我國(guó)北方主要煤系中的共伴生礦產(chǎn)資源

第一節(jié)、概述5煤系伴生礦產(chǎn)的特點(diǎn)：一、伴生礦產(chǎn)種類(lèi)繁多含煤巖系中賦存有多達(dá)數(shù)十種伴生礦產(chǎn)。除含有諸如煤層甲烷、煤成氣和油頁(yè)巖及石油等燃料礦產(chǎn)外,還含有眾多的金屬、特別是非金屬礦產(chǎn)。例如,作為鋼鐵等冶金原料的黑色金屬礦產(chǎn),鐵礦、錳礦、釩礦,有色金屬礦產(chǎn)的鋁土礦和貴金屬礦產(chǎn)的金礦等。用于電子工業(yè)的稀有元素礦產(chǎn)有鍺、稼和可供核工業(yè)用的放射性礦產(chǎn)鈾礦等。隨著我非金屬礦工業(yè)的興起和發(fā)展,煤系伴生的非金屬礦產(chǎn)越來(lái)越多地被發(fā)現(xiàn)和利用,成為最引人注意的伴生礦產(chǎn)資源。第一節(jié)、概述6例如,各種耐火粘土、高嶺土、硅藻土、膨潤(rùn)土、累托石、海泡石等多種粘土類(lèi)礦產(chǎn),還有硫鐵礦、磷礦、石膏、沸石、珍珠巖、重晶石、石墨和石灰?guī)r、大理巖以及種類(lèi)繁多的硅質(zhì)原料、建筑材料等等用于化工、建材、輕工等工業(yè)領(lǐng)域的礦產(chǎn)。眾多的煤系伴生礦產(chǎn)資源,有的已較早認(rèn)識(shí)和利用,也有的屬于近年來(lái)的發(fā)現(xiàn),隨著經(jīng)濟(jì)環(huán)境改善、地質(zhì)認(rèn)識(shí)的提高和加工技術(shù)的進(jìn)步,可供利用的煤系伴生礦產(chǎn)的種類(lèi)還將增加。第一節(jié)、概述7二、伴生資源潛力巨大我國(guó)煤系伴生礦產(chǎn)不僅種類(lèi)繁多,而且資源量雄厚,并不乏許多大型礦床。在伴生燃料礦產(chǎn)方面,撫順、茂名煤盆地油頁(yè)巖是儲(chǔ)量豐富的著名大型礦床;我國(guó)煤成氣資源潛力巨大也已被國(guó)家“六五”以來(lái)的煤成氣研究成果所證明據(jù)有關(guān)資料,我國(guó)僅賦存于煤層中的煤層甲烷(瓦斯),在埋深Z000m以上的煤層中便可回收28.5萬(wàn)億m3,相當(dāng)于全國(guó)探明天然氣儲(chǔ)量(1979年)的38.7倍。第一節(jié)、概述8近年來(lái)已發(fā)明多個(gè)淺層、低壓內(nèi)儲(chǔ)式煤層氣藏。伴生的非燃料礦產(chǎn)資源更為豐富,有些礦種幾乎全部共生或伴生在含煤建造中。例如,煤系中的鋁土礦占總儲(chǔ)量90%以上,我國(guó)石煤巖系中的釩資源量為世界現(xiàn)有儲(chǔ)量的5倍。作為煤系伴生的非金屬礦產(chǎn),顯示了更為明顯的資源優(yōu)勢(shì),如,眾所周知的煤系耐火粘土,其資源超過(guò)全國(guó)總儲(chǔ)量的97%。其中愈加受到各國(guó)重視的高鋁耐火粘土,我國(guó)探明的儲(chǔ)量居世界首位。再如,需求量逐年增長(zhǎng)的高嶺土,根據(jù)不完全資料統(tǒng)計(jì),煤系高嶺土探明遠(yuǎn)景及推算儲(chǔ)量為180.54億萬(wàn)t,超過(guò)世界其它國(guó)家高嶺土查明儲(chǔ)量的總和。第一節(jié)、概述9并且,我國(guó)大型、超大型優(yōu)質(zhì)高嶺土礦床全部賦存于含煤巖系中,有的已成為我國(guó)造紙涂料高嶺土的重要基地。另外,煤系硅藻土資源亦十分可觀,僅作為全國(guó)三大硅藻土基地之一的云南省,其硅藻土幾乎全部產(chǎn)于第三紀(jì)煤盆地,儲(chǔ)量占全國(guó)的77%。其尋旬先鋒煤盆地礦層平均厚度達(dá)260余m,儲(chǔ)量超過(guò)一億噸,實(shí)屬世界罕見(jiàn)。第一節(jié)、概述10被稱(chēng)為稀有非金屬礦產(chǎn)的累托石,目前在世界上僅發(fā)現(xiàn)40多處礦點(diǎn),而真正形成礦床的則是發(fā)育于我國(guó)湖北鐘祥、南障等地的二疊紀(jì)煤系中的累托石礦,其可采儲(chǔ)量達(dá)800余萬(wàn)t。除此之外,還有很多的煤系伴生礦產(chǎn)如水泥原料、建筑材料、化工原料以及可回收利用的各種元素礦產(chǎn)等資源均相當(dāng)雄厚。多年區(qū)域地質(zhì)和資源調(diào)查、煤田地質(zhì)勘探和礦產(chǎn)研究成果表明我國(guó)含煤巖系伴生礦產(chǎn)資源十分豐富,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。第一節(jié)、概述11三、伴生礦產(chǎn)分布廣泛我國(guó)不僅在地史上聚煤時(shí)間早、煤系時(shí)代齊全,而且煤系地層分布廣泛,大小不等的煤田、煤盆地至少有4000余處分布于全國(guó)各省區(qū),總面積遠(yuǎn)超過(guò)100萬(wàn)km,這無(wú)疑決定了煤系資源的分布特點(diǎn)。即在時(shí)間分布上表現(xiàn)為含礦層位多,如從早古生代石煤巖系到第四紀(jì)泥炭地層均有各種不同類(lèi)型的伴生礦產(chǎn)分布。在空間分布上則表現(xiàn)為廣泛的區(qū)域性特點(diǎn)。盡管因不同時(shí)代、不同地區(qū)的含煤地層在沉積期和沉積期后經(jīng)歷的地質(zhì)背景不同和后生疊加成礦成因類(lèi)型差別極大,伴生礦產(chǎn)的種類(lèi)及分布相當(dāng)復(fù)雜,但是,從宏觀背景上煤系伴生礦產(chǎn)的分布也存在著一定的規(guī)律性。第一節(jié)、概述12例如,早古生代石煤巖系富含某些金屬元素及稀有元素礦產(chǎn),晚古生代煤系伴生礦產(chǎn)以鋁土礦、耐火粘土、高嶺巖為明顯特征;中新生代煤盆地及煤一火山巖盆地趨于種類(lèi)多樣化和復(fù)雜化。另外,如陸相煤系與近海煤系、構(gòu)造變動(dòng)強(qiáng)烈與微弱地區(qū)、有與無(wú)巖漿侵入的煤系、區(qū)域熱力變質(zhì)程度高與低的煤田等不同宏觀背景中的伴生礦產(chǎn)的種類(lèi)和分布各具一定特點(diǎn)。從更高級(jí)別構(gòu)造背景上看,在不同的大地構(gòu)造位置,伴生礦產(chǎn)分布具一定規(guī)律或構(gòu)成不同的礦產(chǎn)系列,如我國(guó)東部中生代煤一火山巖盆構(gòu)造帶為大量沸石、珍珠巖、膨潤(rùn)土、凹凸棒石等伴生礦產(chǎn)的重要成礦帶。煤系伴生礦產(chǎn)的分布特點(diǎn)對(duì)各地區(qū)廣泛而有選擇地利用資源是個(gè)有利條件。加強(qiáng)煤系伴生資源分布規(guī)律的研究有助于提高找礦的預(yù)測(cè)性。第一節(jié)、概述13四、礦產(chǎn)賦存方式多樣按照伴生礦層及礦體在含煤巖系中存在的宏觀特征,將賦存方式分為:(1)巖層型式指礦層以巖層型式賦存于含煤建造中。礦層或含礦層作為與含煤巖系同生的地質(zhì)體構(gòu)成建造的組成部分。按其巖石類(lèi)別可進(jìn)一步劃分為碎屑巖層型式和火山巖層型式兩種,前者指伴生礦產(chǎn)賦存于正常沉積巖層中,如耐火粘土礦,后者指賦存于與含煤建造同期形成的火山巖、火山凝灰?guī)r及其夾層中或與這些異常巖層有關(guān),如煤一火山巖盆地中的沸石、珍珠巖、膨潤(rùn)土礦等。第一節(jié)、概述14

