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煅燒高嶺土發布日期:2016-04-22
 
高嶺土是一種無機非金屬的混合物,煅燒高嶺土就是將高嶺土在煅燒爐中燒結到一定的溫度和時間,使其的物理化學性能產生一定的變化,以滿足一定的要求。
       煅燒高嶺土與未煅燒高嶺土相比,低溫煅燒高嶺土的結合水含量減少,二氧化硅和三氧化鋁含量均增大,活性點增加,結構發生變化,粒徑較小且均勻,與未煅燒高嶺土填充NR膠料相比,低溫煅燒高嶺土填充NR膠料的硫化特性曲線基本一致,紹爾A型硬度不變,拉伸強度提高,兩者的物理性能均達到運動鞋非透明鞋底行業標準的要求。
       日前陶瓷、橡膠、塑料、人造革、自水泥、耐火材料、化學等工業以及農業毋有廣泛應用。隨著對高蛉土選礦工藝的進一步提高,高嶺土的應用范圍將日趨廣泛。煤田地質系統備單位,可以從實際情況出發,立足于煤系地層中高嶺土資源及市場需求。高嶺土是自然界中普遍存在的一種非金屬礦,過去一般用于生產陶瓷,耐火材料以及少量摻入塑料,橡膠中怍填料。隨著國民經濟各領域的日益發展,人們越來越重視高嶺土的深度加工,因為這樣不僅可以獲取新的具有特殊性能的材料,而且還可提高經濟效益。對高嶺土進行深加工舳方法之一,即將巳淘洗和韌步烘干磨耪的高嶺土進一步加熱,焙燒,脫水,使其變成偏高嶺土,用作塑料電纜科的填料,以提高電纜包皮的絕緣性能。常用的鞋類橡膠填充劑主要有有機填充劑和無機填充劑兩種,前者包括再生膠和回收料等,后者包括白炭黑、碳酸鈣、鈦白粉、碳酸鎂、氧化鎂、炭黑和鋅氧粉等。高嶺土是近幾年開發的一種新型橡膠制品填充劑。
       但是在高嶺土的所有應用都必須的經過加工成為細粉,才能加入到其他材料中,完全融合

高嶺土礦物簡介:
 1、礦物簡介
       高嶺土是一種以高嶺石族粘土礦物為主的粘土或粘土巖。高嶺石因首先發現于中國江西景德鎮的高嶺山而得名。高嶺石族粘土礦物包括高嶺石、埃洛石、地開石、珍珠陶土等。
       中國高嶺土資源豐富,礦床分布廣泛,全國有16個省都有產出,但主要分布在東南沿海一帶?;?、中南地區探明儲量為全國總儲量的80%,其中以江蘇、浙江、福建、江西、湖南、廣東等省為主,在四川、貴州、云南、河北及遼寧等省也有分布。全國包括陶瓷粘土在內高嶺土礦床共有200多處;但大型礦床較少,多為中小型。主要礦床有:江蘇蘇州、四川敘永、遼寧丹東、浙江溫州、廣東潮安、茂名、湛江、福建永春、閩清、同安、湖南醴陵、衡陽、衡山、山西大同、內蒙、江西景德鎮、陜西洛南,山東淄博以及西藏羊八井等礦床。
       中國高嶺土礦床成因類型較多,其中風化型礦床主要分布在廣東,四川等地,沉積型高嶺土礦床主要分布在山西、內蒙、河北、福建、廣西、廣東等地,熱液蝕變型礦床主要分布在江西等地。中國北方所產高嶺土多屬沉積型礦床,南方所產高嶺土多屬風化殘積型及熱液蝕變型。此外在北方、南方都有風化淋濾型及第四紀沉積型高嶺土礦床的分布。高嶺土礦成礦時代多為中、新生代,礦石類型主要為埃洛石型。今后,高嶺土的地質工作,應加強對優質資源的探查。
       煤系高嶺土是近十幾年來新發現的一種與煤共生的礦床,實際上是一種單礦物的硬質巖石,高嶺石含量可達95%以上,通常稱為煤系高嶺巖,一般賦存于煤層的夾矸或頂底板,或呈獨立的礦床存在。煤系高嶺巖由于含有大量的有機質,通常呈現黑色、灰黑色或灰色,經過粉碎、超細粉碎、剝片、煅燒等加工工藝,可生產出白度高達90~95%的不同粒度的煅燒高嶺土,可用于造紙、涂料、油墨、絕緣電纜橡膠或塑料,也可作為生產分子篩和聚合氯化鋁或硫酸鋁的原料。
       我國煤系高嶺巖主要分布在煤炭資源豐富的華北地區,特別是在山西省和內蒙自治區,以及河南、河北、陜西、寧夏等地。探明儲量16多億噸,總資源量估計有幾百億噸。
 
