一文读懂高岭土基础知识
2016-04-01 08:32阅读：
高岭土(Kaolin)一词来源于中国江西景德镇高岭村产的一种可以制瓷的白色粘土而得名。
高岭土矿是高岭石亚族粘土矿物达到可利用含量的粘土或粘土岩。
高岭土因具有许多优良的工艺性能，广泛用于造纸、陶瓷、橡胶、塑料、耐火材料，化工、农药、医药、纺织、石油、建材及国防等部门。随着工业技术的发展和科技迅速提高，陶瓷制品的种类愈来愈多，它不仅与人们日常生活密切相关，而且在国防尖端技术的应用也很广泛，如电气、原子能、喷气式飞机、火箭、人造卫星、半导体、微波技术、集成电路、广播、电视及雷达等方面几乎都需要陶瓷制品。高岭土矿产在国民经济和国防建设中占有重要地位。
高岭石或高岭土原矿一般含有黏土矿物和非黏土矿物两类。黏土矿物主要是高岭石族矿物(高岭石、地开石、珍珠石、7 Å埃洛石和10
Å埃洛石)，其次是水云母、蒙脱石和绿泥石。非黏土矿物主要为石英、长石和云母等碎屑矿物，以及少量的重矿物及一些自生和次生的矿物，如铝的氧化物和氢氧化物（三水铝石、一水硬铝石和一水软铝石等）、铁矿物（褐铁矿、磁铁矿、赤铁矿和菱铁矿）、钛的氧化物（钛
铁矿、金红石等）、有机物（植物纤维、有机泥炭及煤）等。
高岭土理论化学式Al2O3•2SiO2•2H2O。高岭土的化学成分中含有大量的Al2O3、SiO2、H2O和少量的Fe2O3、TiO2以及微量的K2O、Na2O、CaO和MgO等。从理论上分析，高岭石的化学成分应为：二氧化硅(SiO2)46.5％，三氧化二铝（Al2O3）39.5％，水（H2O）14％。
高岭石属1:1型二八面体层状硅酸盐（图1），结构单元由一个SiO4四面体层AlO2(OH)4八面体层连接而成，层间为氢氧键连接，起结构单元沿c轴方向重复堆叠组成高岭石晶体，相邻的结构单元层通过铝氧八面体的OH与相邻硅氧四面体的O以氢键相连，在外力作用下晶体沿（001）方向裂解为小的薄片。电镜下呈自形六方板状、半自形或他形片状晶体，集合体通常呈片状、鳞片状、放射状等（图2）。
自然产出的高岭土矿石根据其成因、质量、可塑性和砂质（石英、长石、云母等矿物粒径>50um）的含量划分为硬质高岭土(岩)、软质高岭土和砂质高岭土三种工业类型。其特征见表1
表1 高岭土矿石类型及特征
类
型
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矿 石 特
征
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硬质高岭土（高岭岩）
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质硬（莫氏硬度3～4），无可塑性，粉碎细磨后才有可塑性
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软质高岭土（土状高岭土）
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质软，可塑性一般较强，砂质含量<50%
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砂质高岭土
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质松软，可塑性一般较弱，除砂后可塑性较强，砂质含量≥50%
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质地纯净的软质高岭土具有白度高、质软、易分散悬浮于水中、良好的可塑性和高的黏结性、优良的电绝缘性以及良好的抗酸溶性、很低的阳离子交换容量、较高的耐火度等理化性能。
硬质高岭（岩）土包括大量以煤层的顶板、底板、夹矸形式产出或赋存于距煤层较近的所谓煤系高岭（岩）土。这种高岭（岩）土由于含有有机质及杂质而呈黑灰色、褐色、浅绿色、灰绿色等颜色，致密块状或砂状，瓷状断口或似贝壳状断口，无光泽至蜡状光泽，条痕灰色至白色，莫氏硬度在3左右。
表2 高岭土的理化性能
项
目
|
指
标
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物理
性能
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颜色
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白色或近于白色，最高白度>95%
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莫氏硬度
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1～2,有时可达3～4
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可塑性
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良好的成型、干燥和烧结性能
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分散性
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易分散、悬浮
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电绝缘性
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200℃时电阻率>1010Ω•cm,频率50Hz时击穿电压>25KV/mm
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化学
性能
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化学稳定性
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抗酸溶性好
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阳离子交换容量
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一般3～5mg/100g
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耐火度
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1770～1790℃
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高岭土的可塑性、黏结性、一定的干燥强度、烧结性及烧后白度等特殊性能，使其成为陶瓷生产的主要原料；片状粒形（高遮盖率）、洁白、柔软、高度分散性、吸附性和化学稳定性等优良工艺性能，使其在造纸工业上得到广泛的应用。此外，高岭土及煅烧高岭土在塑料、涂料、化工、石油精炼、耐火材料、农药、航空航天等领域也有广泛应用。
表3 高岭土的主要用途
应用领域
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主
要
用
途
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陶瓷工业
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日用陶瓷、建筑卫生陶瓷、电瓷、化工耐腐蚀陶瓷、
工艺美术瓷、特种陶瓷等
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造纸工业
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纸张填料、铜版纸、涂布白纸板、涂布纸等的涂料或颜料
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涂料工业
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涂料的填料和颜料
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耐火材料及水泥
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光学玻璃和玻纤用坩埚、耐火砖、匣钵、耐火泥、白水泥等
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塑料、橡胶、电缆
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塑料、橡胶的填料，电缆的绝缘填料
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石油、化工
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石油裂解催化剂载体、分子筛、吸附剂
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医药、轻工
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吸附剂、医药涂层、添加剂、漂白剂、化妆品、铅笔、颜料等
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农业
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化肥、农药、杀虫剂等载体
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