(2)煤層型式指伴生礦產(chǎn)賦存于煤層中,如煤中的伴生元素礦產(chǎn)、煤層高嶺石夾研以及煤層甲烷等。(3)界面型式指賦存于煤盆地充填序列中構(gòu)造層序界面之上及附近,或與不整合面有關(guān)。其常見(jiàn)的伴生礦產(chǎn)有界面粘土礦、鐵礦、鋁土礦等。(4)侵入型式指賦存于煤系的巖墻、巖床、巖脈等后期侵入體及其有關(guān)的礦產(chǎn),如石墨、輝綠巖等礦。含煤巖系伴生礦產(chǎn)的宏觀賦存型式是重要的地質(zhì)特征之一,反映了伴生資源形成的階段性、地質(zhì)條件和成礦作用。其研究有利于指導(dǎo)找礦。第一節(jié)、概述15五、礦床類(lèi)型復(fù)雜礦床的形成是各種地質(zhì)因素綜合作用的結(jié)果。煤系眾多的伴生礦產(chǎn)形成于不同期次和不同地質(zhì)條件,每一礦種均具各自的成因過(guò)程和地質(zhì)特征,但同一礦種可形成于不同演化階段和不同地質(zhì)背景。相同的演化階段和地質(zhì)背景亦可形成不同種類(lèi)的伴生礦產(chǎn)。因此,從煤系伴生礦產(chǎn)的資源地質(zhì)而言,其類(lèi)型的復(fù)雜性是不言而喻的。但是,從伴生礦產(chǎn)的成礦階段及成礦基本地質(zhì)條件等方面考查,可以劃分為幾種宏觀成因類(lèi)型:第一節(jié)、概述16(1)同沉積型,即與含煤巖系同期沉積和充填的礦床,或稱(chēng)原生型礦床。巖層型式賦存的礦產(chǎn)大部分屬于此類(lèi),特別是具重要地位的煤系典型沉積礦產(chǎn)。同沉積型伴生礦產(chǎn)的成礦聚積主要受控于原始聚煤盆地的物源物質(zhì)、沉積古地理及沉積環(huán)境、古氣侯和介質(zhì)地球化學(xué)條件等。(2)古風(fēng)化型,以界面型式賦存的礦產(chǎn)多屬于這種風(fēng)化成因類(lèi)型。古風(fēng)化型礦床類(lèi)型主要的成礦因素為古構(gòu)造運(yùn)動(dòng)面的存在及其特征、先期沉積的礦源巖性質(zhì)和古氣候特征等。第一節(jié)、概述17(3)巖漿型,屬于后生型伴生礦床。包括侵入型式賦存的礦產(chǎn)以及區(qū)域巖漿熱引起的煤系中、低溫?zé)嵋河嘘P(guān)的礦床。此種類(lèi)型決定于煤系后期構(gòu)造變動(dòng)和巖漿活動(dòng)等因素。(4)復(fù)合型,即由原生到后生多次疊加成礦作用形成的伴生礦床,即復(fù)合成因型礦床。鑒于煤系伴生礦床類(lèi)型的復(fù)雜性,在研究某種伴生礦產(chǎn)的地質(zhì)特征和成因類(lèi)型時(shí),注意綜合研究各種伴生礦產(chǎn)的共生組合規(guī)律和成因聯(lián)具重要意義。第一節(jié)、概述18六、礦產(chǎn)便于開(kāi)發(fā)利用在資源利用方面,煤系伴生礦產(chǎn)多數(shù)具易采、易用和經(jīng)濟(jì)上見(jiàn)效快等特點(diǎn)。含煤巖系一般埋藏較淺,其礦產(chǎn)不少適于露天開(kāi)采,在現(xiàn)有煤礦山,不用增加很多設(shè)備可實(shí)現(xiàn)煤與其它礦產(chǎn)的綜合開(kāi)采。煤系有些伴生礦產(chǎn)采出后不用加工便可直接利用,煤層型式賦存的有關(guān)礦產(chǎn)在煤的洗選、加工和利用過(guò)程中可合理回收,一些大型煤礦對(duì)伴生資源的開(kāi)發(fā)可充分利用已有礦山和物質(zhì)條件。在資源利用的組織形式上,除了有些需要國(guó)家投入、建設(shè)大型礦山和選礦加工廠外,更多的煤系伴生資源適合于機(jī)動(dòng)靈活的小型開(kāi)發(fā),便于各地區(qū)根據(jù)其資源狀況和市場(chǎng)需要作合理選擇。這些都反映出煤系伴生資源具開(kāi)發(fā)便利,投資少、投產(chǎn)快和易產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益等特點(diǎn)。第一節(jié)、概述19第二節(jié)、高嶺土礦高嶺土是一種非金屬礦產(chǎn)，是一種以高嶺石族粘土礦物為主的粘土和粘土巖。因江西省景德鎮(zhèn)高嶺村而得名。質(zhì)純的高嶺土呈潔白細(xì)膩、松軟土狀，具有良好的可塑性和耐火性等理化性質(zhì)。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(zhǎng)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(nóng)藥、醫(yī)藥、紡織、石油、化工、建材、國(guó)防等工業(yè)部門(mén)。

20一、高嶺土物化性質(zhì)物化性質(zhì)：多無(wú)光澤，質(zhì)純時(shí)顏白細(xì)膩，如含雜質(zhì)時(shí)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(tài)巖塊狀。密度2．54-2．60g/cm3。熔點(diǎn)約1785℃。具有可塑性，濕土能塑成各種形狀而不致破碎，并能長(zhǎng)期保持不變。第二節(jié)、高嶺土礦21二、高嶺土礦床成因類(lèi)型以高嶺土礦床成因?yàn)榛A(chǔ)，根據(jù)不同成礦作用所體現(xiàn)的成礦地質(zhì)、地理?xiàng)l件、礦床規(guī)模、礦體形態(tài)和賦存特征、礦石物質(zhì)組分等方面的差異，《高嶺土礦地質(zhì)勘探規(guī)范》將中國(guó)高嶺土礦床劃分為三種類(lèi)型、六種亞類(lèi)型。1、風(fēng)化型：又分為風(fēng)化殘積亞型和風(fēng)化淋積亞型；2、熱液蝕變型：又分為熱液蝕變亞型和現(xiàn)代熱泉蝕變亞型；3、沉積型：又分為沉積和沉積-風(fēng)化亞型及含煤地層中高嶺石粘土巖亞型。第二節(jié)、高嶺土礦22三、高嶺土礦石工業(yè)類(lèi)型根據(jù)其質(zhì)地、可塑性和砂質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分為三種類(lèi)型：1、硬質(zhì)高嶺土：質(zhì)硬，無(wú)可塑性，粉碎細(xì)磨后具可塑性。2、軟質(zhì)高嶺土：質(zhì)軟，可塑性較強(qiáng)，砂質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)<50%；3、砂質(zhì)高嶺土：質(zhì)松軟，可塑性較弱，砂質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)>50%。第二節(jié)、高嶺土礦23四、高嶺土分布目前我國(guó)高嶺土礦點(diǎn)有700多處，對(duì)200處礦點(diǎn)探明儲(chǔ)量為30億噸，礦點(diǎn)較為分散。其中煤系高嶺土16.7億噸，主要分布在中國(guó)北方的東北、西北的石炭一二疊紀(jì)煤系中，以煤層中夾矸、頂?shù)装寤騿为?dú)礦層形式存在。中國(guó)是產(chǎn)煤大國(guó)，基本上大型煤礦都伴生有煤系高嶺土，因而煤系高嶺土儲(chǔ)量十分豐富。非煤系高嶺土1996年探明工業(yè)儲(chǔ)量14.32億噸。第二節(jié)、高嶺土礦24與其它非金屬資源相比，高嶺土不屬于中國(guó)的優(yōu)勢(shì)資源，如按人均算則更為短缺。而且中國(guó)高嶺土資源的分布比較分散，品位不高，大多數(shù)為煤系高嶺土（國(guó)外很少），需要經(jīng)過(guò)煅燒或改性，用于造紙涂布有天然的局限性。而且煤系高嶺土由于屬于煤的伴生礦，難以大規(guī)模開(kāi)采利用。在中國(guó)，非煤系高嶺土與煤系高嶺土儲(chǔ)量相當(dāng)，但絕大多數(shù)為管狀高嶺土，粘度大，不能用于造紙涂布。據(jù)所了解資料，只有廣東、廣西、安徽、河北沙河的高嶺土資源可以開(kāi)發(fā)用于造紙涂料，因此資源十分寶貴。河北沙河在90年代中后期曾在國(guó)內(nèi)造紙涂料市場(chǎng)與茂名高嶺土有過(guò)激烈競(jìng)爭(zhēng)，但已經(jīng)由于資源不足，逐漸萎縮。