2、性質結構
       高嶺石的化學式為Al4〔Si4O10〕(OH)8,其理論化學成分為:Al2O39.5%、SiO46.54%、H2O 13.96%。高嶺石屬1:1層型的二八面體層狀鋁硅酸鹽礦物,其結構單元層由一層硅氧四面體和一層鋁氧八面體組成(見圖1),結構單元層厚度d(001)=0.715nm,單斜或三斜晶系。由于堆疊中結構單元層間的位移,便構成了不同的多型。高嶺石是一層重復的多型,兩層重復和六層重復的多型分別稱為地開石和珍珠石。結晶良好的高嶺石為有序結構,一般呈假六方片狀晶體。結晶度差的多為b軸無序的高嶺石,一般呈不規則片狀。
       高嶺土粒度細小,粒徑一般在0.5~5µm。常呈隱晶質致密塊狀、土狀集合體產出。晶體常呈假六方片狀、不規則片狀晶形,埃洛石呈管狀。高嶺石集合體成蠕蟲狀和書本狀形態。純凈者白色,白度可達90%以上;含鐵、鈦雜質高者可呈黃色、褐色、淺紅色等,含有機質多者則成灰色、灰黑色或黑色。光澤暗淡,土狀光澤或無光澤,硬度2~2.5。軟質高嶺土易成粉末,具可塑性,易分散、懸??;硬質高嶺巖呈塊狀、不具可塑性。密度2.60~2.63g/cm3。
圖1 高嶺石晶體結構
 
        高嶺土化學性能穩定,抗酸溶性良好,陽離子交換容量很低,耐火度、電阻、擊穿電壓較高,成型、干燥、燒結性能及燒成白度良好。高嶺石族礦物的典型性質可見表1
 
表1 高嶺石族礦物的典型性質
礦物名稱 化學式 化學組成,% 莫氏 硬度 密度 g/cm3 顏色
Al2O3 SiO2 H2O
高嶺石 Al4(Si4O10)(OH)8 39.50 46.54 13.96 2~2.5 2.609 白、灰白、帶黃、帶紅
珍珠石 Al4(Si4O10)(OH)8 39.50 46.54 13.96 2.5~3 2.581 藍白、黃白
地開石 Al4(Si4O10)(OH)8 39.50 46.54 13.80 2.5~3 2.589
7Å埃洛石 Al4(Si4O10)(OH)84H2O 34.66 40.9 24.44 1~2 2.0 白、灰綠、黃、藍、紅
        組成高嶺土的礦物有粘土礦物和非粘土礦物二類。粘土礦物主要是高嶺石族礦物,其次是水云母、蒙脫石和綠泥石。非粘土礦物主要為石英、長石和云母以及鋁的氧化物和氫氧化物、鐵礦物(褐鐵礦、白鐵礦、磁鐵礦、赤鐵礦和菱鐵礦)、鐵的氧化物(鈦鐵礦、金紅石等)、有機物(植物纖維、有機泥炭及煤)等。決定高嶺土性能的主要是粘土礦物。
       質純的高嶺土具有白度高、質軟易分散懸浮于水中,良好的可塑性和高的粘結性、優良的電絕緣性能以及良好的抗酸溶性、很低的陽離子交換容量、較高的耐火度等理化性能(見表2)。
       自然產出的高嶺土礦石,根據其成因、質量、可塑性和砂質(石英、長石、云母等礦物粒徑>50mm)的含量,可劃分為硬質高嶺巖(土)、軟質高嶺土和砂質高嶺土三種工業類型。它們的特征列于表3。硬質高嶺巖(土)包括大量的以煤層的頂板、底板、夾矸形式產出或賦存于距煤層較近的所謂煤系高嶺巖(土)。這種高嶺巖(土)由于含有有機質及雜質而呈黑灰、褐、淡綠、灰綠等色,致密塊狀或砂狀,瓷狀斷口或似貝殼狀斷口,無光澤至臘狀光澤,條痕灰色—白色,硬度3左右。
表2 高嶺土的理化性能
項           目 指          標
物理性能 顏色 白色或近于白色,最高白度>95%
硬度 1~2,有時達3~4
可塑性 良好的成型、干燥和燒結性能
分散性 易分散、懸浮
電絕緣性 200°C時電阻率>1010W.cm,頻率50Hz時擊穿電壓>25kV/mm
化學性能 化學穩定性 抗酸溶性好
陽離子交換量 一般3~5mg/100g
耐火度 1770~1790°C
 
