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        新聞資訊

        德州市匯彩顏料高嶺土—特性

        高嶺土—特性

        高嶺土是一種以高嶺石族礦物為主的粘土或粘土巖。是一種非金屬礦產,是一種以高嶺石族粘土礦物為主的粘土和粘土巖。因呈白色而又細膩,又稱白云土。因江西省景德鎮高嶺村而得名。

        其質純的高嶺土呈潔白細膩、松軟土狀,具有良好的可塑性和耐火性等理化性質。其礦物成分主要由高嶺石、埃洛石、水云母、伊利石、蒙脫石以及石英、長石等礦物組成。高嶺土用途十分廣泛,主要用于造紙、陶瓷和耐火材料,其次用于涂料、橡膠填料、搪瓷釉料和白水泥原料,少量用于塑料、油漆、顏料、砂輪、鉛筆、日用化妝品、肥皂、農藥、醫藥、紡織、石油、化工、建材、國防等工業部門。

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        主要成分

        高嶺土得名于中國江西省景德鎮高嶺村出產的瓷白色粘土。

        又名:白云土、觀音土、閣土粉、陶土。

        高嶺土的礦物成分主要由高嶺石(Al4 [Si4O10](OH)8)、埃洛石(Al4 [Si4O10](OH)8·4H2O)、水云母、伊利石、蒙脫石(NaX(H2O)4{(Al2[Alx Si4-xO10](OH)2})以及石英、長石等礦物組成;主要礦物成分是高嶺石,含量達90%以上。

        物理性質

        性狀:多無光澤,質純時顏白細膩,如含雜質時可帶有灰、黃、褐等色。外觀依成因不同可呈松散的土塊狀 及致密狀態巖塊狀。

        密度:2.54-2.60 g/cm3。

        熔點:約1785℃。

        具有可塑性,濕土能塑成各種形狀而不致破碎,并能長期保持不變

        礦床成因

        高嶺土是自然界常見的、非常重要的一種粘土礦物,是在缺少堿金屬和堿土金屬的酸性介質中,由火成巖和變質巖中的長石或其他硅酸鹽礦物經風化作用形成。

        土質分類

        自然界中高嶺土所包含的礦物主要分為粘土礦物和非粘土礦物。其中粘土礦物主要包含高嶺石族礦物和少量的蒙脫石、云母和綠泥石;非粘土礦物主要包含長石、石英和招的水化物,還有一些鐵礦物如赤鐵礦、菱鐵礦、褐鐵礦等、鈦礦物如金紅石等和有機質如植物纖維等。決定高嶺土性能的主要是粘土礦物 [1] 。

        成因分類

        以高嶺土礦床成因為基礎,根據不同成礦作用所體現的成礦地質、地理條件、礦床規模、礦體形態和賦存特征、礦石物質組分等方面的差異,《高嶺土礦地質勘探規范》將中國高嶺土礦床劃分為三種類型、六種亞類型。

        1、風化型:又分為風化殘積亞型和風化淋積亞型;

        2、熱液蝕變型:又分為熱液蝕變亞型和現代熱泉蝕變亞型;

        3、沉積型:又分為沉積和沉積-風化亞型及含煤地層中高嶺石粘土巖亞型 [2] 。

        工業類型

        根據其質地、可塑性和砂質的質量分數分為三種類型:

        1、硬質高嶺土:質硬,無可塑性,粉碎細磨后具可塑性。

        2、軟質高嶺土:質軟,可塑性較強,砂質質量分數<50%;

        3、砂質高嶺土:質松軟,可塑性較弱,砂質質量分數>50%

        資源分布

        中國分布

        中國高嶺土礦產資源排名世界前列,已探明267處礦產地,探明儲量29.10億噸,其中:我國非煤建造高嶺土,資源儲量居世界第五位.已探明儲量14.68億噸,主要集中分布在廣東,陜西,福建,江西,湖南和江蘇六省占全國總儲量的84.55%;含煤建造高嶺土(高嶺巖)儲量占世界首位,探明儲量為14.42億噸,主要分布在山西大同,懷仁,朔州,內蒙古準格爾,烏達,安徽淮北,陜西韓城等地其中以內蒙古準格爾煤田的資源最多。

        國內有五大高嶺土礦產地:

        (1)湖南省衡陽縣界牌鎮礦產資源豐富。高嶺土、納長石、鉀長石、石英石儲量達2億噸,現有采礦及礦產品加工企業近40家。大牌嶺礦區(以高嶺土礦為主)單礦蘊藏量雄居亞洲之冠達8000萬噸。全鎮年采礦量在50萬噸以上,供應全國數百家陶瓷廠。

        (2)茂名地區高嶺土,茂名盆地內高嶺土礦屬沉積巖風化殘積亞型礦床,其石英等砂質含量大于50%,故稱為砂質高嶺土礦。茂名高嶺土從成因上說經過風化殘積——搬運自磨;——再風化三個階段,高嶺土風化完全,晶片以單片狀為主,粒度細。主要為造紙涂料原料。

        (3)龍巖高嶺土,屬風化殘余型高嶺土礦床。由于含鐵量低于0.3%,鈦低于0.02%,并含有一定量低溫溶劑元素(Li2O)是電瓷、高檔日用、美術瓷的理想原料。

        (4)蘇州陽山高嶺土,該礦床為熱液蝕變型高嶺土。質地純凈的蘇州陽山泥,其化學成分十分接近高嶺石的理論成分,Al2O3含量可高達39.0%左右,顏色潔白、顆粒細膩。主要用于催化劑載體及化工原料。

        (5)合浦高嶺土:屬風化殘余型高嶺土礦床。主要用于建筑陶瓷原料。

        (6)北方煤系高嶺土:為沉積型高嶺巖,主要分布于我國產煤區域,可用于建筑、涂料、油漆及造紙涂料——煤系土。

        上述6大產區產量約占中國80%以上,在資源類型方面也有主要的代表性。 [1]

        國外分布

        世界高嶺土資源豐富,分布較為廣泛。美國、英國、巴西、印度、保加利亞、澳大利亞、俄羅斯等國家有優質高嶺土資源。當前,世界已查明高嶺土資源量約為209億噸。

        國內外主要高嶺土礦床

        (1)美國佐治亞州-——南卡羅來納州高嶺土礦帶是美國最大的高嶺土礦床和產區。該區礦床為次生沉積礦床。該高嶺土礦的特點是自身均一性好,因為自然沉積作用過程中,高嶺土按大小進行了天然的分級。

        (2)英國康沃爾地區高嶺土礦床,為熱液蝕變原生礦床其含鐵量很低,具有極好的白度,這些特殊成礦條件使英國生產的高嶺土馳名于世 [2] 。

        工藝特性

        白度亮度

        白度是高嶺土工藝性能的主要參數之一,純度高的高嶺土為白色。高嶺土白度分自然白度和煅燒后的白度。對陶瓷原料來說,煅燒后的白度更為重要,煅燒白度越高則質量越好。陶瓷工藝規定烘干105℃為自然白度的分級標準,煅燒1300℃為煅燒白度的分級標準。白度可用白度計測定。白度計是測量對3800—7000?(即埃,1埃=0.1納米)波長光的反射率的裝置。在白度計中,將待測樣與標準樣(如BaSO4、MgO等)的反射率進行對比,即白度值(如白度90即表示相當于標準樣反射率的90%)。

        亮度是與白度類似的工藝性質,相當于4570?;(埃)波長光照射下的白度。

        高嶺土的顏色主要與其所含的金屬氧化物或有機質有關。一般含Fe2O3呈玫瑰紅、褐黃色;含Fe2+呈淡藍、淡綠色;含MnO2呈淡褐色;含有機質則呈淡黃、灰、青、黑等色。這些雜質存在,降低了高嶺土的自然白度,其中鐵、鈦礦物還會影響煅燒白度,使瓷器出現色斑或熔疤。

        粒度分布

        粒度分布是指天然高嶺土中的顆粒,在給定的連續的不同粒級(以毫米或微米篩孔的網目表示)范圍內所占的比例(以百分含量表示)。高嶺土的粒度分布特征對礦石的可選性及工藝應用具有重要意義,其顆粒大小,對其可塑性、泥漿粘度、離子交換量、成型性能、干燥性能、燒成性能均有很大影響。高嶺土礦都需要進行技術加工處理,是否易于加工到工藝所要求的細度,已成為評價礦石質量的標準之一。各工業部門對不同用途的高嶺土都有具體的粒度和細度要求。如美國對用作涂料的高嶺土要求小于2μm的含量占90—95%,造紙填料小于2μm的占78—80%。

