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煅燒高嶺土簡介
高嶺土是一種無機非金屬的混合物，煅燒高嶺土就是將高嶺土在煅燒爐中燒結(jié)到一定的溫度和時間，使其的物理化學(xué)性能產(chǎn)生一定的變化，以滿足一定的要求。
煅燒高嶺土與未煅燒高嶺土相比，低溫煅燒高嶺土的結(jié)合水含量減少，二氧化硅和三氧化鋁含量均增大，活性點增加，結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，粒徑較小且均勻，與未煅燒高嶺土填充NR膠料相比，低溫煅燒高嶺土填充NR膠料的硫化特性曲線基本一致，紹爾A型硬度不變，拉伸強度提高，兩者的物理性能均達到運動鞋非透明鞋底行業(yè)標準的要求。
日前陶瓷、橡膠、塑料、人造革、自水泥、耐火材料、化學(xué)等工業(yè)以及農(nóng)業(yè)毋有廣泛應(yīng)用。隨著對高蛉土選礦工藝的進一步提高，高嶺土的應(yīng)用范圍將日趨廣泛。煤田地質(zhì)系統(tǒng)備單位，可以從實際情況出發(fā)，立足于煤系地層中高嶺土資源及市場需求。高嶺土是自然界中普遍存在的一種非金屬礦，過去一般用于生產(chǎn)陶瓷，耐火材料以及少量摻入塑料，橡膠中怍填料。隨著國民經(jīng)濟各領(lǐng)域的日益發(fā)展，人們越來越重視高嶺土的深度加工，因為這樣不僅可以獲取新的具有特殊性能的材料，而且還可提高經(jīng)濟效益。對高嶺土進行深加工舳方法之一，即將巳淘洗和韌步烘干磨耪的高嶺土進一步加熱，焙燒，脫水，使其變成偏高嶺土，用作塑料電纜科的填料，以提高電纜包皮的絕緣性能。常用的鞋類橡膠填充劑主要有有機填充劑和無機填充劑兩種，前者包括再生膠和回收料等，后者包括白炭黑、碳酸鈣、鈦白粉、碳酸鎂、氧化鎂、炭黑和鋅氧粉等。高嶺土是近幾年開發(fā)的一種新型橡膠制品填充劑。
但是在高嶺土的所有應(yīng)用都必須的經(jīng)過加工成為細粉，才能加入到其他材料中，完全融合
高嶺土礦物簡介：
1、礦物簡介
高嶺土是一種以高嶺石族粘土礦物為主的粘土或粘土巖。高嶺石因首先發(fā)現(xiàn)于中國江西景德鎮(zhèn)的高嶺山而得名。高嶺石族粘土礦物包括高嶺石、埃洛石、地開石、珍珠陶土等。
中國高嶺土資源豐富，礦床分布廣泛，全國有16個省都有產(chǎn)出，但主要分布在東南沿海一帶。華東、中南地區(qū)探明儲量為全國總儲量的80%，其中以江蘇、浙江、福建、江西、湖南、廣東等省為主，在四川、貴州、云南、河北及遼寧等省也有分布。全國包括陶瓷粘土在內(nèi)高嶺土礦床共有200多處；但大型礦床較少，多為中小型。主要礦床有：江蘇蘇州、四川敘永、遼寧丹東、浙江溫州、廣東潮安、茂名、湛江、福建永春、閩清、同安、湖南醴陵、衡陽、衡山、山西大同、內(nèi)蒙、江西景德鎮(zhèn)、陜西洛南，山東淄博以及西藏羊八井等礦床。
中國高嶺土礦床成因類型較多，其中風(fēng)化型礦床主要分布在廣東，四川等地，沉積型高嶺土礦床主要分布在山西、內(nèi)蒙、河北、福建、廣西、廣東等地，熱液蝕變型礦床主要分布在江西等地。中國北方所產(chǎn)高嶺土多屬沉積型礦床，南方所產(chǎn)高嶺土多屬風(fēng)化殘積型及熱液蝕變型。此外在北方、南方都有風(fēng)化淋濾型及第四紀沉積型高嶺土礦床的分布。高嶺土礦成礦時代多為中、新生代，礦石類型主要為埃洛石型。今后，高嶺土的地質(zhì)工作，應(yīng)加強對優(yōu)質(zhì)資源的探查。
煤系高嶺土是近十幾年來新發(fā)現(xiàn)的一種與煤共生的礦床，實際上是一種單礦物的硬質(zhì)巖石，高嶺石含量可達95％以上，通常稱為煤系高嶺巖，一般賦存于煤層的夾矸或頂?shù)装?，或呈獨立的礦床存在。煤系高嶺巖由于含有大量的有機質(zhì)，通常呈現(xiàn)黑色、灰黑色或灰色，經(jīng)過粉碎、超細粉碎、剝片、煅燒等加工工藝，可生產(chǎn)出白度高達90～95％的不同粒度的煅燒高嶺土，可用于造紙、涂料、油墨、絕緣電纜橡膠或塑料，也可作為生產(chǎn)分子篩和聚合氯化鋁或硫酸鋁的原料。
