好口碑的高岭土分布（高岭土的综合利用现状及工艺进展）

2018中国非金属矿物粉体材料精细加工技术培训将于9月18-20日在山东淄博召开！届时为您系统讲解矿物粉体超细、超纯、分级、改性、复合、应用中的新技术、新工艺和新装备！

我国是世界上最早发现和利用高岭土的国家，我国高岭土类型齐全、储量丰富，矿床可分为五种：热液蚀变型、风化残余型、风化淋积型、河湖海湾沉积型和含煤建造沉积型。目前，我国对高岭土的研究以对其性质的深层次认识为主，并不断拓宽其在更多领域中的应用。从80年代开始，我国高岭土产品由粗加工向精加工、由普通产品向新科技产品发展，应用领域也在不断拓宽。

高岭土的性质

高岭土是一种非常重要的黏土矿物，因最早发现于江西景德镇高岭村而得名。高岭土类矿物的主要矿物成分是高岭石，它们主要由地开石、高岭石、埃洛石、珍珠石等高岭石簇矿物组成。纯净的高岭土呈白色或浅灰色，含杂质时则带有灰、黄、褐等色。原矿呈松散的土块状或致密岩块状。高岭土的密度为2.54~2.60g/cm³，熔点约1785℃，具有良好的可塑性、耐火性和化学稳定性等特点。

高岭土的晶体化学式为2SiO₂·Al2O₃·2H₂O，其理论化学组成为SiO₂含量46.54%，Al₂O₃含量39.5%，H₂O含量13.96%。除此以外，还含有少量的CaO、MgO、K₂O、Na₂O、TiO₂、MnO₂、Fe₂O₃、P₂O₅等氧化物。高岭土中高岭石所占的比例越高，表明其化学组成越接近高岭石的理论成分。

高岭土的综合利用现状

造纸工业

在造纸工业中，高岭土可用于填料和涂料。高岭石粘土的粒度小，剥离后具有良好的鳞片和片状形态，片径与厚度比例大，化学性质稳定，所以被用作造纸填料和纸张涂层以提高纸张的光泽度、充填纸张纤维之间的空隙、提高不透明度等，作为填料可以在改善纸张性能的同时降低成本；用作涂布料，则可以改善纸张对油墨的渗透性、包容性以及纸张的外观。尤其是彩色印刷中的铜版纸就是片状高岭土作为优质涂层原料，使纸张具有较好的表面光泽和百度并能使纸张更有效地吸收印刷油墨。一般来说，高岭土不育纸浆中的其他配料发生化学反应，在纸张中具有一定的稳固性，即可很好的保留在纸浆纤维之间，因而在造纸工业中用量很大。同时，高岭土的粒度细，易于流动，也是适应目前机械化高速生产的基本条件，可以保证纸张表面薄膜状涂层厚度均匀。在造纸中对高岭石的主要要求是粒度及杂质含量，要求粒度小于2μm，白度大于86%。

陶瓷工业

高岭土在陶瓷工业中应用的时间早，量也大，通常可以占到20~30%。高岭土可以使陶瓷中Al₂O₃的含量增加，莫来石的生成过程更容易，从而提高陶瓷的烧结强度和稳定性。烧成陶瓷时，高岭土分解莫来石是形成坯体框架的过程，此过程使陶瓷坯体不容易走样变性，同时使烧成温度范围变宽，并且提高陶瓷的白度。同时，高岭土自身具有的可塑性、粘结性、悬浮性、结合性等特性，使瓷泥瓷釉的成形性得到改善，更利于车坯、注浆、陶瓷成形等加工过程。

耐火材料工业

高岭土具有良好的耐火性，常用来生产耐火材料，其制品能在高温下承受负荷而不变形。以高岭石为主要成分的高岭土，以及膨润土和铝土矿等，据其耐高温的用途，统称为耐火粘土。某些带色的高岭土，不能用于陶瓷和造纸，却是耐火材料的好原料。高岭土用作耐火材料制品主要有两类：耐火砖、硅铝棉。前者耐火度不低于1730℃，可据需要制成各种尺寸与形状的耐火砖。后者是一种轻质耐火保温材料，是高岭土在1000～1100℃焙烧，再用2000℃电弧炉将矿石熔融，在高速气流下吹制成棉。

