高岭土详细资料.doc

高龄土资料高岭土可以说是极其珍贵的资源！有极高的稀缺性。 地球上的矿产，主要分为能源矿产、金属矿产和非金属矿产三种类型。高岭土是一种重要的非金属矿产，与云母、石英、碳酸钙并称为四大非金属矿。高岭土主要由小于2个微米的微小片状、管状、叠片状等高岭石簇矿物(高岭石、地开石、珍珠石、埃洛石等)组成，理想的化学方程式为AL2O3-2SiO2-2H2O，其主要矿物成分是高岭石和多水高岭石，除高岭石簇矿物外，还有蒙脱石、伊利石、叶腊石、石英和长石等其它矿物伴生。高岭土的化学成分中含有大量的AL2O3、SiO2和少量的Fe2O3以及微量的K2O、Na2O、CaO和MgO等。 高岭土用途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。因此高岭土已成为陶瓷、造纸、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。高岭土在造纸工业的应用十分广泛。主要有两个领域，一个是在造纸(或称抄纸)过程中使用的填料，另一个是在表面涂布过程中使用的颜料。对于一般文化纸，填料量占纸重量的10-20%。对于涂布纸和纸板(主要包括轻量涂布纸、铜版纸和涂布纸板)，除了需要填料外，还需要颜料，填、颜料用的高岭土所占比重为纸重的20-35%。高岭土应用于造纸，能够给予纸张良好的覆盖性能和良好的涂布光泽性能，还能增加纸张的白度、不透明度、光滑度及印刷适性，极大改善纸张的质量。 自然产出的高岭土矿石，根据其质量、可塑性和砂质(石英、长石、云母等矿物粒径50微米)的含量，可划分为煤系高岭土、软质高岭土和砂质高岭土三种类型。不同的资源秉性，基本决定了该资源可适合发展的产业方向。一般来说，国内的煤系高岭土(硬质高岭土)，比较适合开发为煅烧高岭土，主要应用于各种用途的填料方面。煅烧高岭土由于白度较高，在造纸方面也有应用，且多为生产高档铜版纸，价格昂贵(4000元/吨左右)。但由于煅烧土主要是增加白度，一般不单独使用，在造纸中用量较水洗土为少。非含煤高岭土(软质高岭土和沙质高岭土)，主要应用于造纸涂料和陶瓷行业方面。非煤系高岭土的晶体结构上主要分为单片状(径厚比为8：1)、管状和叠片状。其中：以茂名盆地为代表的单片状结构高岭土(石)经简单工艺处理即可直接应用于造纸涂料，加工成本相对稍低，附加值较高；以福建龙岩为代表的管状结构高岭土(石)可应用于陶瓷材料、耐火材料；以广西合浦、湛江廉江为代表的叠片状高岭土(石)属风化不完全(形象而言即十月怀胎不足，早产儿)，先天不足，但经剥片处理，也可用于造纸，成本相对茂名土稍高。而且，据专家分析，天然品质的局限性，使得高龄土的粘浓度较低，在目前技术条件下，还无法加工后用于高档造纸涂料。应当指出的是，这种用途上的分工也不是绝对的。随着技术的进步，高岭土资源天然秉赋上的差异，是可以通过技术的进步来抹平的。当然，技术的可能和可行是完全不同的两种概念，技术的可行还不能代表工业应用价值。在工业上的实际应用，存在性能价格比问题，成本必须有优势才有应用价值。目前这种用途上的相对区分，是以现有技术为前提的。这也是我们茂名高岭土在目前占有优势的重要原因。高岭土资源状况 目前世界上有60多个国家和地区拥有高岭土资源，美国、英国、巴西、乌克兰、中国是世界最主要的高岭土生产国，其产量占世界总产量的78。2002年全世界高岭土的探明储量大约在320亿吨左右，其中美国以86亿吨居第一位，主要是佐治亚州的一条绵延800km矿带，其含矿量超过7090，资源非常丰富。美国是全球最大的高岭土生产国，2002年生产高岭土1080万吨，占全球总产量的25.60；其中煅烧高岭土240万吨，占全球总产量的68。近几年来，巴西高岭土的发展势头十分迅猛，其储量据报道为23亿吨。储量虽然不是很大，但因矿山集中，含矿量高，矿物天然品质好，享有“21世纪的佐治亚州”之称，在国际市场上渐有取代英国成为世界第二号强国之势。 中国是世界上高岭土资源丰富的国家之一，截止2001年底，保有高岭土矿产地212处，保有矿石储量14.32亿吨，其中B+C级34497万吨。