我國煤系高嶺巖主要分布在煤炭資源豐富的華北地區(qū)，特別是在山西省和內(nèi)蒙自治區(qū)，以及河南、河北、陜西、寧夏等地。探明儲量16多億噸，總資源量估計有幾百億噸。
2、性質(zhì)結(jié)構(gòu)
高嶺石的化學(xué)式為Al4〔Si4O10〕(OH)8，其理論化學(xué)成分為：Al2O3 39.5%、SiO2 46.54%、H2O 13.96%。高嶺石屬1：1層型的二八面體層狀鋁硅酸鹽礦物，其結(jié)構(gòu)單元層由一層硅氧四面體和一層鋁氧八面體組成（見圖1），結(jié)構(gòu)單元層厚度d(001)=0.715nm,單斜或三斜晶系。由于堆疊中結(jié)構(gòu)單元層間的位移，便構(gòu)成了不同的多型。高嶺石是一層重復(fù)的多型，兩層重復(fù)和六層重復(fù)的多型分別稱為地開石和珍珠石。結(jié)晶良好的高嶺石為有序結(jié)構(gòu)，一般呈假六方片狀晶體。結(jié)晶度差的多為b軸無序的高嶺石，一般呈不規(guī)則片狀。
高嶺土粒度細小，粒徑一般在0.5～5µm。常呈隱晶質(zhì)致密塊狀、土狀集合體產(chǎn)出。晶體常呈假六方片狀、不規(guī)則片狀晶形，埃洛石呈管狀。高嶺石集合體成蠕蟲狀和書本狀形態(tài)。純凈者白色，白度可達90％以上；含鐵、鈦雜質(zhì)高者可呈黃色、褐色、淺紅色等，含有機質(zhì)多者則成灰色、灰黑色或黑色。光澤暗淡，土狀光澤或無光澤，硬度2～2.5。軟質(zhì)高嶺土易成粉末，具可塑性，易分散、懸??；硬質(zhì)高嶺巖呈塊狀、不具可塑性。密度2.60～2.63g/cm3。
 圖1 高嶺石晶體結(jié)構(gòu)
高嶺土化學(xué)性能穩(wěn)定，抗酸溶性良好，陽離子交換容量很低，耐火度、電阻、擊穿電壓較高，成型、干燥、燒結(jié)性能及燒成白度良好。高嶺石族礦物的典型性質(zhì)可見表1
表1 高嶺石族礦物的典型性質(zhì)
| 礦物名稱 |
化學(xué)式 |
化學(xué)組成，% |
莫氏 硬度 |
密度 g/cm3 |
顏色 |
| Al2O3 |
SiO2 |
H2O |
| 高嶺石 |
Al4(Si4O10)(OH)8 |
39.50 |
46.54 |
13.96 |
2～2.5 |
2.609 |
白、灰白、帶黃、帶紅 |
| 珍珠石 |
Al4(Si4O10)(OH)8 |
39.50 |
46.54 |
13.96 |
2.5～3 |
2.581 |
藍白、黃白 |
| 地開石 |
Al4(Si4O10)(OH)8 |
39.50 |
46.54 |
13.80 |
2.5～3 |
2.589 |
白 |
| 7Å埃洛石 |
Al4(Si4O10)(OH)84H2O |
34.66 |
40.9 |
24.44 |
1～2 |
2.0 |
白、灰綠、黃、藍、紅 |
組成高嶺土的礦物有粘土礦物和非粘土礦物二類。粘土礦物主要是高嶺石族礦物，其次是水云母、蒙脫石和綠泥石。非粘土礦物主要為石英、長石和云母以及鋁的氧化物和氫氧化物、鐵礦物（褐鐵礦、白鐵礦、磁鐵礦、赤鐵礦和菱鐵礦）、鐵的氧化物（鈦鐵礦、金紅石等）、有機物（植物纖維、有機泥炭及煤）等。決定高嶺土性能的主要是粘土礦物。
質(zhì)純的高嶺土具有白度高、質(zhì)軟易分散懸浮于水中，良好的可塑性和高的粘結(jié)性、優(yōu)良的電絕緣性能以及良好的抗酸溶性、很低的陽離子交換容量、較高的耐火度等理化性能（見表2）。
