高岭石族
利用煤系高岭石生产煅烧高岭土的技术
利用煤系高岭石生产煅烧高岭土的技术高岭土,特别是超细煅烧高岭土,作为一种非常重要的无机非金属材料,凭借其优异的物理性能在造纸工业中一直占有非常重要的地位。
造纸工业使用的煅烧高岭土是一种多孔的高白度结构性功能材料,这种材料主要是用于替代价格昂贵的钛白粉等高级颜料。
造纸工业对煅烧高岭土的质量要求主要表现为对煅烧高岭土的粒度、白度及遮盖力、吸油率、粘浓度、pH值、磨耗值等指标的要求。
近年来,英、美等国已相继开发并批量生产出一些具有高白度、高细度并且具有高遮盖力的名牌产品,其产品白度(F457)与细度(以-2微米颗粒含量计)均已超过90%(即通常所称的“双90”指标),在普通水洗高岭土市场受重质碳酸钙冲击而连年萎缩的情况下,市场销售一派繁荣,令许多厂家竞相追随。
自八十年代以来,煤系高岭土的大量发现(据称远景储量超过100亿吨),并且由于煤系高岭土的品质高,有害杂质极少,使它成为生产造纸涂布级煅烧高岭土的理想原料。
近年来,我国许多部门以“双90”为目标,就利用煤矸石生产造纸涂料级高岭土的工艺开发做了一些尝试并已经取得一定进展。
然1而,目前只有极少数的企业能够生产出合格产品,大部分企业由于原料、工艺以及设备等方面的原因,产品质量以及产品成本一直不尽人意。
本文拟对现有的一些工艺过程做一分析比较,以期从中获得一些启示。
一工艺原理利用煤矸石生产造纸涂布级高岭土的工艺主要包括两个部分:粉碎超细过程与煅烧增白过程。
1 粉碎超细过程粉碎超细过程是决定高岭土质量的一个重要环节。
煤系高岭土的粉碎超细属硬质高岭土粉碎(由5~20mm至40~80μm)超细(由40~80μm至-10μm或-2μm)。
尽管各种设备的功能、破碎范围、能耗等不尽相同,但按其破碎粉碎原理可以概括为以下几种:1)挤压法:由于压力P作用在两块工作面之间的物料粉碎;2)冲击法:由于冲击力作用使物料粉碎。
冲击力的产生是由于:运动的工作体对物料的冲击;高速运动的物料向固定的工作面冲击;高速运动的物料互相冲击;高速运动的工作体向悬空的物料冲击;3)磨剥法:靠运动的工作面对物料摩擦时所施的剪切力,或者靠物料彼此之间摩擦时的剪切作用而使物料粉碎;4)劈裂法:物料因楔形工作体的作用而粉碎。
高岭土生产工艺
高岭土生产工艺高岭土生产工艺流程目前，工业上高岭土常见的选矿工艺有干法和湿法两种。
干法工艺一般包括破碎、干燥(通常在旋转干燥器中进行)、细磨和空气浮选等几道工序。
该工艺可将大部分砂石除去，适用于加工那些原矿白度高、砂石含量低、粒度分布适宜的矿石。
干法加工生产成本低，一般适用于干燥地区，产品通常用于橡胶、塑料及造纸等工业的低价填料。
国内外高岭土选矿工艺多半选择湿法，湿法工艺包括浆料的分散、分级、杂质分选和产品处理等几个阶段。
一般流程为：原矿→破碎→捣浆→除砂→旋流器分级→剥片→离心机分级→磁选(或漂白)→浓缩→压滤→干燥→包装。
煤系(硬质)高岭土是我国特有的高岭土资源，目前生产上基本采用先超细后煅烧或先煅烧后超细加工工艺。
先超细后煅烧工艺流程一般为：原矿→破碎→粉碎→捣浆→湿式超细研磨或剥片→干燥→煅烧→解聚→分级→包装。
先煅烧后超细工艺流程一般为：原矿→破碎→粉碎→煅烧→湿式超细→干燥→包装。
以中国高岭土公司为例，高岭土生产工艺分采矿、选矿两部分。
采矿工艺流程：回采工作面凿岩→爆破→装卸运输→提升→地面运输→手选→高岭石原矿。
选矿工艺流程：高岭土原矿→破碎→制浆→旋流分级→浓缩→压滤→自然干燥→块状高岭土，若要生产含水量低、高品位的粉末状高岭土则要经过磨粉、烘干工艺流程。