矿石储量大于100万吨的大、中型矿区有97处，保有储量为13.44亿吨(B+C级30230.7万吨)，占总储量的94，小型矿区111处，保有储量为8759万吨(B+C级4 266.3万吨)，占总储量的6。目前我国高岭土矿点有700多处，对200处矿点探明储量为30亿吨，矿点较为分散。其中煤系高岭土16.7亿吨，主要分布在我国东北、西北的石炭一二叠纪煤系中，以煤层中夹矸、顶底板或单独矿层形式存在。另据近期煤炭部门报道，对中国北方石炭纪侏罗纪、第三纪煤系地层中沉积型高岭土的预测其远景资源可达180亿吨，由此可见，中国高岭土的资源总量有可能超过190亿吨，仅次于美国、原苏联、英国，居世界第4位。我国高岭土分布广泛，遍布全国六大区21个省、市、区，但又相对集中，广东省是探明高岭土储量最多的省，据目前所了解资料，只有广东、广西、安徽、河北沙河的高岭土资源可以开发用于造纸涂料，因此资源十分宝贵。河北沙河在90年代中后期曾在国内造纸涂料市场与茂名高岭土有过激烈竞争，但目前已经由于资源不足，逐渐萎缩。高龄土的工艺特性1白度和亮度 白度是高岭土工艺性能的主要参数之一，纯度高的高岭土为白色。高岭土白度分自然白度和煅烧后的白度。对陶瓷原料来说，煅烧后的白度更为重要，煅烧白度越高则质量越好。陶瓷工艺规定烘干105为自然白度的分级标准，煅烧1300为煅烧白度的分级标准。白度可用白度计测定。白度计是测量对38007000 波长光的反射率的装置。在白度计中，将待测样与标准样(如BaSO4、MgO等)的反射率进行对比，即白度值(如白度90即表示相当于标准样反射率的90%)。 亮度是与白度类似的工艺性质，相当于4570 ?波长光照射下的白度。 高岭土的颜色主要与其所含的金属氧化物或有机质有关。一般含Fe2O3呈玫瑰红、褐黄色；含Fe2+呈淡蓝、淡绿色；含MnO2呈淡褐色；含有机质则呈淡黄、灰、青、黑等色。这些杂质存在，降低了高岭土的自然白度，其中铁、钛矿物还会影响煅烧白度，使瓷器出现色斑或熔疤。2粒度分布 粒度分布是指天然高岭土中的颗粒，在给定的连续的不同粒级(以毫米或微米筛孔的网目表示)范围内所占的比例(以百分含量表示)。高岭土的粒度分布特征对矿石的可选性及工艺应用具有重要意义，其颗粒大小，对其可塑性、泥浆粘度、离子交换量、成型性能、干燥性能、烧成性能均有很大影响。高岭土矿都需要进行技术加工处理，是否易于加工到工艺所要求的细度，已成为评价矿石质量的标准之一。各工业部门对不同用途的高岭土都有具体的粒度和细度要求。如美国对用作涂料的高岭土要求小于2m的含量占9095%，造纸填料小于2m的占7880%。3可塑性 高岭土与水结合形成的泥料，在外力作用下能够变形，外力除去后，仍能保持这种形变的性质即为可塑性。可塑性是高岭土在陶瓷坯体中成型工艺的基础，也是主要的工艺技术指标。通常用可塑性指数和可塑性指标来表示可塑性的大小。可塑性指数是指高岭土泥料的液限含水率减去塑限含水率，以百分数表示，即W塑性指数=100(W液性限度-W塑性限度)。可塑性指标代表高岭土泥料的成型性能，用可塑仪直接测定泥球受压破碎时的荷重及变形大小可得，以kgcm表示，往往可塑性指标越高，其成型性能越好。高岭土的可塑性可分为四级。 可塑性强度可塑性指数可塑性指标 强可塑性153.6 中可塑性7152.53.6 弱可塑性172.5 非可塑性1 4结合性 结合性指高岭土与非塑性原料相结合形成可塑性泥团并具有一定干燥强度的性能。结合能力的测定，是在高岭土中加入标准石英砂(其质量组成0.250.15粒级占70%，0.150.09mm粒级占30%)。以其仍能保持可塑泥团时的最高含砂量及干燥后的抗折强度来判断其高低，掺入的砂越多，则说明这种高岭土结合能力就越强。通常凡可塑性强的高岭土结合能力也强。5粘性和触变性 粘性是指流体内部由于内摩擦作用而阻碍其相对流动的一种特征，以粘度来表示其大小(作用于1单位面积的内摩擦力)，单位是Pas。粘度的测定，一般采用旋转粘度计，以在含70%固含量的高岭土泥浆中的转速来衡量。在生产工艺中，粘度具有重要意义，它不仅是陶瓷工业的重要参数，对造纸工业影响也很大。据资料表明，国外用高岭土作涂料，在低速涂布时要求粘度约0.5Pas，高速涂布时要求小于1.5Pas。 触变性指已经稠化成凝胶状不再流动的泥浆受力后变为流体，静止后又逐渐稠化成原状的特性。