涂料工业

高岭土由于其色白、价廉、流动性好、化学性质稳定、表面阳离子交换量大，很早就被用作涂料和油漆的填料。高岭土可以用于改善涂料的涂刷性、涂料体系储存稳定性、涂层的抗吸潮性及抗冲击性等机械性能、颜料的抗浮色和发花性等。随着生产的发展，对涂料的性能和耐久性等方面的要求日益严格，如要求制备低VOC、高固体涂料、更薄和无疵平滑、光亮的涂膜，此时，需要采用高岭土作添加剂。高岭土几乎可以适应所有的涂料体系，从底漆到面漆，所有的固体成分、涂膜的厚度以及光泽。

不通颗粒的高岭土用于不同类型的涂料中。例如，粗粒高岭土用于需要暗淡色泽和平光漆中，而细粒高岭土则用于产生高光洁性的涂料。大量焙烧高岭土和淘洗高岭土则用于浅色墙壁的涂料，也用于金属制品中的底漆。淘洗高岭土很容易分散在水中，因地特别适用于制造乳胶状颜料。有些高岭土通过化学处理后，具有亲有机化合物、疏水的性质，因此是由于室外以油为底层的涂料。煅烧高岭土因为具有耐磨以及干燥覆盖性质，因而大量用于日益增长的涂料生产中。

橡胶工业

在高岭土的消费结构中，橡胶工业也是主要消耗部门之一。高岭土在橡胶工业中起到的填料作用，高岭土填充到橡胶的胶体混合物中，可以增强橡胶的化学稳定性、耐磨性和机械强度，延长硬化时间，还可以改善橡胶的流变性、混炼性、硫化性，提高未硫化制品的粘稠度，防止其凹陷、塌软、下垂、变形、扁管等。高岭土橡胶制品的防水性、通透性、防火抗燃性、化学活性等特性也得到了极大的改善。同时，高岭土在橡胶中还可以作为填料，在不影响橡胶性能的同时可以大幅降低成本。

电缆工业

生产高绝缘性能电缆需要超量加入电性能改良剂。高岭土作为惟一能制成电性能改良剂的产品，前景自然看好。在要求电绝缘性能较高的塑料电缆及绝缘材料中，需添加改性煅烧高岭土。高岭土经适当温度煅烧后有极高的电阻率，不同煅烧温度的高岭土空隙率不一样，空隙对电缆材料中一些较活泼的有害成份有一定的吸附作用，能提高电缆绝缘性；煅烧高岭土再经表面改性，可以提高其在高分子材料中的分散性，增强制品的性能，可在有机高分子材料-改性剂-煅烧高岭土之间产生良好的结合界面，使煅烧高岭土在电缆中能均匀分散，起到更好的桥梁作用。

化妆品行业

高岭土在化妆品中可作为添加剂，能够增强吸油和吸水性，增强化妆品和皮肤的亲着力，以改善润肤机能。在国内，化妆品用高岭土需求量较小，且多以进口为主。高档化妆品要求高岭土质纯、白度好、粒度细（1250目）。

塑料行业

在塑料中，高岭土主要作为填充剂。塑料中许多性能如表面粗糙度、尺寸的精度、耐化学腐蚀性、坚固性等都与加入高岭土有关。煅烧高岭土作为电性改良剂用于聚佛乙烯塑料中可以提高塑料的电绝缘性能并增大吸附表面及活性。用偶联剂进行表面处理后的高岭土填充入塑料中, 可以明显改善共混物的力学强度、耐磨性和抗红外性等综合性能, 提升产品档次和市场竞争力。目前常用于高岭土处理的偶联剂主要是硅烷类物质, 可共混的塑料品种也主要限于聚氯乙烯、聚烯烃和尼龙等。相信随着新型高效偶联剂的使用, 高岭土将在更多塑料品种的填充领域中得到广泛的应用。