第二節(jié)、高嶺土礦25五、高嶺土工藝特性（1）白度亮度白度是高嶺土工藝性能的主要參數(shù)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(duì)陶瓷原料來(lái)說(shuō)，煅燒后的白度更為重要，煅燒白度越高則質(zhì)量越好。陶瓷工藝規(guī)定烘干105℃為自然白度的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，煅燒1300℃為煅燒白度的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。白度可用白度計(jì)測(cè)定。高嶺土的顏色主要與其所含的金屬氧化物或有機(jī)質(zhì)有關(guān)。一般含F(xiàn)e2O3呈玫瑰紅、褐黃色；含F(xiàn)e2+呈淡藍(lán)、淡綠色；含MnO2呈淡褐色；含有機(jī)質(zhì)則呈淡黃、灰、青、黑等色。這些雜質(zhì)存在，降低了高嶺土的自然白度，其中鐵、鈦礦物還會(huì)影響煅燒白度，使瓷器出現(xiàn)色斑或熔疤。第二節(jié)、高嶺土礦26五、高嶺土工藝特性（2）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(xù)的不同粒級(jí)（以毫米或微米篩孔的網(wǎng)目表示）范圍內(nèi)所占的比例（以百分含量表示）。高嶺土的粒度分布特征對(duì)礦石的可選性及工藝應(yīng)用具有重要意義，其顆粒大小，對(duì)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(jìn)行技術(shù)加工處理，是否易于加工到工藝所要求的細(xì)度，已成為評(píng)價(jià)礦石質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)之一。各工業(yè)部門(mén)對(duì)不同用途的高嶺土都有具體的粒度和細(xì)度要求。如美國(guó)對(duì)用作涂料的高嶺土要求小于2μm的含量占90—95%，造紙?zhí)盍闲∮?μm的占78—80%。第二節(jié)、高嶺土礦27五、高嶺土工藝特性（3）可塑性高嶺土與水結(jié)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(zhì)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(chǔ)，也是主要的工藝技術(shù)指標(biāo)。通常用可塑性指數(shù)和可塑性指標(biāo)來(lái)表示可塑性的大小?？伤苄灾笖?shù)是指高嶺土泥料的液限含水率減去塑限含水率，以百分?jǐn)?shù)表示，即W塑性指數(shù)=100(W液性限度-W塑性限度）?？伤苄灾笜?biāo)代表高嶺土泥料的成型性能。高嶺土的可塑性可分為四級(jí)。強(qiáng)可塑性中可塑性弱可塑性非可塑性第二節(jié)、高嶺土礦28五、高嶺土工藝特性（4）化學(xué)式

Al2O3-2SiO2-2H2O第二節(jié)、高嶺土礦29五、高嶺土工藝特性（5）結(jié)合性結(jié)合性指高嶺土與非塑性原料相結(jié)合形成可塑性泥團(tuán)并具有一定干燥強(qiáng)度的性能。結(jié)合能力的測(cè)定，是在高嶺土中加入標(biāo)準(zhǔn)石英砂（其質(zhì)量組成0.25—0.15粒級(jí)占70%，0.15—0.09mm粒級(jí)占30%）。以其仍能保持可塑泥團(tuán)時(shí)的最高含砂量及干燥后的抗折強(qiáng)度來(lái)判斷其高低，摻入的砂越多，則說(shuō)明這種高嶺土結(jié)合能力就越強(qiáng)。通常凡可塑性強(qiáng)的高嶺土結(jié)合能力也強(qiáng)。第二節(jié)、高嶺土礦30五、高嶺土工藝特性（6）粘性和觸變性粘性是指流體內(nèi)部由于內(nèi)摩擦作用而阻礙其相對(duì)流動(dòng)的一種特征，以粘度來(lái)表示其大?。ㄗ饔糜?單位面積的內(nèi)摩擦力），單位是Pa·s。粘度的測(cè)定，一般采用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)，以在含70%固含量的高嶺土泥漿中的轉(zhuǎn)速來(lái)衡量。在生產(chǎn)工藝中，粘度具有重要意義，它不僅是陶瓷工業(yè)的重要參數(shù)，對(duì)造紙工業(yè)影響也很大。據(jù)資料表明，國(guó)外用高嶺土作涂料，在低速涂布時(shí)要求粘度約0.5Pa·s，高速涂布時(shí)要求小于1.5Pa·s。觸變性指已經(jīng)稠化成凝膠狀不再流動(dòng)的泥漿受力后變?yōu)榱黧w，靜止后又逐漸稠化成原狀的特性。以厚化系數(shù)表示其大小，采用流出粘度計(jì)和毛細(xì)管粘度計(jì)測(cè)定。粘性和觸變性與泥漿中礦物成分，粒度及陽(yáng)離子類(lèi)型有關(guān)，一般，蒙脫石含量多的，顆粒細(xì)的，交換性陽(yáng)離子以鈉為主的，其粘度和厚化系數(shù)高。因此工藝上常用添加可塑性強(qiáng)的粘土、提高細(xì)度等方法提高其粘性和觸變性，用增加稀釋電解質(zhì)和水分等方法降低之。第二節(jié)、高嶺土礦31五、高嶺土工藝特性（7）燒結(jié)性燒結(jié)性是指將成型的固體粉狀高嶺土坯體加熱至接近其熔點(diǎn)（一般超過(guò)1000℃）時(shí)，物質(zhì)自發(fā)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(dá)到最大值的狀態(tài)，稱(chēng)為燒結(jié)狀態(tài)，相應(yīng)的溫度稱(chēng)為燒結(jié)溫度。繼續(xù)加熱時(shí)，試樣中的液相不斷增加，試樣開(kāi)始變形，此時(shí)溫度即稱(chēng)轉(zhuǎn)化溫度。燒結(jié)溫度與轉(zhuǎn)化溫度的間隔稱(chēng)燒結(jié)范圍。燒結(jié)溫度和燒結(jié)范圍在陶瓷工業(yè)中是決定坯料配方、選擇窯爐類(lèi)型的重要參數(shù)。試料以燒結(jié)溫度低、燒結(jié)范圍寬（100—150℃）為宜，工藝上可以用摻配助熔原料及將不同類(lèi)型的高嶺土按比例摻配的方法控制燒結(jié)溫度及燒結(jié)范圍。第二節(jié)、高嶺土礦32五、高嶺土工藝特性（8）燒成收縮燒成收縮性是指已干燥的高嶺土坯料在燒成過(guò)程中，發(fā)生一系列物理化學(xué)變化（脫水作用、分解作用、生成莫來(lái)石，易熔雜質(zhì)熔化生成玻璃相充填于質(zhì)點(diǎn)間的空隙等），而導(dǎo)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(dǎo)致坯體開(kāi)裂。另外，焙燒時(shí)，坯料中若混有大量的石英，它將發(fā)生晶型轉(zhuǎn)化(三方→六方），使其體積膨脹，也會(huì)產(chǎn)生反收縮。第二節(jié)、高嶺土礦33五、高嶺土工藝特性（9）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(yè)下發(fā)生軟化并開(kāi)始熔融時(shí)溫度稱(chēng)耐火度。其可采用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)溫錐或高溫顯微直接測(cè)定，也可用M．A．別茲別洛道夫經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。耐火度t（℃）=[360+Al2O3-R2O]/0.228式中：Al2O3為SiO2和Al2O3分析結(jié)果之和為100時(shí)其中Al2O3所占的質(zhì)量百分比；R2O為SiO2和Al2O3分析結(jié)果之和為100時(shí)其它氧化物所占的質(zhì)量百分比。通過(guò)此公式計(jì)算耐火度的誤差在50℃以?xún)?nèi)。耐火度與高嶺土的化學(xué)組成有關(guān)，純的高嶺土的耐火度一般在1700℃左右，當(dāng)水云母、長(zhǎng)石含量多，鉀、鈉、鐵含量高時(shí)，耐火度降低，高嶺土的耐火度最低不小于1500℃。工業(yè)部門(mén)規(guī)定耐火材料的R2O含量小于1.5—2%，F(xiàn)e2O3小于3%。第二節(jié)、高嶺土礦34五、高嶺土工藝特性（10）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(chēng)反絮凝性。一般粒度越細(xì)小，懸浮性就越好。用于搪瓷工業(yè)的高嶺土要求有良好的懸浮性。一般據(jù)分散于水中的樣品經(jīng)一定時(shí)間的沉降速度來(lái)確定其懸浮性能的好壞。第二節(jié)、高嶺土礦35五、高嶺土工藝特性（11）可選性可選性是指高嶺土礦石經(jīng)手工挑選，機(jī)械加工和化學(xué)處理，以除去有害雜質(zhì)，使質(zhì)量達(dá)到工業(yè)要求的性能。高嶺土的可選性取決于有害雜質(zhì)的礦物成分、賦存狀態(tài)、顆粒大小等。石英、長(zhǎng)石、云母、鐵、鈦礦物等均屬有害雜質(zhì)。高嶺土選礦主要包括除砂、除鐵、除硫等項(xiàng)目。第二節(jié)、高嶺土礦36五、高嶺土工藝特性（12）吸附性高嶺土具有從周?chē)橘|(zhì)中吸附各種離子及雜質(zhì)的性能，并且在溶液中具較弱的離子交換性質(zhì)。這些性能的優(yōu)劣主要取決于高嶺土的主要礦物成分。第二節(jié)、高嶺土礦37五、高嶺土工藝特性（13）化學(xué)穩(wěn)定高嶺土具有強(qiáng)的耐酸性能，但其耐堿性能差。利用這一性質(zhì)可用它合成分子篩。（14）電絕緣性?xún)?yōu)質(zhì)高嶺土具有良好的電絕緣性，利用這一性質(zhì)可用之制作高頻瓷、無(wú)線電瓷。電絕緣性能的高低可以用它的抗電擊穿能力來(lái)衡量。第二節(jié)、高嶺土礦38六、煤系伴生高嶺土的賦存方式煤系伴生資源中，高嶺土大量存在，它們賦存的方式有：（一）作為夾矸存在，這些資源質(zhì)優(yōu)，易開(kāi)采，雖然厚度不大，但因夾在煤層中間不需專(zhuān)門(mén)開(kāi)采，揀選就可獲得效益。這些層位的高嶺土資源可以深加工提高附加值。（二）煤層底板或兩層中間的煤系夾層，是存在最普通的一種賦存形式。這些高嶺土資源一般厚度大，分布穩(wěn)定，雖然其質(zhì)量比高嶺石泥巖夾矸稍差，但也往往出現(xiàn)質(zhì)量高的層段，如與底板同時(shí)開(kāi)采，可能提高工作面高度，從而改善井下勞動(dòng)條件。(三）在煤系地層中距煤層較遠(yuǎn)，均是優(yōu)質(zhì)高嶺土資源。由于距煤層遠(yuǎn)，不適于采煤過(guò)程中開(kāi)發(fā)。第二節(jié)、高嶺土礦39七、高嶺土的質(zhì)量評(píng)價(jià)方法