以厚化系数表示其大小，采用流出粘度计和毛细管粘度计测定。 粘性和触变性与泥浆中矿物成分，粒度及阳离子类型有关，一般，蒙脱石含量多的，颗粒细的，交换性阳离子以钠为主的，其粘度和厚化系数高。因此工艺上常用添加可塑性强的粘土、提高细度等方法提高其粘性和触变性，用增加稀释电解质和水分等方法降低之。6干燥性能 干燥性能指高岭土泥料在干燥过程中的性能。包括干燥收缩、干燥强度和干燥灵敏度等。 干燥收缩指高岭土泥料在失水干燥后产生的收缩。高岭土泥料一般在4060至多不超过110温度下就发生脱水而干燥，因水分排出，颗粒距离缩短，试样的长度和体积就要发生收缩。干燥收缩分线收缩和体收缩，以高岭土泥料干燥至恒重后长度及体积变化的百分数表示。高岭土的干燥线收缩一般在310%。粒度越细，比表面积越大，可塑性越好，干燥收缩越大。同一类型的高岭土，因掺合水的不同，其收缩也不同，多者，收缩大。在陶瓷工艺中，干燥收缩过大，坯体容易发生变形或开裂。 干燥强度指泥为干燥至恒重后的抗折强度。 干燥灵敏度指坯体干燥时，可能产生变形和开裂倾向的难易程度。灵敏度大，在干燥过程中容易变形和开裂。一般干燥灵敏度高的高岭土(干燥灵敏度系数K2)容易形成缺陷；低者(干燥灵敏度系数K1)在干燥中比较安全。7烧结性 烧结性是指将成型的固体粉状高岭土坯体加热至接近其熔点(一般超过1000)时，物质自发地充填粒间隙而致密化的性能。气孔率下降到最低值，密度达到最大值的状态，称为烧结状态，相应的温度称为烧结温度。继续加热时，试样中的液相不断增加，试样开始变形，此时温度即称转化温度。烧结温度与转化温度的间隔称烧结范围。烧结温度和烧结范围在陶瓷工业中是决定坯料配方、选择窑炉类型的重要参数。试料以烧结温度低、烧结范围宽(100150)为宜，工艺上可以用掺配助熔原料及将不同类型的高岭土按比例掺配的方法控制烧结温度及烧结范围。8烧成收缩 烧成收缩性是指已干燥的高岭土坯料在烧成过程中，发生一系列物理化学变化(脱水作用、分解作用、生成莫来石，易熔杂质熔化生成玻璃相充填于质点间的空隙等)，而导致制品收缩的性能，也分为线收缩和体收缩两种。同干燥收缩一样，烧成收缩太大，容易导致坯体开裂。另外，焙烧时，坯料中若混有大量的石英，它将发生晶型转化(三方六方)，使其体积膨胀，也会产生反收缩。9耐火性 耐火性是指高岭土抵抗高温不致熔化的能力。在高温作业下发生软化并开始熔融时温度称耐火度。其可采用标准测温锥或高温显微直接测定，也可用MA别兹别洛道夫经验公式进行计算。 耐火度t()=360+Al2O3-R2O/0.228 式中：Al2O3为SiO2和Al2O3分析结果之和为100时其中Al2O3所占的质量百分比；R2O为SiO2和Al2O3分析结果之和为100时其它氧化物所占的质量百分比。 通过此公式计算耐火度的误差在50以内。 耐火度与高岭土的化学组成有关，纯的高岭土的耐火度一般在1700左右，当水云母、长石含量多，钾、钠、铁含量高时，耐火度降低，高岭土的耐火度最低不小于1500。工业部门规定耐火材料的R2O含量小于1.52%，Fe2O3小于3%。10悬浮性和分散性 悬浮性和分散性指高岭土分散于水中难于沉淀的性能。又称反絮凝性。一般粒度越细小，悬浮性就越好。用于搪瓷工业的高岭土要求有良好的悬浮性。一般据分散于水中的样品经一定时间的沉降速度来确定其悬浮性能的好坏。11可选性 可选性是指高岭土矿石经手工挑选，机械加工和化学处理，以除去有害杂质，使质量达到工业要求的性能。高岭土的可选性取决于有害杂质的矿物成分、赋存状态、颗粒大小等。石英、长石、云母、铁、钛矿物等均属有害杂质。高岭土选矿主要包括除砂、除铁、除硫等项目。12离子吸附性及交换性 高岭土具有从周围介质中吸附各种离子及杂质的性能，并且在溶液中具较弱的离子交换性质。这些性能的优劣主要取决于高岭土的主要矿物成分，见表8。 表8 不同类型高岭土的阳离子交换容量 矿物成份特点阳离子交换容量 高岭石为主25mg/100g 埃洛石为主13mg/100g 含有机质（球土）10120mg/100g13化学稳定性 高岭土具有强的耐酸性能，但其耐碱性能差。利用这一性质可用它合成分子筛。14电绝缘性 优质高岭土具有良好的电绝缘性，