水泥行业

高岭土在水泥基材料中的应用高岭土由于脱去水分而变成偏高岭土。通常可以利用碱激活的方法来制备水泥，或者当作混凝土材料的添加料来使用。高岭土可以提高混凝土的强度、工作性、耐久性，同时可以抵抗混凝土产生的自收缩现象。高岭土水泥基材料性能优异，应用领域广泛，发展前景值得关注。

医药行业

高岭土在医药领域，不仅可用作载体和药剂成片的助剂，还可以用于生产止血材料。据《本草纲目》记载，以高岭土为主要成分的臼石脂可用来 吸收有毒物质、收敛固涩、止血、制泌等功效。高岭土可吸水 浓缩血液引发自然凝固和激活凝血因子班，该性质使其作为一种促凝血物质在医学领域的应用受到广泛关注。目前国外上市的高岭土止血材料主要来自美国Z-Medi­ca公司，该公司利用高岭士接触活化F盟，激活内部凝血通路的特性，并针对出血量与出血部位不同，研发了系列高岭土止血材料，包括 CG、高岭土介入止血绷带、高岭土扁桃体止血海绵和高岭土止血垫等，主要组成成分包括高岭土、无纺布等，具有不放热、不含动物或人源性蛋白等优点。我国对高岭土应用于止血的研究相对滞后，有相关专利得到授权．但目前尚无商品化品种问世。

高岭土的工艺进展

高岭石有机插层材料

插层法一般是由有机物分子或层状聚合物插入层状无机物中制备出插层复合材料。由此法制得的复合材料，其力学性能得到改善，同时还获得了其它新的功能特性。高岭土在结构上是具有特殊层状的含水铝硅酸黏土矿物，它的主要矿物组成为八面体层状硅酸盐，层间以氢键结合，不含可交换阳离子；层与层之间具有较强的结合力，很难与有机化合物发生插层反应。但是一些强极性的有机小分子，可以直接插入到高岭石层间，其它有机分子利用有机小分子与高岭石也可形成夹层复合物作为前驱体，用取代置换法插入到高岭石层间生成插层材料。

改性技术进展

高岭土表面改性技术高岭土表面改性是指用物理、化学方法对高岭土粉体表面进行处理，以改变其表面电性、表面浸润性、表面吸附性和反应特性等性质，达到疏水、降低表面能、改善其分散性和与高聚物基复合材料的兼容性的效果，获得性质优良的产品。表面改性剂的种类、用量和使用方法直接影响着表面改性的效果。做电缆绝缘橡胶的高岭土改性需要考虑表面改性剂的介电性能及体积电阻率；做橡胶补强填料的高岭土改性需要考虑改性剂与高岭土的黏结强度以及改性剂分子与橡胶大分子之间的结合强度。偶联剂改性是目前最主要的方法，目的在于改变高岭土表面亲水亲油性，提高与有机相中的相容性。欧洲专利介绍在造纸涂料和油漆涂料改性土的研究，用水溶性有机多元酸或者分子量为200～1000的聚乙酞亚胺、聚乙烯二胺或其单体和乙烯二卤化物/甲醛的缩合物作改性剂，可以改变粘土矿物的悬浮性、流变性。表面改性剂的方法使用得当，不仅可以提高表面改性效果，而且还会减少用量，降低成本。在对粉体进行表面改性时，可通过添加适量的溶剂、稀释剂以及采用乳化、喷雾等方法以保证改性剂在物料的表面均匀分散。高岭土表面改性工艺一般有三种：湿法、半干法和干法。