高嶺石族的礦物成員包括高嶺石、多水高嶺石、變水高嶺石、迪開(kāi)石、珍珠陶土等，其化學(xué)通式為Al2·Si2O5（OH）4·nH2O。高嶺石、迪開(kāi)石及珍珠陶土以不含結(jié)晶水為特征，即n=0。多水高嶺石含兩個(gè)結(jié)晶水。變水高嶺石介于二者之間。理論上，高嶺石族的化學(xué)成分差異僅僅是含水量的不同。在高嶺石族礦物的分子式中，理論上克分子比應(yīng)符合Al2O3：SiO2=1：2。如果不符合這個(gè)比例，則說(shuō)明高嶺土中含有其它雜質(zhì)。一般高嶺土中除了SiO2、Al2O3、H2O三種主要成分外常含有少量的Fe2O3、TiO2、CaO、MgO、K2O、Na2O等氧化物，還可能發(fā)現(xiàn)硫酐（SO3）、CO2、MnO2、P2O5及其它氧化物。常規(guī)的高嶺土化學(xué)分析，就包括上述氧化物。根據(jù)上述氧化物及燒失量（I、L)的分析結(jié)果，足以判斷高嶺土的質(zhì)量。第二節(jié)、高嶺土礦40七、高嶺土的質(zhì)量評(píng)價(jià)方法

燒失量（Lossonignition，縮寫(xiě)為L(zhǎng)OI），即將在105—110℃烘干的原料在1000—1100℃灼燒后失去的重量百分比。原料燒失量的分析有其特殊意義。它表征原料加熱分解的氣態(tài)產(chǎn)物（如H2O，CO2等）和有機(jī)質(zhì)含量的多少，從而可以判斷原料在使用時(shí)是否需要預(yù)先對(duì)其進(jìn)行煅燒，使原料體積穩(wěn)定。按照化學(xué)分析所得到的成分，可以判斷原料的純度，大致計(jì)算出其耐火性能，借助有關(guān)相圖也可大致計(jì)算出其礦物組成。

高嶺土中往往還含有一些吸咐元素，這些元素多是在地殼中高度分散、含量甚微的微量組分，一般情況下對(duì)高嶺土質(zhì)量影響不大，用常規(guī)分析方法難以發(fā)現(xiàn)它們的存在，特殊情況下它們可以富集，甚至具有工業(yè)意義。

第二節(jié)、高嶺土礦41七、高嶺土的質(zhì)量評(píng)價(jià)方法

燒失量（IL)主要指高嶺石礦物加熱時(shí)，參加礦物相的結(jié)構(gòu)水脫失，即參與晶格配位的羥基以水的形式脫失；其次指有機(jī)質(zhì)混入物以植物纖維、瀝青、固體碳及腐植酸形式存在時(shí)，加熱過(guò)程中以水的形式的脫失。通常純高嶺土的燒失量在12-15%(理論上高嶺石燒失量為13.96%）。如含大量石英或長(zhǎng)石雜質(zhì)時(shí)，其燒失量明顯降低。伊利石和絹云母類(lèi)粘土礦物的存在，也相應(yīng)降低燒失量。如果高嶺土的燒失量增高，說(shuō)明含有多水高嶺石、富鋁礦物。當(dāng)燒失量超過(guò)理論值很大時(shí)，可以推測(cè)高嶺土中含碳酸鹽或硫酸鹽礦物。如果原礦外貌呈灰、黑或褐色，則可能含有機(jī)質(zhì)。對(duì)于不含有機(jī)質(zhì)及硫酐之類(lèi)的高嶺土，根據(jù)Al2O3的含量可以初步判斷其燒失量的大小。一般是高嶺土越純，含量越高，燒失量也越大。它們之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：

第二節(jié)、高嶺土礦42七、高嶺土的質(zhì)量評(píng)價(jià)方法

第二節(jié)、高嶺土礦43七、高嶺土的質(zhì)量評(píng)價(jià)方法

SiO2是高嶺土中含量最高的組分，通常純高嶺土中SiO2含量介于45%-55%之間（高嶺石的SiO2理論值為46.54%,)，如果在分析結(jié)果中，SiO2含量明顯偏高，則說(shuō)明高嶺土中有游離石英存在，這在殘積或沉積型高嶺土礦床中是常見(jiàn)的。游離石英的存在，使高嶺土品位下降。同時(shí)，游離石英的分布往往不均勻，粒徑大小也不一致，這就影響到利用高嶺土的生產(chǎn)工藝的穩(wěn)定性。石英顆?；烊胩沾膳髁现校山档涂伤苄?，使陶瓷制品出現(xiàn)釉裂、炸裂、剝釉等；混入耐火材料，在石英與Al2O3含量成一定比例時(shí)，形成低共熔物，降低耐火度；用于造紙工業(yè)時(shí)，降低紙張表面的光滑度，出現(xiàn)砂眼，甚至磨損刮刀和造紙機(jī)等。因此對(duì)高嶺土中SiO2的含量均有一定要求，通常純的或精選過(guò)的高嶺土，SiO2的含量控制在48-51%.

第二節(jié)、高嶺土礦44七、高嶺土的質(zhì)量評(píng)價(jià)方法

Al2O3是高嶺土中僅次于SiO2的氧化物，高嶺石礦物的Al2O3理論值是39.5%，在高嶺土中Al2O3的含量與SiO2是互為消長(zhǎng)的。如果高嶺土中含游離石英，則Al2O3的含量將會(huì)降低。如果高嶺土中Al2O3的含量超過(guò)理論值，說(shuō)明原礦中含有富鋁礦物，通常為一水硬鋁石、一水軟鋁石、三水鋁石、剛玉等。Al2O3在高嶺土中是有益成分，一般高嶺土的精制加工，常是雜質(zhì)成分（主要是SiO2）降低，Al2O3富集提高的過(guò)程。高嶺土中Al2O3的含量高，可以提高高嶺土的耐火度、燒結(jié)溫度、粘結(jié)性與細(xì)度等。在優(yōu)質(zhì)高嶺土中，Al2O3/SiO2含量比值一理論般在之間。高嶺石礦物Al2O3/SiO2理論值為0.85。該比值＞0.85，說(shuō)明有富鋁礦物存在，會(huì)提高耐火度。而＜0.70時(shí)，說(shuō)明有游離石英存在，耐火度會(huì)降低。第二節(jié)、高嶺土礦45七、高嶺土的質(zhì)量評(píng)價(jià)方法

Fe2O3和TiO2是高嶺土的主要染色物質(zhì)。微量的鐵和鈦雜質(zhì)的混入，即能影響高嶺土的白度。鐵鈦雜質(zhì)的混入，還會(huì)使高嶺土的耐火度明顯降低。若用于電瓷生產(chǎn)，能降低電瓷制品的絕緣性能；用于填料，可使橡膠、塑料制品發(fā)泡過(guò)早老化。因此，各工業(yè)部門(mén)對(duì)高嶺土中的鐵、鈦含量均有具體規(guī)定。第二節(jié)、高嶺土礦46七、高嶺土的質(zhì)量評(píng)價(jià)方法

在高嶺石礦物的層狀結(jié)晶格架中，Si4+可被少量Fe3+或Al3+或Mn2+所置換，這是Fe3+參加高嶺土結(jié)晶格架的一種存在形式，對(duì)高嶺石礦物來(lái)說(shuō)微不足道。在高嶺土中，大量的鐵雜質(zhì)是以含水氧化鐵[Fe(OH)3·nH2O]或細(xì)分散黃鐵礦（FeS2）的形式混入。在煤系中，后者比前者更重要。煤系高嶺土鐵是影響質(zhì)量的重要有害組分。鈦的地球化學(xué)性質(zhì)與鐵很相近，兩者經(jīng)常共生在一起。特別在沉積型的次生高嶺土中，更是普遍存在。通常TiO2含量為0.5%-1.2%，高者可達(dá)2%以上。鈦在高嶺土中的含量與分布相對(duì)比較穩(wěn)定。一般在評(píng)價(jià)高嶺土的質(zhì)量時(shí)Fe2O3+TiO2<1%，為上品。第二節(jié)、高嶺土礦47七、高嶺土的質(zhì)量評(píng)價(jià)方法

