高岭土的资源特征及研究进展

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张增明

内蒙古超牌新材料股份有限公司长沙分公司 湖南长沙 410000

摘要

近年来,我国的工程建设越来越多,对高岭土的应用越来越广泛。高岭土是一种应用广泛的非金属矿产资源。我国是世界上最早发现并利用高岭土的国家,高岭土储量位居世界前列。虽然我国高岭土储量较大,但随着其应用领域的扩展,资源严重紧缺,价格随之上涨,尤其是优质的高端高岭土加工产品还远不能满足市场消费的需求。本文就高岭土的资源特征及研究进展进行研究,从而提升高岭土利用效率,促进我国经济可持续高质量发展。


关键词

高岭土;资源分布;矿床类型;研究进展

正文


引言

我国高岭土的矿石类以砂质高岭土为主,大约占总存储量的百分之六十以上;以软质高岭土和硬质高岭土占总储量分别为6%和%5左右;其他未划分类型的高岭土占总储量的27%左右。质纯的高岭土具有白度高、质软、易分散悬浮于水中、良好的可塑性和高的粘结性、优良的电绝缘性能;具有良好的抗酸溶性、很低的阳离子交换量、较好的耐火性等理化性质。因此高岭土已成为造纸、陶瓷、橡胶、化工、涂料、医药和国防等几十个行业所必需的矿物原料。有报道称,日本还有将高岭土用于代替钢铁制造切削刀具、车床钻头和内燃机外壳等方面应用。特别是最近几年,现代科学技术飞速发展,使得高岭土的应用领域更加广泛,一些高新技术领域开始大量运用高岭土作为新材料,甚至原子反应堆、航天飞机和宇宙飞船的耐高温瓷器部件,也用高岭土制成。

1高岭土的应用领域

高岭土用途十分广泛,主要用于造纸、陶瓷和耐火材料,其次用于涂料、橡胶填料、搪瓷釉料和白水泥原料,少量用于塑料、油漆、颜料、砂轮、铅笔、日用化妆品、肥皂、农药、医药、纺织、石油、化工、建材、国防等工业部门。高岭土原矿:一般高岭土原矿中含有少量蒙脱石、伊利石、水铝英石、以及石英、云母、黄铁矿、方解石、有机质等杂质。经过手选或精制加工后高岭土可达到高岭石的理论组成。

1.1 造纸工业

 高岭土在造纸工业中的用量远超其他行业。高岭石粘土粘土的粒度小,剥离后具有良好的鳞片和片状形态,片径与厚度比例大,化学性质稳定,所以被用作造纸填料和纸张涂层以提高纸张的光泽度、充填纸张纤维之问的空隙、提高不透明度等。用作填料,在改善纸张眭能的同时还可以降低成本;用作涂布料,则可以改善纸张对油墨的渗透性、包容性以及纸张的外观。在造纸中对高岭石的主要求是粒度及杂质含量,要求粒度小于2μm,白度大于86%。高岭土是造纸工业不可缺少的原料

1.2 陶瓷工业

 在我国高岭土主要用于陶瓷工业的原料,这一应用有悠久的历史。陶瓷产品的三大基础原料为塑性原料、瘠性原料和熔剂原料。塑性原料主要是黏土类矿物原料,其中最常用的是高岭土。高岭土主要用于陶瓷坯料、釉料和耐火材料。具体而言陶瓷工业用高岭土分为四级:优质高岭土用于电子元件、电瓷及陶瓷釉等;以及高岭土用于电子元件、光学玻璃坩埚、砂轮、电瓷及陶瓷釉料;二级高岭土、三级高岭土由于电瓷、日用陶瓷、建筑卫生陶瓷坯釉及高级匣钵料。

1.3橡胶工业

在高岭土的消费结构中,橡胶工业也是主要消耗部门之一。橡胶生产的基本原料是天然橡胶或合成橡胶。为了使橡胶制品就有优良的性质,在橡胶中必须加入某些物质,这些物质称为橡胶混合料,它包括填料、硫化剂、硫化加速剂、稳定剂、燃料等。高岭土在橡胶工业中起到的填料作用,将它加入乳胶混合物中,能改善橡胶的性能,如可以提高橡胶制品的力学强度,增加其耐磨性和化学稳定性,延缓橡胶的硬化时间等。同时,加入高岭土还可以降低橡胶成本。

1.4 涂料工业

高岭土在涂料中用于充填剂,因为它具有化学惰性、高的覆盖能力、理想的流动性能且成本低、颜色为白色以及可减少昂贵燃料需要量的特点。此外,它还具有非常良好的悬浮性能。不通颗粒的高岭土用于不同类型的涂料中。例如,粗粒高岭土用于需要暗淡色泽和平光漆中,而细粒高岭土则用于产生高光洁性的涂料。大量焙烧高岭土和淘洗高岭土则用于浅色墙壁的涂料,也用于金属制品中的底漆。淘洗高岭土很容易分散在水中,因地特别适用于制造乳胶状颜料。有些高岭土通过化学处理后,具有亲有机化合物、疏水的性质,因此是由于室外以油为底层的涂料。煅烧高岭土因为具有耐磨以及干燥覆盖性质,因而大量用于日益增长的涂料生产中。

