浅谈高岭土的成因类型及开发应用

2015-12-19任伟

西部探矿工程 2015年5期

关键词：高岭石非金属矿高岭土

任伟

(新疆矿产资源补偿费征收办公室，新疆乌鲁木齐830001)

浅谈高岭土的成因类型及开发应用

任伟*

(新疆矿产资源补偿费征收办公室，新疆乌鲁木齐830001)

结合大量研究成果，论述了高岭土的地质成因类型，总结了高岭土开发应用的研究进展和方向，同时提出应将高岭土的成因类型与所相应的加工方式、功能应用紧密结合的研究理念。

高岭土；成因类型；开发应用

高岭土是主要成分为高岭石的粘土矿物，作为一种重要的非金属矿产，被广泛应用于油漆、涂料、造纸、橡胶、塑料、电缆、陶瓷、搪瓷、耐火材料、纺织、水泥、汽车、化学、环保及农业等领域[1-4]。高岭土除含高岭石外，一般还含有埃洛石、石英、明矾石和少量黄铁矿、赤铁矿、褐铁矿及金红石或锐钛矿等有害杂质[5]，本文介绍以高岭石为主。

目前，全世界约有五十多个国家出产高岭土，主要集中在美国、巴西、中国、英国和捷克，总产量占到世界市场的一半以上[6]。高岭土早期主要为制作陶瓷的矿物原料，中国是世界上最早使用高岭土制作陶瓷的国家[7]。

1 高岭土简介

高岭土的主要矿物，高岭石（Kaolinite），化学分子式Al4[Si4O10](OH)4，为含氧盐大类层状结构硅酸盐高岭石族矿物。之所以称之为高岭石，渊源于我国江西省东北部景德镇市东面的高岭村产出质地优良高岭石资源，海内外享有盛名。

1.1 成分结构

高岭石主要的化学组成约为：Al2O341.2%，SiO248.0%，H2O 10.8%。受地质条件影响，高岭石可能混有Mg、Fe、Cr、Cu等元素阳离子作为Al的类质同像替代。此外，还可能有碱和碱金属元素由于机械混入出现在高岭土中。

高岭石矿物的晶体结构属三斜晶系C11-P1；a0= 0.514nm，b0=0.893nm，c0=0.737nm，d=91.8°，β=104.7°，γ=90°；Z=1。层间结构多为TO型，为一层硅氧四面体片和一层“氢氧镁石”片组成。同时，高岭石存在不同的多型，形态多为隐晶质致密状或土状集合体。在自然界中，高岭土主要成分为晶体结构呈微小片状、管状、叠片状等形状的高岭石[5-7]。

1.2 物理性质及工艺性能

纯高岭石为白色，由于含有杂质发生染色，呈现深浅不同的红、黄、绿、蓝、褐等颜色；致密块体呈土状光泽或蜡状光泽，有滑腻感；{001}极完全解理；硬度为2.0～3.5；相对密度在2.60～2.63[10]。同时，高岭土作为重要的工业非金属材料，具有多种优异的工艺性能，如：可塑性、烧结性、耐火性、电绝缘性、耐酸碱性等[15-10]。

2 高岭土的成因及分类

自然界高岭土分布广泛，物质来源主要为：富铝硅酸盐的各类岩石在酸性介质环境中风化和低温热液作用的产物，如风化壳中的基性斜长石、正长石和云母等[13]。

高岭土按其成因可分为原生高岭土、次生高岭土。前者又可分为风化型高岭土和热液蚀变型高岭土；后者为沉积型高岭土，多是原生高岭土经搬迁沉积形成[14]。我国高岭土按矿床成因主要可分为5种：热液蚀变型、风化残余型、风化淋积型、河湖海湾沉积型和含煤建造沉积型[15]。各种成因类型对应的特点和常用加工方法见表1。

3 讨论

由此可见，高岭土的成因类型，决定了其成分、结构及性能特征，从而影响到对其采取的加工方式。按照高岭土成因类型所决定的性能特征，通过综合采用精细提纯、煅烧、微细加工、改性等加工方式，能够有效地制造出某些行业所需的较高品质产品。如：我国煤系高岭土属沉积型，其特点是高岭石含量高、杂质少，适合用于陶瓷、橡胶等行业，但由于其原矿缺少粘结性，不易直接作为造纸或耐火材料的原料，需煅烧改性增白以后方能适用；而水洗高岭土的原矿具有较好的粘结性，可以直接做耐火材料粘结剂或造纸填料。此外，还有我国江苏苏州高岭土多为热液蚀变型，矿石具有选出率高，可塑性、结合性好，颗粒较细，悬浮性好，耐火度高，吸附性能好，白度高等显著优点，同时，缺点也很突出，如烧结性差，脱水困难，杂质难分离。

表1 高岭土成因类型[3-18]

表2 高岭土在不同行业的应用[10-18]

因此，针对不同成因类型的原矿，在加工方式和应用行业的选取时，应该深入研究其原材料地质成因及所造成的影响。

4 结语

高岭土，由于其多样的性能，在很多方面满足了近现代工业对非金属矿物材料的需求，应用十分广泛，具体应用及相关性能要求见表2。

高岭土的成因类型，深刻影响了其开发方式和应用价值。对高岭土成因类型及相关的加工方式、应用行业等特征进行系统研究，有助于更加科学、合理地利用高岭土资源。随着深加工技术的进步，高岭土早已不仅限用于传统行业，已更多转向高层次、新技术、高效益的领域发展，尤其是在新材料开发方面得到了快速的发展。

我国高岭土资源产地分散、成因类型多样，相关理论研究体系仍不完善。针对各种特殊成因类型的高岭土，尚未形成完整的、成熟的开发和深加工产业链。今后，我们应该加大对高岭土成因类型特征与开发利用相结合的研究工作，并以之为依托，将高岭土的开发向标准化、系列化、高档化、精细化、专用化和功能化方向推进。只有这样，才能做到更科学、合理地利用高岭土资源。

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