每吨块状高岭土成品综合能耗约0.064t标煤/吨产品，耗电量约65.64度/吨产品，耗水量约7.5t/吨产品，坑木消耗量约0.8M3/百吨产品，排放废水和选矿废渣约0.56t/吨产品。
高岭土的加工工艺随着原矿性质、产品用途及产品质量要求的不同而不同。
总体来说，高岭土的加工技术包括：提纯增白、超细加工、改性等。
高岭土1、提纯高岭土的主要矿物是高岭石和多水高岭石，除高岭石族矿物外，亦常伴生有蒙脱石、伊利石、叶腊石等黏土矿物，石英、长石、铁矿物、钛矿物等非黏土矿物及有机质。
为生产出能满足各工业领域需求的高岭产品，常采用物理法、化学法及高温煅烧法对高岭土进行提纯除杂。
原生矿物和次生矿物
(4)实验室合成: 硅酸钠 + 铝酸钠 混合,MgCl2洗, 蒸溜水洗去多余的碱, 在潮湿条件下, 室温放4年可 形成。受温度影响很大, 100℃形成的量比0℃高500 倍。
(5)蒙脱石的风化演变:
A. 蒙脱石---＞绿泥石 蒙脱石层间形成氢氧 化物(铁、铝), 交换量下降, pH略低于蒙脱石稳定所 需的pH
● 重矿物(占土壤矿物5%左右，下表数字是 重矿物本身分配的%)
砖红壤 赤红壤 红壤 黄壤 褐土 黑钙土
云母
2
5
13 18 25 20
角闪石
6 10 15 17
辉石
7 10 18
1
金红石 10
7
567
3
电气石 15 12
12 10 12 10
锆石
18 15
12 10 8 10
含铁矿物 55 61
45 36 15 25
田间测定的反映: 旱地 黄棕壤 种小麦— 玉米 种前水云母含量 18%, 施KCl: 小麦 12.5kg/亩, 玉米17.5kg/亩。连种三年,水云母 含量24%
3）影响水云母在土壤中含量的主要因素
（1）母质 以红壤为例
花岗岩 第四纪红色粘土 石灰岩 玄武岩
20% 13%
5% 7%
（2）气候 热带 :很低; 亚热带: 中等; 温 带: 较高
3. 对土壤性质的影响
（1）对土壤结构和物理性质的影响
石英 + 长石 >40% 质地 沙
30%
轻壤
< 20%
壤质
当然，还有石英和长石本身颗粒大小分布的影响
（2）提供土壤养分
磷灰石: P素; 含钾矿物: K素; 石灰石: Ca素;
什么是高岭土
据目前所了解资料，只有广东、广西、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。
中国高岭土矿以单一矿产为主，共生矿产有明矾石、黄铁矿、叶蜡石、膨润土、钾长石、瓷石、石英岩、铝土矿、煤、贵金属、稀有分散元素等，在选矿中尽可能回收利用伴生矿物（如用振动筛回收云母、综合利用明矾石）和选矿后的尾砂（石英砂、长石石英砂、钾长石砂）以及尾矿中的副矿物（如铌铁矿、锆石、磷灰石），以增加矿山经济效益。
与其它非金属资源相比，高岭土不属于我国的优势资源，如按人均算则更为短缺。而且我国高岭土资源的分布比较分散，品位不高，大多数为煤系高岭土(国外很少)，需要经过煅烧或改性，用于造纸涂布有天然的局限性。
而且煤系高岭土由于属于煤的伴生矿，难以大规模开采利用。在我国，非煤系高岭土与煤系高岭土储量相当，但绝大多数为管状高岭土，粘度大，不能用于造纸涂布。
高岭土的分类
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。
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。
高岭石ppt