        可塑性

        高嶺土與水結合形成的泥料,在外力作用下能夠變形,外力除去后,仍能保持這種形變的性質即為可塑性??伤苄允歉邘X土在陶瓷坯體中成型工藝的基礎,也是主要的工藝技術指標。通常用可塑性指數和可塑性指標來表示可塑性的大小??伤苄灾笖凳侵父邘X土泥料的液限含水率減去塑限含水率,以百分數表示,即W塑性指數=100(W液性限度-W塑性限度)??伤苄灾笜舜砀邘X土泥料的成型性能,用可塑儀直接測定泥球受壓破碎時的荷重及變形大小可得,以kg·cm表示,往往可塑性指標越高,其成型性能越好。高嶺土的可塑性可分為四級。

        可塑性強度可塑性指數可塑性指標

        強可塑性>153.6

        中可塑性7—152.5—3.6

        弱可塑性1—7<2.5

        非可塑性<1

        結合性

        結合性指高嶺土與非塑性原料相結合形成可塑性泥團并具有一定干燥強度的性能。結合能力的測定,是在高嶺土中加入標準石英砂(其質量組成0.25—0.15粒級占70%,0.15—0.09mm粒級占30%)。以其仍能保持可塑泥團時的最高含砂量及干燥后的抗折強度來判斷其高低,摻入的砂越多,則說明這種高嶺土結合能力就越強。通常凡可塑性強的高嶺土結合能力也強。 [3]

        粘性

        粘性是指流體內部由于內摩擦作用而阻礙其相對流動的一種特征,以粘度來表示其大?。ㄗ饔糜?單位面積的內摩擦力),單位是Pa·s。粘度的測定,一般采用旋轉粘度計,以在含70%固含量的高嶺土泥漿中的轉速來衡量。在生產工藝中,粘度具有重要意義,它不僅是陶瓷工業的重要參數,對造紙工業影響也很大。據資料表明,國外用高嶺土作涂料,在低速涂布時要求粘度約0.5Pa·s,高速涂布時要求小于1.5Pa·s。

        觸變性指已經稠化成凝膠狀不再流動的泥漿受力后變為流體,靜止后又逐漸稠化成原狀的特性。以厚化系數表示其大小,采用流出粘度計和毛細管粘度計測定。

        粘性和觸變性與泥漿中礦物成分,粒度及陽離子類型有關,一般,蒙脫石含量多的,顆粒細的,交換性陽離子以鈉為主的,其粘度和厚化系數高。因此工藝上常用添加可塑性強的粘土、提高細度等方法提高其粘性和觸變性,用增加稀釋電解質和水分等方法降低之。

        干燥性能

        干燥性能指高嶺土泥料在干燥過程中的性能。包括干燥收縮、干燥強度和干燥靈敏度等。

        干燥收縮指高嶺土泥料在失水干燥后產生的收縮。高嶺土泥料一般在40—60℃至多不超過110℃溫度下就發生脫水而干燥,因水分排出,顆粒距離縮短,試樣的長度和體積就要發生收縮。干燥收縮分線收縮和體收縮,以高嶺土泥料干燥至恒重后長度及體積變化的百分數表示。高嶺土的干燥線收縮一般在3—10%。粒度越細,比表面積越大,可塑性越好,干燥收縮越大。同一類型的高嶺土,因摻合水的不同,其收縮也不同,多者,收縮大。在陶瓷工藝中,干燥收縮過大,坯體容易發生變形或開裂。

        干燥強度指泥為干燥至恒重后的抗折強度。

        干燥靈敏度指坯體干燥時,可能產生變形和開裂傾向的難易程度。靈敏度大,在干燥過程中容易變形和開裂。一般干燥靈敏度高的高嶺土(干燥靈敏度系數K>2)容易形成缺陷;低者(干燥靈敏度系數K<1)在干燥中比較安全。

        燒結性

        燒結性是指將成型的固體粉狀高嶺土坯體加熱至接近其熔點(一般超過1000℃)時,物質自發地充填粒間隙而致密化的性能。氣孔率下降到最低值,密度達到最大值的狀態,稱為燒結狀態,相應的溫度稱為燒結溫度。繼續加熱時,試樣中的液相不斷增加,試樣開始變形,此時溫度即稱轉化溫度。燒結溫度與轉化溫度的間隔稱燒結范圍。燒結溫度和燒結范圍在陶瓷工業中是決定坯料配方、選擇窯爐類型的重要參數。試料以燒結溫度低、燒結范圍寬(100—150℃)為宜,工藝上可以用摻配助熔原料及將不同類型的高嶺土按比例摻配的方法控制燒結溫度及燒結范圍。