K2O、Na2O、CaO、MgO都是低熔點(diǎn)成分，它們的存在會(huì)影響高嶺土的燒結(jié)溫度，降低耐火度。這些組分的存在也會(huì)影響高嶺土的質(zhì)量評(píng)價(jià)。在高嶺土的原始母質(zhì)中，鈣、鎂多來(lái)自長(zhǎng)石和其它暗色礦物，例如黑云母、角閃石等。純高嶺土的鈣和鎂含量很少，一般都以雜質(zhì)狀態(tài)出現(xiàn)。如果高嶺土中鈣、鎂含量明顯偏多，說(shuō)明原巖高嶺土的轉(zhuǎn)化不徹底，高嶺土的質(zhì)量很差。K2O和Na2O大量存在于長(zhǎng)石中。此外，一些粘土礦物。如伊利石、絹云母中也含一定的K2O和Na2O。溶液中的K+、Na+很易被粘土礦吸咐。長(zhǎng)石未徹底分解，其鉀、鈉多存在于粗粒組分中。細(xì)粒粘土物質(zhì)中的鉀、鈉，可能是高嶺土中混有伊利石、絹云母之類(lèi)的粘土礦物或呈吸咐狀態(tài)之故。有時(shí)在陶瓷工業(yè)中故意摻入一些鉀、鈉。陶瓷釉料配方中含有鉀和鈉，可以降低熔點(diǎn)，但含量應(yīng)嚴(yán)格控制在一定范圍內(nèi)，以保持制品在生產(chǎn)過(guò)程中的穩(wěn)定。第二節(jié)、高嶺土礦48七、高嶺土的質(zhì)量評(píng)價(jià)方法

硫酐（SO3）也是高嶺土中常見(jiàn)的雜質(zhì)組分。風(fēng)化殘積或沉積型的高嶺土中可能混有明礬石、石膏。在煤系的高嶺土中，硫化鐵（FeS2）更是常見(jiàn)組分，其含量甚至可達(dá)1%-10%。當(dāng)SO3以硫化物分解后的產(chǎn)物混入高嶺土中時(shí)，分解產(chǎn)物的可熔性鹽類(lèi)主要是硫酸鹽。在陶瓷工業(yè)中，硫是極為有害的成分。硫與鐵在一起，焙燒時(shí)鐵以低價(jià)氧化物形式留在坯體內(nèi)，生成含鐵硅酸鹽，不僅使坯體顏色變黑，還可能造成坯體內(nèi)部或表面的黑色熔洞。在陶瓷生產(chǎn)中，對(duì)硫酐的控制是很?chē)?yán)格的，一般要求SO3含量<1%。第二節(jié)、高嶺土礦49八、高嶺土的精選和加工工藝第二節(jié)、高嶺土礦自然界產(chǎn)出的高嶺土，不論屬何種成因，大多數(shù)不是由純粹的高嶺石礦物組成，原礦中常含石英、長(zhǎng)石、云母及巖屑等粗粒物質(zhì)和硫、鐵、鈦等多種雜質(zhì)。為了使礦石質(zhì)量提高，以適用于多種工業(yè)用途，目前很多部門(mén)在悉心研究高嶺土的提純精制技術(shù)。隨著對(duì)高嶺土需求量的增加，優(yōu)質(zhì)高嶺土礦山的資源量已日漸枯竭。自70年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)外在提純高嶺土技術(shù)方面取得了很大進(jìn)展。由于高嶺土原礦的成因、形成時(shí)代和經(jīng)歷的地質(zhì)歷史的差別，原礦物理性質(zhì)、分布特征及混入物成分的千差萬(wàn)別，使用部門(mén)對(duì)高嶺土質(zhì)量要求的不盡一致，目前還難有一種標(biāo)準(zhǔn)的精選設(shè)備適用于所有場(chǎng)合?，F(xiàn)在，精選高嶺土大致采用的方法不外下面幾種：①手選法，②重力法，③浮選法，④磁選法，⑤化學(xué)法。

50八、高嶺土的精選和加工工藝第二節(jié)、高嶺土礦除上述幾種精選方法外，還有電滲電解精選法及其它不常用的方法。選擇精制高嶺土的方法，主要考慮礦床的地質(zhì)產(chǎn)狀、原礦的物理化學(xué)性質(zhì)、所含混入物的性質(zhì)、提純效果及不同部門(mén)對(duì)純度的要求而定，可采用一種或多種精選方法。目前我國(guó)大部分礦山以手選與重力法為主，其它方法僅限于少量大型礦山及有關(guān)科研單位試驗(yàn)性生產(chǎn)，尚未廣泛應(yīng)用于所有礦山。51八、高嶺土的精選和加工工藝第二節(jié)、高嶺土礦一、手選法這是一種最原始的古老選礦方法，迄今仍被許多中小礦山廣泛采用。此法是把開(kāi)采出來(lái)的礦石運(yùn)至堆場(chǎng)，由工人憑原礦外觀質(zhì)量分級(jí)揀出，分別堆放。這種選礦方式能除去外觀可見(jiàn)雜質(zhì)，如非礦石的巖石成分、較大的黃鐵礦等。揀選后的礦石成分可穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。但此法效率低，對(duì)看不見(jiàn)的雜質(zhì)成分難以除去，更無(wú)法進(jìn)一步純化原料。新汶礦區(qū)在運(yùn)輸皮帶及矸石山上揀選11煤夾矸即采用此法。此法不需設(shè)備，技術(shù)含量低，較原始。52八、高嶺土的精選和加工工藝第二節(jié)、高嶺土礦

二、重力法借助高嶺土與其所含雜質(zhì)的相對(duì)密度不同、粒度不等、粘度不一致等物理性質(zhì)差別，以及二者在液體中懸浮性能及沉降速率不同的特性，選用一些比較簡(jiǎn)單的設(shè)備，使有用礦物和混入的雜質(zhì)分離，即重力法。該法在軟質(zhì)和半軟質(zhì)粘土的選礦中效果較好。硬質(zhì)粘土選礦時(shí)，先將硬質(zhì)粘土破碎為一定大?。ㄈ缙浦?20目），通常需要淘洗池、耙式水選機(jī)、浮槽水選機(jī)、搖床、離心沉淀機(jī)、水力旋流器等設(shè)備。53八、高嶺土的精選和加工工藝第二節(jié)、高嶺土礦（一）淘洗法：也稱(chēng)水簸法。此法根據(jù)細(xì)粒高嶺土與粗粒雜質(zhì)懸浮水中時(shí)，具有不同的沉降速度來(lái)實(shí)現(xiàn)選礦的。若在空氣中進(jìn)行簸選，稱(chēng)為風(fēng)篩法。淘洗系統(tǒng)一般由粉碎機(jī)、攪拌機(jī)、除砂機(jī)沉淀池與壓濾機(jī)等組成，淘洗按下列步驟進(jìn)行。1淘洗操作前，對(duì)在水中不能自行崩解的泥塊或礦石進(jìn)行粉碎。若原礦混有塊狀雜質(zhì)，宜進(jìn)行一次粗篩。54八、高嶺土的精選和加工工藝第二節(jié)、高嶺土礦2將粉碎的原礦或軟質(zhì)、半軟質(zhì)粘土與水混合，以獲得懸浮體。這道工序可在帶有攪拌器的搗漿池中進(jìn)行。3沉淀粗粒雜質(zhì)時(shí)，可使上述懸浮泥漿由搗漿池中流入除砂槽。經(jīng)過(guò)一定距離的流動(dòng)，懸浮泥漿中的粗粒雜質(zhì)在除砂槽中沉淀，有用的泥漿流至沉淀池。泥漿流至沉淀池前通過(guò)篩網(wǎng)，以除去殘留粗粒雜質(zhì)及樹(shù)皮、木屑、雜草等混入物。4懸浮泥漿在沉淀池中靜置一定時(shí)間后泥漿發(fā)生沉淀，排去上部的清水，即剩下較稠的粘土與水的混合物。5濃縮后的泥漿用泵送至壓濾機(jī)脫水后成為泥餅，再干燥成塊狀，即可得到精選礦。淘洗法操作方便，設(shè)備簡(jiǎn)單，使用較廣泛。膨潤(rùn)土的精選也可采用此法。其缺點(diǎn)是占地面積較大，勞動(dòng)強(qiáng)度高，而且生產(chǎn)效率低。此法又能分離出50um以上的機(jī)械混合物，幾個(gè)微米的雜質(zhì)無(wú)法使用此法分離。55八、高嶺土的精選和加工工藝第二節(jié)、高嶺土礦水力旋流器：水力旋流器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資小，無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)部件，維修方便，分離精度高，產(chǎn)量波動(dòng)范圍也大，在國(guó)內(nèi)外高嶺土精制加工中一直被廣泛采用。不同的原礦與旋流分離器的型號(hào)應(yīng)搭配得當(dāng)，這點(diǎn)至關(guān)重要。56八、高嶺土的精選和加工工藝第二節(jié)、高嶺土礦水力旋流器的結(jié)構(gòu)與旋風(fēng)分離器相似；但尺寸小得多。工作時(shí)，將原礦料漿配好，沿切線方向在一定壓力下注入旋流器上方（粗端）。在離心力作用下，粗和重的物料被拋向旋流器內(nèi)壁，沿著內(nèi)壁邊緣向下滑行至圓錐體底部。圓錐體最底端有排砂口，粗粒雜質(zhì)排出，細(xì)粒料漿通過(guò)圓錐體頂端（上部）的溢流管流出。57八、高嶺土的精選和加工工藝第二節(jié)、高嶺土礦58八、高嶺土的精選和加工工藝第二節(jié)、高嶺土礦衡量水力旋流器精選質(zhì)量的主要指標(biāo)之一是邊界粒度（即分離粒度），即由上端溢流管中溢流出的料漿最大粒度。大于這個(gè)粒度的物料由排砂口排出。邊界粒度δ、水力旋流器的結(jié)構(gòu)參數(shù)和工藝參數(shù)可由下式表示：