3. 经过650℃到950 ℃煅烧后，在 400～1 350 cm −1 范围内只留下了表 征Si—O 伸缩振动的1 085 cm −1 、 Al—O—Si 振动的800 cm -1 和Si—O 弯曲振动的470 cm −1 3 条谱带，并 变成了几个宽带，这些吸收带均为偏 高岭石形成的特征吸收带；而高岭石 934 cm −1 表面羟基振动和912cm −1 内部羟基振动消失。
高岭石亚类
高岭石、迪开石、埃洛石等
1.概述
高岭石-蛇纹石矿物
1：1层型的层状硅酸盐矿物，层单胞电荷数约为0.该类矿物分为高 岭石（二八面体）和蛇纹石（三八面体）两个亚类。 高岭石亚类中，八面体中心位置由Al3+占据，同形置换极少见;在蛇 纹石亚类中，八面体中心位置由二价阳离子占据，化学成分变化很 大，同形置换亦很普遍，在某些情况下，四面体中的部分Si4+可被 Al3+和Fe3+置换。
4.加工利用现状
1.高岭石（土）有机插层纳米材料——高岭石插层纳米材料的制备及
其应用研究是提高高岭石产品档次的重要途径，可以大幅度提高产品的附加 值，有着十分重要的现实意义和理论意义。
高岭石有机插层复合物的发展历程 第一阶段，1961 年～1987 年为强极性有机小分子插层复合物制备阶段。 1961 年～1968 年，和田光史制备出了高岭石—醋酸钾插层复合物，其层间距膨胀 到1.4nm，这一阶段，研究进展缓慢，制备的高岭石有机插层复合物的种类较少，表 征手段一般为X 射线衍射。1969 年～1987 年，已制备出Kao-Urea、Kao-DMSO、 高岭石－甲酰胺、高岭石-乙酸钾、高岭石-肼，埃洛石-甲酰胺、埃洛石-乙酸钾、埃 洛石-肼、高岭石-氧化吡啶等插层复合物。该阶段以强极性有机小分子插入高岭石层 间形成复合物为特征，偶尔以极性小分子作挟带剂制备出如高岭石-氧化吡啶等复合 物。
岩石的分类
沉积岩介绍及图片三好砾岩(大砾岩山)（2）磨圆的卵石（3）及被其它物质胶结而形成的砾岩（4）由2毫米到0.05毫米直径的砂粒胶结而成的砂岩砂岩、浮雕、电视背景墙（5）由颗粒细小的粘土矿物组成的页岩。
（6）方解石方解石是一种碳酸钙矿物，天然碳酸钙中最常见的就是它。
因此，方解石是一种分布很广的矿物。
方解石的晶体形状多种多样，它们的集合体可以是一簇簇的晶体，也可以是粒状、块状、纤维状、钟乳状、土状等等。
敲击方解石可以得到很多方形碎块，故名方解。
方解石的色彩因其中含有的杂质不同而变化，如含铁锰时为浅黄、浅红、褐黑等等。
但一般多为白色或无色。
无色透明的方解石也叫冰洲石，冰洲石中國陝西秦嶺無色透明的方解石稱為冰洲石，最早發現於冰稅島，故稱為"冰洲石"。
其最典型的特徵是雙折射性十分顯著，透過晶體可以明顯看到一個物體有兩個像。
玻璃光澤。
具平行菱面體的完全解理。
摩斯硬度3。
比重 2.6 ~ 2.9。
遇冷稀鹽酸即放出二氧化碳氣體而劇烈起泡。
这样的方解石有一个奇妙的特点，就是透过它可以看到物体呈双重影像。
因此，冰洲石是重要的光学材料。
方解石是石灰岩。
寒武纪石灰岩石灰岩壁上安静地放置着古老的棺木和大理岩燕子口,這些大理石岩的原岩是石灰岩，因受變質作用轉變成大理岩大理岩纹路。
的主要矿物，在生产生活中有很多用途。
我们知道石灰岩可以形成溶洞，洞中的钟乳石、石笋在高温多雨的石灰岩地带，地下石缝中的水受的压力较大，二氧化碳气体溶解度随压力的增大而增大，二氧化碳气体溶于水生成碳酸，当这样的溶液在地下石灰岩层流过时，与石灰岩的主要成份不溶于水的碳酸钙发生化学反应，生成溶于水的碳酸氢钙，其反应式为H2O+CO2+CaCO3＝ Ca(HCO3)2。