        燒成收縮

        燒成收縮性是指已干燥的高嶺土坯料在燒成過程中,發生一系列物理化學變化(脫水作用、分解作用、生成莫來石,易熔雜質熔化生成玻璃相充填于質點間的空隙等),而導致制品收縮的性能,也分為線收縮和體收縮兩種。同干燥收縮一樣,燒成收縮太大,容易導致坯體開裂。另外,焙燒時,坯料中若混有大量的石英,它將發生晶型轉化(三方→六方),使其體積膨脹,也會產生反收縮。

        耐火性

        耐火性是指高嶺土抵抗高溫不致熔化的能力。在高溫作業下發生軟化并開始熔融時溫度稱耐火度。其可采用標準測溫錐或高溫顯微直接測定,也可用M.A.別茲別洛道夫經驗公式進行計算。

        耐火度t(℃)=[360+Al2O3-R2O]/0.228

        式中:Al2O3為SiO2和Al2O3分析結果之和為100時其中Al2O3所占的質量百分比;R2O為SiO2和Al2O3分析結果之和為100時其它氧化物所占的質量百分比。

        通過此公式計算耐火度的誤差在50℃以內。

        耐火度與高嶺土的化學組成有關,純的高嶺土的耐火度一般在1700℃左右,當水云母、長石含量多,鉀、鈉、鐵含量高時,耐火度降低,高嶺土的耐火度最低不小于1500℃。工業部門規定耐火材料的R2O含量小于1.5—2%,Fe2O3小于3% [2] 。

        懸浮性

        懸浮性和分散性指高嶺土分散于水中難于沉淀的性能。又稱反絮凝性。一般粒度越細小,懸浮性就越好。用于搪瓷工業的高嶺土要求有良好的懸浮性。一般據分散于水中的樣品經一定時間的沉降速度來確定其懸浮性能的好壞。

        可選性

        可選性是指高嶺土礦石經手工挑選,機械加工和化學處理,以除去有害雜質,使質量達到工業要求的性能。高嶺土的可選性取決于有害雜質的礦物成分、賦存狀態、顆粒大小等。石英、長石、云母、鐵、鈦礦物等均屬有害雜質。高嶺土選礦主要包括除砂、除鐵、除硫等項目 [2] 。

        吸附性

        高嶺土具有從周圍介質中吸附各種離子及雜質的性能,并且在溶液中具較弱的離子交換性質。這些性能的優劣主要取決于高嶺土的主要礦物成分,見表8。

        表8 不同類型高嶺土的陽離子交換容量

        礦物成份特點陽離子交換容量

        高嶺石為主2—5mg/100g

        埃洛石為主13mg/100g

        含有機質(球土)10—120mg/100g

        化學穩定

        高嶺土具有強的耐酸性能,但其耐堿性能差。利用這一性質可用它合成分子篩。

        電絕緣性

        優質高嶺土具有良好的電絕緣性,利用這一性質可用之制作高頻瓷、無線電瓷。電絕緣性能的高低可以用它的抗電擊穿能力來衡量。

        開發與應用

        高嶺土主要用來制作日用陶瓷、工業陶瓷、建筑衛生陶瓷和耐火材料,也作為造紙、建筑、涂料、橡膠、塑料、紡織品等的充填料或白色顏料。

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        高嶺土作為紙張填料

        造紙工業,高嶺土的國際市場比較繁榮,其銷量超過陶瓷、橡膠、油漆、塑料、耐火材料等行業。在紙漿中,高嶺土通常少與其配料發生反應,有較強的穩定性,能夠完好地保留在紙張纖維中。同時,高嶺土粒度細,流動性強,機械化生產中可確保紙張涂層厚度均勻,高嶺土可填補紙張纖維間的空隙,提高紙張密度,降低紙張透明度,改善紙張平整度,增強紙張吸收油墨的能力。