59八、高嶺土的精選和加工工藝第二節(jié)、高嶺土礦精選高嶺土?xí)r，邊界粒度宜選在30um左右，并以此來(lái)選擇水力旋流器的尺寸與工藝控制。水力旋流器最大圓筒直徑的選擇，主要決定于對(duì)生產(chǎn)能力與邊界粒度的要求。當(dāng)生產(chǎn)能力要求高，邊界粒度大時(shí)，宜選用直徑較大的水力旋流器。當(dāng)生產(chǎn)能力要求大而邊界粒度小時(shí)，宜選用小直徑的水力旋流器并聯(lián)組合使用。在陶瓷工業(yè)部門(mén)精選高嶺土?xí)r，通常選用最大圓筒直徑為75-200mm的水力旋流器。從上式可知，為了取得更細(xì)的邊界粒度（20um以下），提高進(jìn)口壓力的效果比減少旋流器直徑要差得多。所以，通常采用維持恒定的進(jìn)口壓力。如用泵供漿，當(dāng)進(jìn)口壓力較低、壓力波動(dòng)很大時(shí)，可將料漿打入高位穩(wěn)壓池中，由穩(wěn)壓池自流供漿。水力旋流器的進(jìn)口壓力一般為49-96kpa。要獲得較細(xì)的邊界粒度時(shí)，進(jìn)口壓力需要維持在147-196kpa。

60八、高嶺土的精選和加工工藝第二節(jié)、高嶺土礦當(dāng)進(jìn)口壓力一定時(shí)，增大溢流管直徑可以提高生產(chǎn)能力，但要獲得良好的分級(jí)作用，宜使溢流管直徑為0.2-0.4m。增加溢流管在水力旋流器中的沉沒(méi)深度，也會(huì)造成邊界粒度的增大。給漿管直徑減少，則水力旋流器的生產(chǎn)能力降低，溢流管的邊界粒度變小，排砂管中的細(xì)粒物料相應(yīng)減少。增大旋流器的錐體角度，會(huì)降低設(shè)備高度，增大邊界粒度。一般用于精選高嶺土的水力旋流器的錐角α約為10-20oC。61八、高嶺土的精選和加工工藝第二節(jié)、高嶺土礦在其他條件不變時(shí)，供給料漿的顆粒愈粗，濃度愈大，其邊界粒度也愈粗。料漿過(guò)濃會(huì)使排砂管超負(fù)荷，部分沉砂將進(jìn)入溢流管。在精制高嶺土中，要獲得細(xì)的邊界粒度，其料漿濃度一般控制在10%左右。通常，水力旋流器給漿管中供分離的料漿細(xì)度要求小于1mm。當(dāng)需處理粗粒料漿而又要獲得細(xì)的溢流粒度時(shí)，可以將多級(jí)水力旋流于器串聯(lián)使用。一般隨著處理后的高嶺土產(chǎn)品粒度變細(xì)，高嶺土含量增加，化學(xué)品位中SiO2含量降低，Al2O3含量相應(yīng)升高，F(xiàn)e2O3、SO3等雜質(zhì)的含量相應(yīng)也降低，高嶺土質(zhì)量提高，這是因?yàn)楦邘X土主要賦存于細(xì)顆粒之中。水力旋流器除了分離高嶺土中長(zhǎng)石、石英等砂粒外，還能除去一部分粗黃鐵礦、菱鐵礦及其它巖屑顆粒，因而水力旋流器在高嶺土精制提純工藝中廣為采用。62八、高嶺土的精選和加工工藝第二節(jié)、高嶺土礦三、浮選法不同礦物表面被水浸潤(rùn)的性質(zhì)有差別，親水礦物可在水中沉淀，疏水礦物易于浮起。根據(jù)這一原理設(shè)計(jì)的精選方法就是浮選法。63八、高嶺土的精選和加工工藝第二節(jié)、高嶺土礦（一）浮選劑法：為了提高浮選效果，一般要采用與被選礦物相適應(yīng)的浮選劑（或稱(chēng)捕集劑）。在這些浮選劑中被選礦物易于浮起，從而達(dá)到雜質(zhì)清除的目的。捕集劑在料漿中呈離子狀態(tài)存在，因而它能有選擇地被疏水礦物吸附，并靠液氣、氣固各界面的吸附作用使疏水礦物附著在捕集劑形成的泡沫上，并隨泡沫浮起。

64八、高嶺土的精選和加工工藝第二節(jié)、高嶺土礦浮選劑法適用于精選含鐵含鈦礦物、明礬石及有機(jī)質(zhì)、碳屑等，且一般只適用于粒度在20-70um左右的顆粒。對(duì)于平均粒徑小于1um的高嶺土顆粒，往往達(dá)不到提純的目的。據(jù)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)介紹，對(duì)此可采用超細(xì)度浮選、雙液層浮選及氨浸法浮選等方法來(lái)選擇性地除去各種雜質(zhì)礦物，達(dá)到高嶺土提純的效果。河北邯鄲陶瓷研究所及陶瓷公司，利用浮選劑法處理煤矸石中的硬質(zhì)高嶺土，除鐵效果甚好，礦石鐵含量經(jīng)浮選，處理后由1.43%降至0.35%除鐵率高達(dá)82.54%。65八、高嶺土的精選和加工工藝第二節(jié)、高嶺土礦TSO3為黃鐵礦與明礬石的總硫酐。同時(shí)，基本上除盡了夾雜的煤屑等有機(jī)質(zhì)，使一次性浮選處理的硬質(zhì)高嶺土達(dá)到了優(yōu)質(zhì)土的質(zhì)量要求。江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)局實(shí)驗(yàn)室與江蘇省陶瓷研究所等單位，對(duì)含高礬硫的蘇州土采用優(yōu)先浮選流程，在常溫或加溫下處理，也收到了明顯效果。66八、高嶺土的精選和加工工藝第二節(jié)、高嶺土礦

（二）超細(xì)度浮選法：此法能處理小于3um（其中小于0.5um占50%）的礦物。如高嶺土中含銳鈦礦比較普遍，其粒徑大多小于1um因此必須采用此法清除。67八、高嶺土的精選和加工工藝第二節(jié)、高嶺土礦超細(xì)度浮選是用礦物載體（中間載體）來(lái)捕集要分離的微細(xì)礦物雜質(zhì)，常用的礦物載體有石灰石、方解石、螢石、硅石、重晶石及硫等，一般需磨至320目（小于50um）。在浮選高嶺土?xí)r，先使載體礦物吸附捕收銳鈦礦的捕集劑，再利用這種藥劑化的載體礦物吸附極細(xì)的鈦礦物雜質(zhì)。由于載體礦物較粗且被吸附在氣泡上，由載體攜帶的雜質(zhì)礦物也上升到泡沫層，排除泡沫雜質(zhì)后即達(dá)到提純高嶺土的目的。此法的浮選藥劑可用油酸作捕集劑，松油作起泡劑，還用一種可溶性堿土金屬當(dāng)作浮選輔助劑加入礦漿，用氫氧化鈉把pH值調(diào)節(jié)到9，這樣能有效地提高浮選效果。

68八、高嶺土的精選和加工工藝第二節(jié)、高嶺土礦超細(xì)度浮選法是50年代末由美國(guó)英格爾哈特公司首創(chuàng)年，并于1959年建成第一座高嶺土超細(xì)度浮選廠，除掉了原礦中70%以上的鈦雜質(zhì)。超細(xì)度浮選法應(yīng)用通常的浮選藥劑和設(shè)備，除了用來(lái)分離鈦雜質(zhì)外，還能分選高嶺土中極細(xì)的石英砂、電氣石及與銳鈦礦混在一起的氧化鐵等。此法的缺點(diǎn)是大量礦物載體的加用及其回收是一問(wèn)題，且工藝較為煩瑣。

69八、高嶺土的精選和加工工藝第二節(jié)、高嶺土礦一般常用的浮選劑有油酸鈉、松樹(shù)油、伍德雜酚、煤油和雜酚的混合液等。

70八、高嶺土的精選和加工工藝第二節(jié)、高嶺土礦

（三）雙液層浮選法：此法是針對(duì)超細(xì)度浮選法的缺點(diǎn)，采用一種不用載體礦物來(lái)除去鈦雜質(zhì)等礦物的浮選法。雙液層浮選法可以適用2um以下的顆粒大于80%的更細(xì)高嶺土的提純。71八、高嶺土的精選和加工工藝第二節(jié)、高嶺土礦雙液層浮選法與一般泡沫浮選法相似，不同的是用一種有機(jī)液體代替氣泡，用機(jī)械剪切攪拌動(dòng)作在油相與水相間造成大量交界面，希望油滴很小且不出現(xiàn)穩(wěn)定的乳濁液。為使油層形成分散相液系，油與水的體積比不應(yīng)大于1:2。目前國(guó)外使用的有兩種方法：