表3 高嶺土礦石類型及特征
類   型 礦 石 特 征
硬質高嶺土(高嶺石巖) 質硬(莫氏硬度3~4)無可塑性,粉碎細磨后才有可塑性
軟質高嶺土(土狀高嶺土) 質軟,可塑性一般較強,砂質含量<50%
砂質高嶺土 質松軟,可塑性一般較弱,除砂后較強,砂質含量³50%
 
 
3、用途作用
       高嶺土的可塑性、粘結性、一定的干燥強度、燒結性及燒后白度等特殊性能,使其成為陶瓷生產的主要原料;片狀粒形潔白、柔軟、高度分散性、吸附性和化學穩定性等優良工藝性能,使其在造紙工業上得到廣泛的應用。此外,煅燒高嶺土在橡膠、塑料、涂料、化工、石油精煉、耐火材料、農藥、航空航天等領域也有廣泛應用。表4為高嶺土的主要用途。
表4 高嶺土的主要用途
應用領域 主要用途
陶瓷工業 日用陶瓷、建筑衛生陶瓷、電瓷、化工耐腐蝕陶瓷、工藝美術陶瓷、特種陶瓷等
造紙工業 紙張的填料,銅板紙、涂布白紙板、涂布紙等的涂料或顏料
涂料工業 涂料的填料和顏料
耐火材料及水泥 光學玻璃和玻璃纖維用坩鍋、耐火磚、匣缽、耐火泥、白水泥等
塑料、橡膠、電纜 橡膠、塑料的填料,電纜的絕緣填料
石油化工 石油裂解催化劑、分子篩、吸附劑等
醫藥、輕工 吸附劑、醫藥涂層、添加劑、漂白劑、化妝品、鉛筆、顏料等
農業 化肥、農藥、殺蟲劑等載體
       高嶺土的應用領域不同,對其質量要求也不同。在化學成分方面,造紙涂料、無線電瓷、耐火坩鍋、石化載體等要求高嶺土Al2O3和SiO2的含量接近高嶺石的理論值;日用陶瓷、建筑衛生陶瓷、白水泥橡塑填料等對高嶺土的Al2O3含量的要求可適當放低,SiO2的含量可酌情高些。電纜填料不僅要求高嶺土的純度要高,而且對其體積電阻率有較高要求。對Fe2O3、TiO2、SO3等有害成分,也有不同的許含量要求, CaO、MgO、K2O、Na2O的含量允許值,不同用途也不盡相同。在物理性能方面,各應用領域要求的側重點更為明顯。造紙涂料主要要求高的白度、低的粘濃度及細的粒度;陶瓷工業要求良好的可塑性、成型性能和燒成白度;耐火材料要求較高的耐火度,搪瓷工業要求良好的懸浮性等。
 
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