高嶺土是一種非金屬礦產,是一種以高嶺石族粘土礦物為主的粘土和粘土巖。因呈白色而又細膩,又稱白云土。因江西省景德鎮高嶺村而得名。
高嶺土
高嶺土是一種非金屬礦產,是一種以高嶺石族粘土礦物為主的粘土和粘土巖。因呈白色而又細膩,又稱白云土。因江西省景德鎮高嶺村而得名。
中文名 | 高嶺土 | 化學式 | 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 | 應 用 | 造紙、陶瓷和耐火材料 |
高嶺土是一種非金屬礦產,是一種以高嶺石族粘土礦物為主的粘土和粘土巖。因呈白色而又細膩,又稱白云土。因江西省景德鎮高嶺村而得名。
其質純的高嶺土呈潔白細膩、松軟土狀,具有良好的可塑性和耐火性等理化性質。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、農藥、醫藥、紡織、石油、化工、建材、國防等工業部門。
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。
高嶺石的晶體化學式為2SiO2·Al2O3·2H2O,其理論化學組成為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形成六方排列的網格層,各個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中,由火成巖和變質巖中的長石或其他硅酸鹽礦物經風化作用形成。
土質分類
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質如植物纖維等。決定高嶺土性能的主要是粘土礦物。
成因分類
以高嶺土礦床成因為基礎,根據不同成礦作用所體現的成礦地質、地理條件、礦床規模、礦體形態和賦存特征、礦石物質組分等方面的差異,《高嶺土礦地質勘探規范》將中國高嶺土礦床劃分為三種類型、六種亞類型。
1、風化型:又分為風化殘積亞型和風化淋積亞型;
2、熱液蝕變型:又分為熱液蝕變亞型和現代熱泉蝕變亞型;
3、沉積型:又分為沉積和沉積-風化亞型及含煤地層中高嶺石粘土巖亞型。
工業類型
根據其質地、可塑性和砂質的質量分數分為三種類型:
1、硬質高嶺土:質硬,無可塑性,粉碎細磨后具可塑性。
2、軟質高嶺土:質軟,可塑性較強,砂質質量分數<50%;
3、砂質高嶺土:質松軟,可塑性較弱,砂質質量分數>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質,生產出能滿足各工業領域需求的高嶺土產品,除了采用重選、浮選、磁選等對高嶺土進行提純除雜外,有時還要采用化學漂白、超細剝片、煅燒、表面改性等深加工方法對高嶺土進行處理。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過破碎機破碎至25mm左右,給入籠式破碎機中,使粒度減小至6mm左右。碎后的礦石再經配有離心分離機和旋風除塵器的吹氣式雷蒙磨進一步磨細。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。干法加工生產成本低,產品通常用于橡膠、塑料及造紙等工業的低價填料。
(2)濕法加工工藝一般將原礦破碎后,經過搗漿、除砂、旋流器分級、剝片、離心機分級、磁選(或漂白)、濃縮、壓濾、干燥即可,這樣得到的產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、內蒸干燥、煅燒、解聚等。
(3)煅燒法 煅燒是為生產特殊高嶺土產品而廣泛應用的方法。它有4個煅燒溫度范圍:500~700℃、925℃、1000℃、1400℃。在不同溫度下煅燒,所得的產品應用范圍也不同,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1000℃煅燒的高嶺土可代Tio2,用作紙張填料;經過1300~1525℃煅燒的高嶺土可用作耐火制品的填料、光學玻璃坩堝內襯等。
(4)剝片法 為了制取涂料級高嶺土產品,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(如石英砂、瓷珠、玻璃珠、尼龍聚乙烯珠等)的研磨機內,研磨一定時間后、過篩,再經沉淀分級即得。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,突然改變運動方向,使松動的晶體疊層發生剝離。③化學藥劑浸泡法 用尿素的飽和溶液浸泡高嶺土粉,同時加熱至30~80℃,再添加少量的分散劑,使高嶺土充分分散后,進行高速攪拌,從而使晶體疊層剝離。也可用聯苯胺、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,產生沉淀。在110℃下干燥,即得到Al2O3·2SiO2·2H2O。
(5)將高嶺土磨細,洗滌去砂,用無機酸處理,水洗至近中性,在3 3 0℃以上脫水而成。
工業用途
高嶺土已成為造紙、陶瓷、橡膠、化工、涂料、醫藥和國防等幾十個行業所必需的礦物原料。
陶瓷工業是應用高嶺土最早、用量較大的行業。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,提高其化學穩定性和燒結強度,在燒成中高嶺土分解生成莫來石,形成坯體強度的主要框架,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,高嶺土具有一定的可塑性、粘結性、懸浮性和結合能力,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、結合性、干燥收縮、干燥強度、燒結收縮、燒結性質、耐火度及燒后白度等有嚴格要求,而且涉及到化學特性,特別是鐵、鈦、銅、鉻、錳等致色元素的存在,使燒后白度降低,產生斑點。
對高嶺土的粒度要求一般是越細越好,使瓷泥具有良好的可塑性和干燥強度,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,高嶺土中高嶺石結晶程度的差異,也將明顯影響瓷坯的工藝性能,結晶程度好,則可塑性、結合能力就低,干燥收縮小,燒結溫度高,其雜質含量也減少;反之,則其可塑性就高,干燥收縮大,燒結溫度較低,相應雜質含量也偏高。
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