72八、高嶺土的精選和加工工藝第二節(jié)、高嶺土礦

1、用硅酸鈉和一種堿將高嶺土懸浮液的pH值調(diào)節(jié)到8.5以上，用工業(yè)用煤油作為調(diào)和液，用脂肪酸作為捕集劑。將脂肪酸以及苯、四氯化碳等加入料漿中并攪拌，停留一段時(shí)間后就可形成雙層液體：一是高嶺土懸浮液，另一種是含雜質(zhì)的有機(jī)液，從而使雜質(zhì)和高嶺土分離開(kāi)。分選前必須調(diào)正料漿的固體含量和加入適當(dāng)?shù)姆稚狗诌x效果更理想。此法可在水力旋流器或重力沉淀池中進(jìn)行，用于分離高嶺土中銳鈦礦、電氣石等著色雜質(zhì)。英國(guó)瓷土公司應(yīng)用這個(gè)方法修建了一個(gè)處理量為50kg/h的實(shí)驗(yàn)裝置，處理后電氣石雜質(zhì)選除量為85-90%，銳鈦礦雜質(zhì)選除量為75%左右，處理后的白度提高6-9%。73八、高嶺土的精選和加工工藝第二節(jié)、高嶺土礦

2、另一方法是先在高嶺土料漿中加入分散劑，使PH為5-11，加入能選擇性地捕集其中一種礦物的陽(yáng)離子捕集劑和四氯化碳，再用有機(jī)液調(diào)和。ph值在8-12時(shí)料漿乳化，形成高嶺土水層和含雜質(zhì)的有機(jī)液層，最后將兩者分離開(kāi)，再過(guò)濾獲得精選高嶺土。這種方法在美國(guó)已得到應(yīng)用，效果良好。74八、高嶺土的精選和加工工藝第二節(jié)、高嶺土礦影響雙液層浮選法提純高嶺土效果的因素有油水體積比、捕集劑加入量、攪拌速率、攪拌時(shí)間及油水兩相的分離時(shí)間。一般油水體積比控制在；捕集劑加入量按液體體積比約為0.1%左右；料漿中固體顆粒重量占左右；攪拌時(shí)間1-4分鐘；分離時(shí)間視高嶺土粒度而定，越細(xì)需時(shí)越長(zhǎng)，一般為數(shù)分鐘到數(shù)小時(shí)；攪拌速度在400-2000往返/分鐘，通常為400-800往返/分鐘。

75八、高嶺土的精選和加工工藝第二節(jié)、高嶺土礦

（四）氨浸浮選法：此法適用于分選高嶺土中的明礬石。高嶺土中的粗粒明礬石可借助于水力旋流器清除，但原礦中的細(xì)粒明礬石由于其相對(duì)密度與粒度均和高嶺土相似，不僅用重力法不能除去，而且一般的浮選法也無(wú)法清除。明礬石不溶于水、難溶于酸而溶于堿，應(yīng)用明礬石的這些特性，江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)局實(shí)驗(yàn)室、武漢建材學(xué)院等單位開(kāi)展了含明礬石高嶺土的氨浸除硫?qū)嶒?yàn)。76八、高嶺土的精選和加工工藝第二節(jié)、高嶺土礦他們采用加溫氨浸工藝，即把磨成一定粒度的礦石與氨水混合，加熱到260-280℃，產(chǎn)生6864-7846kpa壓力，使明礬石中的R2SO4溶出。Al2(SO4)3與氨水反與溶出，應(yīng)生成（NH4)2SO4與Al(OH)3，高嶺土中殘余的SO3降至0.5%以下，達(dá)到精制高嶺土的要求。經(jīng)過(guò)物相測(cè)定，高嶺土性能未破壞，同時(shí)得到制造鉀氨復(fù)合肥的副產(chǎn)品。上述加溫氨浸浮選法尚未得到工業(yè)性推廣應(yīng)用，停留在試驗(yàn)階段。77八、高嶺土的精選和加工工藝第二節(jié)、高嶺土礦（五）優(yōu)先浮選流程法：采用一定量的碳酸鈉、水玻璃、六偏磷酸鈉抑制高嶺土，用丁基黃藥、二號(hào)油葵脂分別浮選黃鐵礦、明礬石，即為此法。此法流程簡(jiǎn)單，藥劑便宜，江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)局實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)表明，是行之有效的除礬、硫方法。78八、高嶺土的精選和加工工藝第二節(jié)、高嶺土礦79八、高嶺土的精選和加工工藝第二節(jié)、高嶺土礦80八、高嶺土的精選和加工工藝第二節(jié)、高嶺土礦其工藝簡(jiǎn)述如下：

1原礦漿破碎至2mm，加水玻璃4.6kg/t，碳酸鈉5kg/t，磨礦。

2加丁基黃藥166g/t，二號(hào)油葵脂33g/t，以分離黃鐵礦。

3加氧化石蠟皂0.75kg/t，分離明礬石。

4除去懸浮物，得到精選高嶺土。81八、高嶺土的精選和加工工藝第二節(jié)、高嶺土礦四、磁選法磁選分離的原理是將高嶺土中的磁性礦物在磁場(chǎng)中進(jìn)行磁化、分離，從而達(dá)到清除磁性雜質(zhì)的目的。含鐵礦物大部分具有磁性，高嶺土中的鐵雜質(zhì)除一些含鐵礦物外，還有在原料加工粉碎過(guò)程中部分機(jī)械磨損的鐵屑混入物。82八、高嶺土的精選和加工工藝第二節(jié)、高嶺土礦

含鐵礦物較常見(jiàn)的有黑云母、角閃石、磁鐵礦、針鐵礦、赤鐵礦、菱鐵礦及黃鐵礦等，母巖風(fēng)化過(guò)程中鐵礦物分解，以含水氧化鐵的形式混入沉積物中，通常稱(chēng)為褐鐵礦。不同的礦物其磁化率有差別，根據(jù)磁化率的不同可將含鐵礦物分為強(qiáng)磁性、中磁性、弱磁性和非磁性四大類(lèi)。強(qiáng)磁性物質(zhì)除金屬鐵外還有磁鐵礦；中磁性礦物有鈦鐵礦、赤鐵礦等；褐鐵礦、菱鐵礦等具有弱磁性；非磁性礦物有黃鐵礦。應(yīng)用磁選機(jī)只能除去強(qiáng)磁性物質(zhì)。煤系高嶺土中的鐵礦物最常見(jiàn)的是褐鐵礦、黃鐵礦和菱鐵礦，多屬弱磁性和非磁性物質(zhì)，這給應(yīng)用磁選法提純高嶺土帶來(lái)困難。83八、高嶺土的精選和加工工藝第二節(jié)、高嶺土礦磁選有干法、濕法二種，干法多用于分離粉末中的鐵屑，而濕法多用于分離料漿中的鐵屑。干法磁選機(jī)按裝置的結(jié)構(gòu)分為電輪式磁選機(jī)、滾筒式磁選機(jī)和傳送帶式磁選機(jī)等。84八、高嶺土的精選和加工工藝第二節(jié)、高嶺土礦在濕法除鐵中一般采用過(guò)濾式濕法磁選機(jī)，其工作方法是先在線圈中通入直流電，使帶有篩板的鐵芯磁化，泥漿由漏斗加入，因靜水壓的作用料漿由下往上經(jīng)過(guò)篩板，含鐵雜質(zhì)被吸住，凈化的料漿由溢流槽流出。由于料漿通過(guò)篩板時(shí)呈薄層細(xì)流狀，故濕法磁選機(jī)的除鐵效果較好。

85八、高嶺土的精選和加工工藝第二節(jié)、高嶺土礦

磁選機(jī)的除鐵效率同料漿相對(duì)密度及流量有關(guān)，料漿相對(duì)密度一般控制在1.7以下。為提高除鐵效率，也可將濕法磁選機(jī)多級(jí)串聯(lián)使用。另外，將振動(dòng)篩和磁選機(jī)配合使用，其除鐵效果也好。不論是干法還是濕法，對(duì)分離高嶺土表面呈被膜狀的氧化鐵及呈細(xì)粒狀態(tài)的銳鈦礦、針鐵礦、黑云母、黃鐵礦等效果不佳?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)外都在試制和應(yīng)用高梯度強(qiáng)力磁選機(jī)。實(shí)驗(yàn)證明，這種磁選機(jī)不僅可以用來(lái)降低高嶺土中的鐵，還能降低鈦、硫、鉀等雜質(zhì)。86八、高嶺土的精選和加工工藝第二節(jié)、高嶺土礦

1937年美國(guó)陶瓷工業(yè)正式提出高梯度強(qiáng)磁選機(jī)的專(zhuān)利，當(dāng)時(shí)采用flanlg型高梯度磁選機(jī)。該機(jī)用鋼絲網(wǎng)作載磁體，由于磁場(chǎng)強(qiáng)度只有0.15T，效果并不理想，后被淘汰。第二次世界大戰(zhàn)后，將用于原子能工業(yè)的強(qiáng)磁系統(tǒng)引入磁選機(jī)，高嶺土的磁選技術(shù)得到了真正的發(fā)展。1955年英國(guó)人瓊斯設(shè)計(jì)了第一臺(tái)2T的濕式強(qiáng)磁選機(jī)，這種磁選機(jī)一直在西歐及捷克和斯洛伐克等國(guó)用來(lái)提純高嶺土。這種磁選機(jī)雖然磁場(chǎng)強(qiáng)度大，但梯度低，載磁體體積與工作體積之比相差很大（即單位磁化空間的載磁體吸附磁性物質(zhì)面積?。贿m用于分選高嶺土中粒度極細(xì)的弱磁性含鐵礦物。60年代出現(xiàn)了高梯度強(qiáng)磁選機(jī)（簡(jiǎn)稱(chēng)HgMS)，直到這時(shí)，磁選對(duì)高嶺土的提純可以說(shuō)具有了劃時(shí)代的意義。87八、高嶺土的精選和加工工藝第二節(jié)、高嶺土礦