2高岭土尾矿资源现状

我国是世界上最早利用高岭土资源的国家,目前,全国共拥有县级以上的(高岭土)企业100多家,原矿生产本领超过3000kt,选矿本领700kt,重要的生产省份有江苏、福建、广东、广西、湖南、江西、浙江。我国高岭土公司的机选本领超过50kt,而超过10kt矿山企业也有30多家。并且自80时代以来,高岭土产品由初级加工向精加工、由单一产品向新科技产品也有了进一步的进展。随着科学技术的进一步进展,精选加工工艺技术设备的研制成功,万t级煅烧超细高岭土生产企业已有20多家,年生产本领约150kt,加上厂矿点直接出售的原矿可达300kt左右。而且国内高岭土消费领域非常广阔,涉及到陶瓷、电子、造纸、橡胶、石油化工、光学玻璃、化纤、建筑材料、化肥及耐火材料等行业。

为了分别高岭土中的石英、长石、云母等非黏土矿物,生产出能充足各应用领域需求的产品,重选、浮选等选矿方法及改善高岭土质量的加工方法,都已应用。我国高岭土行业采纳的漂白、剥片、煅烧和离心技术,使高岭土的白度和粒度指标已达到国际水平。而当今非金属矿最紧要的深加工技术之一的表面改性,其产品也在塑料、橡胶、胶粘剂等高分子材料、高聚合物基复合材料、功能材料以及造纸、涂料等工业添料中广泛使用。因此,对高岭土的进一步加工是深入讨论的方向。

3高岭土成矿条件研究进展

3.1风化型高岭土

该类型矿床与大面积中生代(燕山期)花岗岩及有关脉岩分布区相吻合,在中国南方广泛分布。经历多次构造运动和长期的发展演化历程,各种类型的构造运动发生、发展、继承、改造复合等复杂多变,对成岩成矿的制约也相对复杂。复杂的构造,也是成矿的主要因素之一。断裂及褶皱构造对岩浆侵入具有明显的控制作用,早期的构造运动形成的断裂为岩浆侵位提供了上升通道和成岩空间,岩体的空间侵位严格地受基底褶皱和区域性大断裂的联合控制。后期的构造运动使已侵位的原岩破碎,这属于物理风化作用。并且大量的断裂构造为地下水的流动提供了很好的条件,有利于水介质对岩石进行充分的淋洗,去除有害组分,从而加速成矿作用;断裂构造还使风化成矿作用向花岗岩深部发展,形成更大的矿体。

3.2热液蚀变型高岭土

热液蚀变型高岭土矿床主要矿物成分为高岭石和埃洛石,次要成分为石英、绢云母、黄铁矿、明矾石等,主要为显微隐晶结构、鳞片状、纤维状、残积结构,土块、条纹状、角砾状构造等。热液蚀变作用是地下循环热水对岩石的蚀变过程。其热量可能来源于大量的侵入体(如花岗岩)的冷却或深部热水的循环或放射性元素的辐射(高温花岗岩)。渗透作用和断裂、破碎使得热液有足够的高差渗进并改变岩石。花岗岩是原生高岭土矿床的常见基岩,不含或少含黑云母的花岗岩对高岭土成矿有利。随着热液循环作用的进一步进行,花岗岩便被逐步演变成以高岭石为主的黏土矿。蚀变作用的影响,类似于花岗岩里的长石转化为含少量云母的高岭石的风化作用,也类似于某些原生云母在较强烈的蚀变区域转化为高岭石的情况。

3.3煤系高岭土

煤系高岭土是煤炭开采时可综合利用的非金属矿产资源,该类矿床的分布有一定层位,常位于沉积旋回的上部,有明显的沉积韵律。煤系高岭土矿床属于沉积型矿床,与其他沉积岩一样,其成因受古地理、古构造、古气候、水介质条件、物质来源、成岩作用以及后来的风化、淋滤等诸多因素的控制。石炭纪至早二叠世早期,华北区域属于潮湿的热带、亚热带气候,炎热潮湿,雨量充沛、化学风化作用和机械风化作用都十分强烈。煤系高岭土广泛分布于内蒙古地轴、吕梁山隆起的前寒武纪变质岩、华力西期以前的中酸性岩浆岩中稳定性差的硅铝酸盐矿物遭受风化,形成了大量的以高岭石为主要成分的黏土,这些黏土经冲刷、搬运或以溶胶形式被携带到水动力条件不同的环境中沉积,形成了与煤共生的高岭土矿产。

结语

我国已经形成了较成熟的高岭土选矿提纯技术、改性技术、尾矿综合利用技术,并在不断地完善高岭土综合开发体系。在高岭土的应用上,我国在不断地改革与创新,高岭土在各个领域发挥的重要作用,不仅在造纸、陶瓷和橡胶等传统行业,在环保、新能源、新材料和生物医药等新兴行业中也具有较广泛的应用。虽然我国高岭土开发工艺成熟,应用领域也在不断地丰富与加强,但仍然存在高品质高岭土产品的开发、生产与应用,在高科技产品领域的应用需进一步加强等问题。我们应该在不断完善当前开发利用技术的同时不断探索新方法、新技术,探索高岭土在新领域的应用,促进高岭土高效开发与综合利用。

参考文献

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