当溶有大量碳酸氢钙的水溶液流到某一空敞的地方或受温度影响，碳酸氢钙分解，其反应式为Ca(HCO3)2＝H2O+CO2↑+CaCO3↓，生成难溶于水的碳酸钙。
生成钟乳石和石笋的溶洞都是石灰岩构成的。
高岭石成分
高岭石成分
高岭石成分
高岭石是一种重要的天然矿物，具有广泛的应用价值。
它的成分非常
丰富，主要包括硅、铝、镁、钙、钠等物质。
按照其成分的不同类别，高岭石可以分为铝硅酸盐类、镁铝硅酸盐类、铁镁硅酸盐类等多种类型。
铝硅酸盐类高岭石是最常见的一种类型。
它的成分主要含有二氧化硅(SiO2)和氧化铝(Al2O3)，通常还会含有少量的氧化钠、氧化钙和氧化
钾等物质。
铝硅酸盐类高岭石的颜色和透明度各不相同，通常呈现出
白色、灰色、黄色等不同的颜色，其中透明度较高的白色高岭石被广
泛应用于制造陶瓷、玻璃等材料。
镁铝硅酸盐类高岭石相对来说比较稀有，其中含有的主要成分为二氧
化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)和氧化镁(MgO)等物质。
由于其含有的氧
化镁成分较高，所以它的物理性质与铝硅酸盐类高岭石有所不同，通
常呈现出棕色、红色、褐色等不同的颜色，也被广泛应用于陶瓷、玻
璃等材料的生产过程中。
铁镁硅酸盐类高岭石中含有的成分为二氧化硅(SiO2)、氧化铁(Fe2O3)
和氧化镁(MgO)等物质。
由于其含有的氧化镁和氧化铁成分较高，通常呈现出黑色、棕色等暗色系的颜色，被广泛应用于制造陶瓷、玻璃等
颜色较深的产品中。
总之，高岭石作为一种重要的矿物资源，其成分十分丰富，不同类型的高岭石含有的成分也有所不同。
通过对不同类型的高岭石成分的分析，我们不仅可以深入了解高岭石的物理性质，也可以更好地利用它在陶瓷、玻璃等领域的广泛应用价值。
高岭土的成分、用途、分类
高岭土的成分、用途、分类高岭土是一种非金属矿产，是一种以高岭石族粘土矿物为主的粘土和粘土岩，因江西省景德镇高岭村而得名。
质纯的高岭土呈洁白细腻、松软土状，具有良好的可塑性和耐火性等理化性质。
其矿物成分主要由高岭石、埃洛石、水云母、伊利石、蒙脱石以及石英、长石等矿物组成。
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。
01高岭土基本概况1.高岭土物化性质物化性质：多无光泽，质纯时颜白细腻，如含杂质时可带有灰、黄、褐等色。
外观依成因不同可呈松散的土块状及致密状态岩块状。
密度2.54-2.60 g/cm3，熔点约1785℃，具有可塑性，湿土能塑成各种形状而不致破碎，并能长期保持不变。
2.高岭土矿床成因类型以高岭土矿床成因为基础，根据不同成矿作用所体现的成矿地质、地理条件、矿床规模、矿体形态和赋存特征、矿石物质组分等方面的差异，《高岭土矿地质勘探规范》将中国高岭土矿床划分为三种类型、六种亚类型。
①风化型：又分为风化残积亚型和风化淋积亚型;②热液蚀变型：又分为热液蚀变亚型和现代热泉蚀变亚型;③沉积型：又分为沉积和沉积-风化亚型及含煤地层中高岭石粘土岩亚型。
3.高岭土矿石工业类型根据其质地、可塑性和砂质的质量分数分为三种类型：①硬质高岭土：质硬，无可塑性，粉碎细磨后具可塑性。
②软质高岭土：质软，可塑性较强，砂质质量分数<50%;③砂质高岭土：质松软，可塑性较弱，砂质质量分数>50%。