赤潮治理

近几年，中科院海洋所海洋国家实验室海洋生态与环境功能实验室主任、研究员俞志明研发了一种名为“改性粘土”的技术在消除赤潮方面发挥了明显作用。俞志明和团队成员潜心研究，发现高岭土的效果比蒙脱土好。这是由于粘土表面含有负电，而赤潮生物也带有负电，负负相斥，所以天然粘土絮凝藻类生物的效率很低。相对来讲，高岭土表面所含负电较蒙脱土少，所以高岭土的效果比蒙脱土好。由此，俞志明提出了旨在提高粘土治理赤潮效率的“粘土表面改性理论”，在此理论指导下制备出高效改性粘土，其治理效率比原来提升了几十到几百倍。报道称，如今，改性粘土治理赤潮技术是我国具有自主知识产权、目前国际上能够大规模应用的少数几种方法之一，2014年成为我国赤潮治理国家标准方法。该成果曾获得包括2015年海洋工程科学技术奖一等奖在内的多个科技奖项。

催化裂化催化剂

在石油化工方面，随着世界原油的重质化和劣质化，在催化裂化过程中，掺炼重油、渣油已成为炼油厂普遍采用的加工方式。由于重油中含较多的胶质、沥青质和重金属，这就要求催化剂具有较高的基质活性、较强的抗重金属污染能力、较好的催化活性和选择性。在催化剂中，高岭土一直只作为惰性载体，不参与裂化反应。现阶段的研究发现高岭土经过改性可具有一定的孔结构和裂化性能，可增强基质活性，使重油分子在基质上面得到初步裂解。

FCC催化剂中，高岭土充当一定量的基质可以使催化剂更加稳定，并确保负载活性部分与重油分子的预裂化。高岭土具有较高的酸催化活性和水热稳定性，同时其表面的弱酸性对重油分子产生很强的裂化作用。加之高岭土品质优良、价格低廉，使其在FCC催化剂的研究开发过程中受到青睐。

制备纳米材料

纳米材料由于尺寸特殊而具有许多奇特性能，如能屏蔽紫外线、电磁波，用于军事、通信、电脑等行业；在饮水机、冰箱生产过程中添加纳米黏土，具有抗菌、消毒作用；在陶瓷制作中添加纳米黏土，使陶瓷强度提高50倍，可用来制造发动机零件。添加纳米材料的塑料，密度低、耐热性好、强度高，特别是耐磨性有大幅度提高，且具有阻燃自熄灭性，可以用来制作管材、汽车机械零件、啤酒和肉类制品包装材料等。未来，由高岭土是否可以开发出功能更多，性能更优的纳米材料，是尤其值得关注的课题。

合成沸石分子筛

高岭土的主要化学成分是硅和铝，可作为硅铝源，用于合成沸石分子筛的过程。其中，高岭土微球原位晶化后可用作催化剂，并进一步制成具有特殊性能的Y型沸石。利用高岭土合成的沸石分子筛，包括催化剂在内，比凝胶法更有优势。其合成的沸石颗粒大小、活性、抗重金属性、水热稳定性等特性均得到很大的改善。同时高岭土价廉易得、合成过程成本低，使其在学术研究和工业生产上都受到人们的广泛关注。

结语

高岭土工业是非金属矿的一个重要细分行业，应在未来的发展过程逐步开发新产品，提高产品的档次和技术含量，从传统的应用领域向高科技、新技术、高效益领域转变。生产与资源和环境相适应的非金属矿产品，同时提高产品的质量，并与机械化学、机械电化学、超微细加工、界面化学、掺杂改性等过程的理论研究相结合，推动高岭土理论研究的更进一步发展。

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国家建筑材料工业技术情报研究所将于9月18-20日在山东淄博举办2018年中国非金属矿物粉体材料加工技术培训，届时将为大家详细讲解橡胶用非金属矿物粉体（煅烧高岭土、滑石粉、硅灰石、水洗煅烧陶土）改性工艺、配方、改性剂及改性设备的选择。并结合实际案例讲解煅烧高岭土用于橡胶电缆绝缘材料的配方及工艺应用要点以及水洗煅烧陶土用于橡胶制品配方及工艺。