高嶺土是一種非金屬礦產(chǎn),是一種以高嶺石族粘土礦物為主的粘土和粘土巖。因呈白色而又細(xì)膩,又稱白云土。因江西省景德鎮(zhèn)高嶺村而得名。
高嶺土
高嶺土是一種非金屬礦產(chǎn),是一種以高嶺石族粘土礦物為主的粘土和粘土巖。因呈白色而又細(xì)膩,又稱白云土。因江西省景德鎮(zhèn)高嶺村而得名。
| 中文名 | 高嶺土 | 化學(xué)式 | Al203·2Si02·2H20 |
| 外文名 | kaolin | 分子量 | 258 |
| 別 稱 | 白云土、觀音土、陶土、閣土粉 | 顏 色 | 白色軟泥狀 |
| 類 別 | 非金屬礦產(chǎn) | 應(yīng) 用 | 造紙、陶瓷和耐火材料 |
高嶺土是一種非金屬礦產(chǎn),是一種以高嶺石族粘土礦物為主的粘土和粘土巖。因呈白色而又細(xì)膩,又稱白云土。因江西省景德鎮(zhèn)高嶺村而得名。
其質(zhì)純的高嶺土呈潔白細(xì)膩、松軟土狀,具有良好的可塑性和耐火性等理化性質(zhì)。其礦物成分主要由高嶺石、埃洛石、水云母、伊利石、蒙脫石以及石英、長石等礦物組成。高嶺土用途十分廣泛,主要用于造紙、陶瓷和耐火材料,其次用于涂料、橡膠填料、搪瓷釉料和白水泥原料,少量用于塑料、油漆、顏料、砂輪、鉛筆、日用化妝品、肥皂、農(nóng)藥、醫(yī)藥、紡織、石油、化工、建材、國防等工業(yè)部門。
高嶺土類礦物是由高嶺石、地開石、珍珠石、埃洛石等高嶺石簇礦物組成,主要礦物成分是高嶺石。
高嶺石的晶體化學(xué)式為2SiO2·Al2O3·2H2O,其理論化學(xué)組成為46.54%的SiO2,39.5%的Al2O3,13.96%的H2O。高嶺土類礦物屬于1:1型層狀硅酸鹽,晶體主要由硅氧四面體和紹氫氧八面體組成,其中硅氧四面體以共用頂角的方式沿著二維方向連結(jié)形成六方排列的網(wǎng)格層,各個(gè)硅氧四面體未公用的尖頂氧均朝向一邊;由硅氧四面體層和招氧八面體層公用硅氧四面體層的尖頂氧組成了1:1型的單位層。
高嶺土是自然界常見的、非常重要的一種粘土礦物,是在缺少堿金屬和堿土金屬的酸性介質(zhì)中,由火成巖和變質(zhì)巖中的長石或其他硅酸鹽礦物經(jīng)風(fēng)化作用形成。
土質(zhì)分類
自然界中高嶺土所包含的礦物主要分為粘土礦物和非粘土礦物。其中粘土礦物主要包含高嶺石族礦物和少量的蒙脫石、云母和綠泥石;非粘土礦物主要包含長石、石英和招的水化物,還有一些鐵礦物如赤鐵礦、菱鐵礦、褐鐵礦等、鈦礦物如金紅石等和有機(jī)質(zhì)如植物纖維等。決定高嶺土性能的主要是粘土礦物。
成因分類
以高嶺土礦床成因?yàn)榛A(chǔ),根據(jù)不同成礦作用所體現(xiàn)的成礦地質(zhì)、地理?xiàng)l件、礦床規(guī)模、礦體形態(tài)和賦存特征、礦石物質(zhì)組分等方面的差異,《高嶺土礦地質(zhì)勘探規(guī)范》將中國高嶺土礦床劃分為三種類型、六種亞類型。
1、風(fēng)化型:又分為風(fēng)化殘積亞型和風(fēng)化淋積亞型;
2、熱液蝕變型:又分為熱液蝕變亞型和現(xiàn)代熱泉蝕變亞型;
3、沉積型:又分為沉積和沉積-風(fēng)化亞型及含煤地層中高嶺石粘土巖亞型。
工業(yè)類型
根據(jù)其質(zhì)地、可塑性和砂質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分為三種類型:
1、硬質(zhì)高嶺土:質(zhì)硬,無可塑性,粉碎細(xì)磨后具可塑性。
2、軟質(zhì)高嶺土:質(zhì)軟,可塑性較強(qiáng),砂質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)<50%;
3、砂質(zhì)高嶺土:質(zhì)松軟,可塑性較弱,砂質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)>50%。
分離方法
(1)為分離高嶺土中的石英、長石、云母、鐵礦物、鈦礦物等非黏土礦物及有機(jī)質(zhì),生產(chǎn)出能滿足各工業(yè)領(lǐng)域需求的高嶺土產(chǎn)品,除了采用重選、浮選、磁選等對高嶺土進(jìn)行提純除雜外,有時(shí)還要采用化學(xué)漂白、超細(xì)剝片、煅燒、表面改性等深加工方法對高嶺土進(jìn)行處理。高嶺土的選礦加工分為干法和濕法兩種工藝。