02我国高岭土矿资源概况我国高岭土矿产资源排名世界前列，已探明267处矿产地，探明储量29.10亿吨，其中：我国非煤建造高岭土，资源储量居世界第五位，已探明储量14.68亿吨，主要集中分布在广东、陕西、福建、江西、湖南和江苏六省，占全国总储量的84.55%；含煤建造高岭土(高岭岩)储量占世界首位, 探明储量为14.42亿吨，主要分布在山西大同、怀仁、朔州、内蒙古准格尔、乌达、安徽淮北、陕西韩城等地，其中以内蒙古准格尔煤田的资源最多。
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高岭石族
高岭石族（Kaolinite group ）六环层状硅酸盐矿物，是长石和其他硅酸盐矿物天然蚀变的产物，是一种含水的铝硅酸盐。
它们总是以极微小的微晶或隐晶状态存在，并以致密块状或土状集合体产生。
高岭石为或致密或疏松的块状，一般为白色，如果含有杂质便呈米色。
高岭石经风化或沉积等作用变成高岭土，而高岭土则是制作陶瓷的原料。
除此以外，高岭土还可作化工填料、耐火材料、建筑材料等等，用途十分广泛。
高岭石族化学式：Al 2Si 2O 5(OH)4，晶体属三斜晶系的层状结构硅酸盐矿物。
多呈隐晶质、分散粉末状、疏松块状集合体。
白或浅灰、浅绿、浅黄、浅红等颜色，条痕白色，土状光泽。
摩氏硬度2-2.5，比重2.6-2.63。
吸水性强，和水具有可塑性，粘舌，干土块具粗糙感。
高岭石是组成高岭土的主要矿物，常见于岩浆岩和变质岩的风化壳中。
中国高岭石的著名产地有江西景德镇、江苏苏州、湖南醴陵等。
世界其它著名产地有英国的康沃尔和德文、法国的伊里埃、美国的佐治亚等。
理论组成：Al 2O 3 为41.2%，SiO 2为48.0%，H 2O 为10.8%。
成分常较简单，只有少量Mg 、Fe 、Cr 、Cu 等代替八面体中的Al 。
Al 、Fe 代替Si 数量通常很低。
碱和碱土金属元素多是机械混入物。
由于晶格边缘化学键不平衡，可引起少量阳离子交换。
高岭石分布很广，主要是由富铝硅酸盐在酸性介质条件下，经风化作用或低温热液交代变化的产物。
在低温热液作用下，当含CO 2的酸性水溶液作用于不含碱的铝硅酸盐和硅酸盐时，可引起高岭石化作用，形成的高岭石常依长石、云母、黄玉等成假象。
高岭石 (Kaolinite) - Al 2Si 2O 5(OH)4
地开石（Dickite ）- Al 2Si 2O 5(OH)4
珍珠石 (Nacrite) - Al 2Si 2O 5(OH)4
禾乐石 (Halloysite) - Al 2Si 2O 5(OH)4
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高岭石（kaolinite ）晶体结构 Al 2Si 2O 5(OH)4 高岭石（kaolinite ）
USGS 高岭石（kaolinite ）
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高岭石（kaolinite ）
USGS 高岭石（kaolinite ） c a i y z
地开石（Dickite ）晶体结构 地开石（Dickite ） c a i y z
珍珠石 Nacrite 晶体结构
珍珠石 Nacrite
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珍珠石 Nacrite 禾乐石 Halloysite c a i y z
禾乐石 Halloysite
禾乐石 Halloysite c a i y z。