自然產(chǎn)出的高嶺土礦石，根據(jù)其成因、質(zhì)量、可塑性和砂質(zhì)（石英、長石、云母等礦物粒徑>50mm）的含量，可劃分為硬質(zhì)高嶺巖（土）、軟質(zhì)高嶺土和砂質(zhì)高嶺土三種工業(yè)類型。它們的特征列于表3。硬質(zhì)高嶺巖（土）包括大量的以煤層的頂板、底板、夾矸形式產(chǎn)出或賦存于距煤層較近的所謂煤系高嶺巖（土）。這種高嶺巖（土）由于含有有機質(zhì)及雜質(zhì)而呈黑灰、褐、淡綠、灰綠等色，致密塊狀或砂狀，瓷狀斷口或似貝殼狀斷口，無光澤至臘狀光澤，條痕灰色—白色，硬度3左右。
表2 高嶺土的理化性能
| 項 目 |
指 標 |
| 物理性能 |
顏色 |
白色或近于白色,最高白度>95% |
| 硬度 |
1～2,有時達3～4 |
| 可塑性 |
良好的成型、干燥和燒結(jié)性能 |
| 分散性 |
易分散、懸浮 |
| 電絕緣性 |
200°C時電阻率>1010W.cm，頻率50Hz時擊穿電壓>25kV/mm |
| 化學(xué)性能 |
化學(xué)穩(wěn)定性 |
抗酸溶性好 |
| 陽離子交換量 |
一般3～5mg/100g |
| 耐火度 |
1770～1790°C |
表3 高嶺土礦石類型及特征
| 類 型 |
礦 石 特 征 |
| 硬質(zhì)高嶺土（高嶺石巖） |
質(zhì)硬（莫氏硬度3～4）無可塑性，粉碎細磨后才有可塑性 |
| 軟質(zhì)高嶺土（土狀高嶺土） |
質(zhì)軟，可塑性一般較強，砂質(zhì)含量<50% |
| 砂質(zhì)高嶺土 |
質(zhì)松軟，可塑性一般較弱，除砂后較強，砂質(zhì)含量³50% |
3、用途作用
高嶺土的可塑性、粘結(jié)性、一定的干燥強度、燒結(jié)性及燒后白度等特殊性能，使其成為陶瓷生產(chǎn)的主要原料；片狀粒形潔白、柔軟、高度分散性、吸附性和化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)良工藝性能，使其在造紙工業(yè)上得到廣泛的應(yīng)用。此外，煅燒高嶺土在橡膠、塑料、涂料、化工、石油精煉、耐火材料、農(nóng)藥、航空航天等領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用。表4為高嶺土的主要用途。
表4 高嶺土的主要用途
| 應(yīng)用領(lǐng)域 |
主要用途 |
| 陶瓷工業(yè) |
日用陶瓷、建筑衛(wèi)生陶瓷、電瓷、化工耐腐蝕陶瓷、工藝美術(shù)陶瓷、特種陶瓷等 |
| 造紙工業(yè) |
紙張的填料，銅板紙、涂布白紙板、涂布紙等的涂料或顏料 |
| 涂料工業(yè) |
涂料的填料和顏料 |
| 耐火材料及水泥 |
光學(xué)玻璃和玻璃纖維用坩鍋、耐火磚、匣缽、耐火泥、白水泥等 |
| 塑料、橡膠、電纜 |
橡膠、塑料的填料，電纜的絕緣填料 |
| 石油化工 |
石油裂解催化劑、分子篩、吸附劑等 |
| 醫(yī)藥、輕工 |
吸附劑、醫(yī)藥涂層、添加劑、漂白劑、化妝品、鉛筆、顏料等 |
| 農(nóng)業(yè) |
化肥、農(nóng)藥、殺蟲劑等載體 |
高嶺土的應(yīng)用領(lǐng)域不同，對其質(zhì)量要求也不同。在化學(xué)成分方面，造紙涂料、無線電瓷、耐火坩鍋、石化載體等要求高嶺土Al2O3和SiO2的含量接近高嶺石的理論值；日用陶瓷、建筑衛(wèi)生陶瓷、白水泥橡塑填料等對高嶺土的Al2O3含量的要求可適當(dāng)放低，SiO2的含量可酌情高些。電纜填料不僅要求高嶺土的純度要高，而且對其體積電阻率有較高要求。對Fe2O3、TiO2、SO3等有害成分,也有不同的許含量要求, CaO、MgO、K2O、Na2O的含量允許值，不同用途也不盡相同。在物理性能方面，各應(yīng)用領(lǐng)域要求的側(cè)重點更為明顯。造紙涂料主要要求高的白度、低的粘濃度及細的粒度；陶瓷工業(yè)要求良好的可塑性、成型性能和燒成白度；耐火材料要求較高的耐火度，搪瓷工業(yè)要求良好的懸浮性等。
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