(1)干法一般是將采出的原礦經(jīng)過破碎機(jī)破碎至25mm左右,給入籠式破碎機(jī)中,使粒度減小至6mm左右。碎后的礦石再經(jīng)配有離心分離機(jī)和旋風(fēng)除塵器的吹氣式雷蒙磨進(jìn)一步磨細(xì)。該工藝可將大部分砂石除去,適用于加工那些原礦白度高、砂石含量低、粒度分布適宜的礦石。干法加工生產(chǎn)成本低,產(chǎn)品通常用于橡膠、塑料及造紙等工業(yè)的低價(jià)填料。
(2)濕法加工工藝一般將原礦破碎后,經(jīng)過搗漿、除砂、旋流器分級、剝片、離心機(jī)分級、磁選(或漂白)、濃縮、壓濾、干燥即可,這樣得到的產(chǎn)品可用于陶瓷或造紙涂料。如果制備填料級或造紙涂料級高嶺土則需要增加煅燒工藝,即原礦粉碎、搗漿、旋流器分級、剝片、離心分級、濃縮、壓濾、內(nèi)蒸干燥、煅燒、解聚等。
(3)煅燒法 煅燒是為生產(chǎn)特殊高嶺土產(chǎn)品而廣泛應(yīng)用的方法。它有4個(gè)煅燒溫度范圍:500~700℃、925℃、1000℃、1400℃。在不同溫度下煅燒,所得的產(chǎn)品應(yīng)用范圍也不同,只脫除羥基的煅燒高嶺土用作電纜塑料和橡膠密封圈的填料;經(jīng)1000℃煅燒的高嶺土可代Tio2,用作紙張?zhí)盍希唤?jīng)過1300~1525℃煅燒的高嶺土可用作耐火制品的填料、光學(xué)玻璃坩堝內(nèi)襯等。
(4)剝片法 為了制取涂料級高嶺土產(chǎn)品,必須把較厚的疊層狀高嶺土剝成薄片,剝片的方法有濕法研磨、擠壓和化學(xué)藥劑浸泡法。①濕法研磨法 將高嶺土配制成固體氣量40%左右的礦漿,加入分散劑后,添加有研磨介質(zhì)(如石英砂、瓷珠、玻璃珠、尼龍聚乙烯珠等)的研磨機(jī)內(nèi),研磨一定時(shí)間后、過篩,再經(jīng)沉淀分級即得。②擠壓法 將高嶺土礦漿送至高壓均漿器中,將高壓均漿器加壓到20~35Mpa,然后由噴嘴噴出,由于壓力突然降低,使高嶺土晶體疊層“松動”。高速噴出的料漿噴射到葉輪上,突然改變運(yùn)動方向,使松動的晶體疊層發(fā)生剝離。③化學(xué)藥劑浸泡法 用尿素的飽和溶液浸泡高嶺土粉,同時(shí)加熱至30~80℃,再添加少量的分散劑,使高嶺土充分分散后,進(jìn)行高速攪拌,從而使晶體疊層剝離。也可用聯(lián)苯胺、乙酰胺等代替尿素。將AlCl3的中性水溶液與Na2SiO3按照1∶0.75到1∶5的比例混合,產(chǎn)生沉淀。在110℃下干燥,即得到Al2O3·2SiO2·2H2O。
(5)將高嶺土磨細(xì),洗滌去砂,用無機(jī)酸處理,水洗至近中性,在3 3 0℃以上脫水而成。
工業(yè)用途
高嶺土已成為造紙、陶瓷、橡膠、化工、涂料、醫(yī)藥和國防等幾十個(gè)行業(yè)所必需的礦物原料。
陶瓷工業(yè)是應(yīng)用高嶺土最早、用量較大的行業(yè)。一般用量為配方的20%~30%。高嶺土在陶瓷中的作用是引入Al2O3,有利于莫來石的生成,提高其化學(xué)穩(wěn)定性和燒結(jié)強(qiáng)度,在燒成中高嶺土分解生成莫來石,形成坯體強(qiáng)度的主要框架,可防止制品的變形,使燒成溫度變寬,還能使坯體具有一定的白度。同時(shí),高嶺土具有一定的可塑性、粘結(jié)性、懸浮性和結(jié)合能力,賦予瓷泥、瓷釉良好的成形性,使陶瓷泥坯有利于車坯及注漿,便于成形。如用在電線中,可以增加絕緣性,降低其介電損耗。
陶瓷不僅對高嶺土的可塑性、結(jié)合性、干燥收縮、干燥強(qiáng)度、燒結(jié)收縮、燒結(jié)性質(zhì)、耐火度及燒后白度等有嚴(yán)格要求,而且涉及到化學(xué)特性,特別是鐵、鈦、銅、鉻、錳等致色元素的存在,使燒后白度降低,產(chǎn)生斑點(diǎn)。
對高嶺土的粒度要求一般是越細(xì)越好,使瓷泥具有良好的可塑性和干燥強(qiáng)度,但對要求快速澆鑄、加快注漿速度和脫水速度的澆鑄工藝,需提高配料的粒度。此外,高嶺土中高嶺石結(jié)晶程度的差異,也將明顯影響瓷坯的工藝性能,結(jié)晶程度好,則可塑性、結(jié)合能力就低,干燥收縮小,燒結(jié)溫度高,其雜質(zhì)含量也減少;反之,則其可塑性就高,干燥收縮大,燒結(jié)溫度較低,相應(yīng)雜質(zhì)含量也偏高。
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