到改善，同時還獲得了其他新的功能特性。高嶺土在結(jié)構(gòu)上是具有特殊層狀的含水鋁硅酸黏土礦物，它的主要礦物組成為八面體層狀硅酸鹽，層間以氫鍵結(jié)合，不含可交換陽離子；層與層之間具有較強(qiáng)的結(jié)合力，很難與有機(jī)化合物發(fā)生插層反應(yīng)。但是一些強(qiáng)極性的有機(jī)小分子，可以直接插入到高嶺石層間，其他有機(jī)分子利用有機(jī)小分子與高嶺石也可形成夾層復(fù)合物作為前驅(qū)體，用取代置換法插入到高嶺石層間生成插層材料。
16、納米材料
納米材料由于尺寸特殊而具有許多奇特性能，如能屏蔽紫外線、電磁波，用于軍事、通信、電腦等行業(yè)；在飲水機(jī)、冰箱生產(chǎn)過程中添加納米黏土，具有抗菌、消毒作用；在陶瓷制作中添加納米黏土，使陶瓷強(qiáng)度提高50倍，可用來制造發(fā)動機(jī)零件。添加納米材料的塑料，密度低、耐熱性好、強(qiáng)度高，特別是耐磨性有大幅度提高，且具有阻燃自熄滅性，可以用來制作管材、汽車機(jī)械零件、啤酒和肉類制品包裝材料等。未來，由高嶺土是否可以開發(fā)出功能更多，性能更優(yōu)的納米材料，是值得關(guān)注的課題。
17、玻璃纖維
高嶺土是制備玻璃纖維的重要原料，為玻璃纖維提供Al2O3和SiO2，玻璃纖維原料中高嶺土和葉臘石的總量超過三之一，國外以高嶺土為主要原料，國內(nèi)以葉臘石為主要原料。葉臘石開采量的增加，已使其開始貧化，因此高嶺土對玻璃纖維產(chǎn)業(yè)影響巨大。但玻璃纖維用高嶺土不僅對其白度要求較高，而且要求各批次高嶺土原料質(zhì)量穩(wěn)定，對高嶺土的提純及加工工藝要求更加嚴(yán)格。
18、介孔氧化硅材料
介孔材料是孔徑2～50nm的材料，它具有較大的孔隙率、吸附量及比表面積。由于該材料擁有表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子限域效應(yīng)、介電限域效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)等方面的性質(zhì)，使其在吸附、分離、催化裂化、廢水處理等行業(yè)得到充分利用。高嶺土礦藏量大、開采容易、處理簡單、硅鋁含量高，以其作為原料通過水熱法制備介孔材料，具有方法簡便、成本較低、無需模板等優(yōu)點(diǎn)，拓寬了介孔材料的制備途徑與研究范圍，使其在廢水處理及化學(xué)催化裂化等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
19、止血材料
創(chuàng)傷后的出血失控，是造成高死亡率的主要原因?；谔烊恢寡獎┐魇刂瞥鲅阅?，成功合成一種新型的鐵氧化物/高嶺土納米黏土復(fù)合材料，其氧化物的形態(tài)對其止血效果具有顯著影響。層狀硅酸鹽（合成水滑石、系列蒙脫石、高嶺石）黏土礦物在體外止血過程中不釋放熱量，且凝血特性廣泛，兼有價格低廉，穩(wěn)定無毒的特性，可作為新型凝血劑代替QC。
20、藥物載體
高嶺土屬于1∶1層狀晶體，排列緊密均勻，比表面積大，常作為緩控釋材料使用，利用高嶺土復(fù)合材料制備藥物載體，對布洛芬等藥物進(jìn)行長效緩釋作用來降低藥物副作用，增強(qiáng)藥效，減輕不良反應(yīng)。
21、抗菌材料
哥倫比亞亞馬遜黏土(AMZ)富含高嶺土和膨潤土，遠(yuǎn)古時期哥倫比亞當(dāng)?shù)厝顺Ｍ淌矨MZ治療消化不良和腹瀉，標(biāo)準(zhǔn)化檢驗(yàn)證明該黏土有抗菌性能。將環(huán)氧沙星吸附在高嶺石表面，1h后達(dá)到了最大吸附量。與蒙脫石相比，高嶺石的離子交換能力較弱，故抗菌劑更容易釋放，有更好的殺菌效果。
22、組織工程
以高嶺土為黏結(jié)劑，采用改性聚氨酯泡沫(PU)模板法，成功制備了一種具有優(yōu)異力學(xué)強(qiáng)度、礦化能力和良好細(xì)胞反應(yīng)的三維MBG支架。加入高嶺土后，MBG－10K支架的pH環(huán)境更加穩(wěn)定和理想，蛋白吸附能力增強(qiáng)，具有相似的細(xì)胞增殖、穿透能力、增強(qiáng)的細(xì)胞附著和成骨能力分化等特點(diǎn)。
23、化妝品
高嶺土在化妝品中可作為添加劑，能夠增強(qiáng)吸油和吸水性，增強(qiáng)化妝品和皮膚的親著力，以改善潤膚機(jī)能。
高嶺土是我國重要的非金屬礦產(chǎn)資源，對其高效的開發(fā)與綜合利用是我國發(fā)展綠色低碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)形式下的必然趨勢。我國已經(jīng)形成了較成熟的高嶺土選礦提純技術(shù)、改性技術(shù)、尾礦綜合利用技術(shù)，并在不斷地完善高嶺土綜合開發(fā)體系。但仍然存在高品質(zhì)高嶺土產(chǎn)品的開發(fā)、生產(chǎn)與應(yīng)用，在高科技產(chǎn)品領(lǐng)域的應(yīng)用需進(jìn)一步加強(qiáng)等問題。
資料來源：《馮雪茹,鄧建,嚴(yán)偉平,李維斯.我國高嶺土開發(fā)現(xiàn)狀及綜合利用進(jìn)展[J].礦產(chǎn)綜合利用,2022(06):1-10》，由【粉體技術(shù)網(wǎng)】編輯整理，轉(zhuǎn)載請注明出處！
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