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        高嶺土作為陶瓷的填料

        陶瓷工業,高嶺土的應用比其他行業早,用量也非常大,通??梢哉嫉脚浞降?0%~30%。高嶺土可以使陶瓷中Al2O3的含量增加,莫來石的生成過程更容易進行,從而提高了陶瓷的穩定性和燒結強度。在陶瓷燒成中,高嶺土分解成莫來石是形成坯體框架的過程,此過程可令燒成溫度范圍變寬,陶瓷坯體不容易走樣變形,并且提高陶瓷的白度。同時,高嶺土自身還具有粘結性、可塑性、結合性、懸浮性等特性,可使瓷泥瓷釉的成形性得到改善,更利于車坯、注漿、陶瓷成形等加工過程。

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        高嶺土用于橡膠填料

        橡膠工業,高嶺土填充到膠體混合物中,可以增強橡膠的耐磨性、化學穩定性和機械強度,延長其硬化時間,還可以調整橡膠的混煉性、流變性、硫化性,提高未硫化制品的粘稠度,防止其塌軟、凹陷、下垂、扁管、變形等。橡膠制品的通透性、防水性、化學活性、防火抗燃性等特性也相應得到了極大的改善。同時,高嶺土作為填料還可以降低其他原材料在橡膠中的用量,極大地減少了橡膠的生產成本而并不明顯影響橡膠的性能。

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        高嶺土用于塑料填料

        塑料工業,高嶺土作為塑料填料,可以使塑料制品外表平整、尺寸精確、抵抗化學腐蝕、減少熱收縮和熱裂變,有利于拋光打磨過程的進行。

        高嶺土用于涂料行業

        涂料工業,高嶺土由于其色白、價廉、流動性良好、化學性質穩定、表面陽離子交換量大,因此很早就被用作為涂料和油漆的填料,用于涂料的高嶺土一般有水洗超細高嶺土和鍛燒超細高嶺土兩類。其中鍛燒高嶺土是最近幾年剛剛研究開發出來的,其作為一種新的功能型添加料,具有良好的白度、覆蓋性、柔軟度、耐磨性、不透明性、不收縮性等,并在高聚合物中使涂料保持很好的色澤和穩定性。高嶺土本身為白色,用作添加料并沒有覆蓋性,但是如果適量地添加到白色涂料或油漆中,便可以起到增強光澤的作用,提高其覆蓋能力。

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        高嶺土坩堝

        耐火材料,白度高、粉度細、懸浮性好的高嶺土主要用于生產耐火材料、半酸性耐火材料及特殊耐火材料(如熔煉、光學玻璃、控制玻璃纖維用的坩堝可替代鉑坩堝)。

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        高嶺土用于農業

        農業,高嶺土稀釋后涂在植物上,可防止和減少病蟲害的侵害。蘋果、梨和其他果樹身上噴灑高嶺土溶液可減輕夏季強烈陽光對樹身的熱輻射,減少水分蒸發,提高產果率;高嶺土用于農藥可降低用藥量,延長殺蟲時間,降低成本,又能大大的減少農藥殘留。

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        高嶺土用于化妝品

        化妝品行業,高嶺土對皮膚的粘附性好,有抑制皮脂分泌及吸汗性能,在化妝品中主要用于粉餅、粉底、眼影、爽身粉、散粉、腮紅等各類化妝品的重要原料。近年來高嶺土面膜也收到廣大女性的追捧,高嶺土有很強的吸油控油功能,能深層清潔皮膚,吸出毛孔中堆積的油脂和污垢,不過應該注意的是敏感肌膚不太適用,容易傷害角質層。

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        高嶺土面膜

        高嶺土用于建筑行業

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        高嶺土用于紡織品增白

        其他工業,近年來,隨著科學技術的進步,高嶺土在建筑、紡織、電線電纜、油墨、食品、藥品、石油精煉等行業得到了廣泛的應用。

        分布與儲量

        我國高嶺土資源豐富,已探明267處礦產地,探明儲量29.10億噸,遍布21個?。ㄊ?、區),但也相對集中,主要分布在廣東、福建、江西、陜西、云南、湖南和江蘇,七省的儲量約為13億噸,占全國總儲量的85%。其次分布在安徽、內蒙古、海南、甘肅和浙江等省。

        最優產地

        我國高嶺土資源目前以廣東、廣西、安徽、河北的質量最優。

        高嶺土價格

        水洗高嶺土:700~800元/噸(規格:800目以上,白度≥90%,Al2O3≥35%,pH值7~8,吸油量35~46,水份≤1.2)

        煅燒高嶺土:550~650元/噸(規格:800目以上,Al2O3≥12%)

        化妝品級高嶺土:2000~4000元/噸(規格:5000目以上,無毒,不刺激)

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