近年來(lái)我國(guó)許多單位，也在試制高梯度強(qiáng)磁選機(jī)。這些單位有：蘇州瓷土公司與江西省有色金屬研究所合作設(shè)計(jì)的JSQC-2型濕式電瓷平環(huán)強(qiáng)磁選機(jī)，該機(jī)真磁強(qiáng)可達(dá)1.96T，經(jīng)試驗(yàn)可使含鐵量可從1.25%下降至0.72%，但對(duì)黃鐵礦、菱鐵礦、氧化亞鐵等弱或無(wú)磁性鐵礦物的清除效果仍不理想；1980年湖南岳陽(yáng)輕工機(jī)械廠也設(shè)計(jì)了1.5T的磁選機(jī)，效果尚好，已用于工業(yè)生產(chǎn)；此外，湖南長(zhǎng)沙礦山冶金研究所研制的φ200周期〔ZK(a)HgMS-200-4402T型〕高梯度磁選分離機(jī)，處理蘇州青山高嶺土，使含F(xiàn)e2O3為2.6%左右的原泥，一次分離可以得到產(chǎn)率80-90%、含F(xiàn)e2O30.2-0.65%的精泥，達(dá)到了優(yōu)質(zhì)高嶺土的標(biāo)準(zhǔn)。該機(jī)分選室單位截面處理能力為0.4-0.7Kg/cm.h88八、高嶺土的精選和加工工藝第二節(jié)、高嶺土礦磁選法工序簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度高，占地面積小，經(jīng)濟(jì)效果好，基本不用任何化學(xué)藥劑，不存在排污問(wèn)題，高嶺土的內(nèi)在質(zhì)量不受影響，同時(shí)也具有處理量大、運(yùn)動(dòng)部件少的優(yōu)點(diǎn)。如果采用高梯度強(qiáng)磁選機(jī)，不僅可以除去弱磁性物質(zhì)，而且可以除去許多金屬氧化物的順磁物質(zhì)，甚至還會(huì)把不帶磁性的有機(jī)物也分離出來(lái)，這些有機(jī)物與鐵磁性或順磁性物質(zhì)往往形成蜇合物。因此，可以預(yù)言，磁選法將在高嶺土提純工藝中占有重要位置。89八、高嶺土的精選和加工工藝第二節(jié)、高嶺土礦值得注意的是，目前國(guó)際市場(chǎng)上有型號(hào)眾多的磁選機(jī)或高梯度強(qiáng)磁選機(jī)，但并不都適用于提純高嶺土。由于原礦本身特點(diǎn)及所含雜質(zhì)的差別，在國(guó)外效果好的磁選機(jī)，也不一定適宜我國(guó)的選礦，故引進(jìn)設(shè)備要充分論證。磁選機(jī)一次性設(shè)備投資大，功率消耗也高，這也是影響它普遍使用的重要原因之一。90八、高嶺土的精選和加工工藝第二節(jié)、高嶺土礦據(jù)試驗(yàn)分析結(jié)果，磁力選礦法的效果主要與磁感應(yīng)強(qiáng)度、選礦次數(shù)、原礦粒度大小有關(guān)。一次選礦的效果，除與被選對(duì)象的磁性有關(guān)外，理論上應(yīng)是粒徑大、磁矩大、選礦效果好，但實(shí)際情況并非如此。投料粒度以小于65目篩為佳，高嶺土鐵質(zhì)大部聚集在細(xì)小顆粒之中，磁選對(duì)細(xì)顆粒部分的除鐵效果良好。

91八、高嶺土的精選和加工工藝第二節(jié)、高嶺土礦國(guó)外廣泛利用化學(xué)方法提純高嶺土的專(zhuān)利與文獻(xiàn)介紹很多?；瘜W(xué)提純針對(duì)性強(qiáng)，試劑和設(shè)備簡(jiǎn)單，收效也明顯，但生產(chǎn)成本高，操作煩瑣，自動(dòng)化程度低，同時(shí)廢水、廢液處理困難，使用有一定局限。從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面考慮，常把化學(xué)提純與其它方法配合使用，這樣會(huì)收效更大。如美國(guó)許多公司，常用超細(xì)度浮選法除鈦，再用化學(xué)還原法除鐵，用這兩種方法配合提純含鐵、鈦較高的高嶺土，我國(guó)蘇州瓷土公司研究所采用濕法漂白工藝，除去高嶺土表面鐵質(zhì)污染的氧化物等。

92八、高嶺土的精選和加工工藝第二節(jié)、高嶺土礦

化學(xué)法提純高嶺土由于使用的藥劑常對(duì)提純后的高嶺土的粒度組成、粘結(jié)性及某些化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生一定影響，因而不是所有用途的高嶺土原料均可采用化學(xué)提純。此外，采用化學(xué)法，也可人為地改變高嶺土的某些特性，如塑性、粘性、流動(dòng)性或粒度組成等，以適合某些特定用途。因此化學(xué)法在某些情況下又是必需采用的提純方法，這些方法在國(guó)外均有很多專(zhuān)利。93九、硬質(zhì)高嶺土及高嶺土在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用第二節(jié)、高嶺土礦

現(xiàn)今，據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界上有50多個(gè)國(guó)家生產(chǎn)高嶺土，但質(zhì)量好、儲(chǔ)量大、產(chǎn)地集中、生產(chǎn)技術(shù)先進(jìn)和產(chǎn)量高的國(guó)家并不多。截至70年代末，美、英、前蘇聯(lián)、前西德等國(guó)家的總產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的70%以上，其中美國(guó)產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的35%左右，英國(guó)占世界總產(chǎn)量的21%左右。這個(gè)數(shù)字表明，高嶺土的生產(chǎn)在世界范圍內(nèi)發(fā)展很不平衡。94九、硬質(zhì)高嶺土及高嶺土在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用第二節(jié)、高嶺土礦

我國(guó)是世界上最早利用高嶺土資源的國(guó)家，但至70年代末我國(guó)高嶺土資源的平均年產(chǎn)量?jī)H有46.4萬(wàn)t，占世界高嶺土總產(chǎn)量的3.17%，這與我國(guó)作為高嶺土資源大國(guó)的地位極不相稱(chēng)。美國(guó)的佐治亞高嶺土公司年產(chǎn)量達(dá)100萬(wàn)t以上。德國(guó)、捷克和斯洛伐克都有歐洲著名的高嶺土公司，年產(chǎn)量分別達(dá)50萬(wàn)t以上。因此，高嶺土的生產(chǎn)和消耗量，可以在一定程度上衡量一個(gè)國(guó)家的科學(xué)技術(shù)和工業(yè)水平。95九、硬質(zhì)高嶺土及高嶺土在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用第二節(jié)、高嶺土礦

高嶺土是一種用途廣、消耗量大、加工和利用技術(shù)含量高的非金屬礦產(chǎn)資源，近一二十年，國(guó)內(nèi)外需求劇增，自70年代以來(lái)，世界高嶺土工業(yè)已逐漸發(fā)展成為必不可少的獨(dú)立工業(yè)體系。96九、硬質(zhì)高嶺土及高嶺土在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用第二節(jié)、高嶺土礦高嶺土的使用范圍，目前可以分為下列方面：1日用陶瓷、建筑衛(wèi)生陶瓷、工業(yè)陶瓷、電瓷的基本原料。2填料，主用于造紙、橡膠、塑料及肥皂工業(yè)。3耐火材料與白水泥的原料。4化肥、農(nóng)藥、殺蟲(chóng)劑的載體。5醫(yī)藥、石油化工、玻璃纖維、紡織品的吸水劑、漂白劑、去垢劑等。6特種陶瓷的原料，例如可代替金屬的耐磨零件、切削工具、鉆頭、超導(dǎo)元件等。7國(guó)防工業(yè)中如原子反應(yīng)堆、噴氣式飛機(jī)和火箭燃料室中的陶瓷高溫涂料。8改制天然分子篩，這是石油化工、環(huán)保、硬水軟化等行業(yè)不可缺少的化工產(chǎn)品。

97九、硬質(zhì)高嶺土及高嶺土在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用第二節(jié)、高嶺土礦

此外，高嶺土在電子元件、化妝品、鉛筆、油漆、涂料、搪瓷、光學(xué)玻璃等工業(yè)部門(mén)都有重要用途，而且用途正越來(lái)越廣泛。雖然高嶺土有如此廣泛的用途，但世界高嶺土總消費(fèi)量的半數(shù)以上卻用于制瓷生產(chǎn)方面。98九、硬質(zhì)高嶺土及高嶺土在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用第二節(jié)、高嶺土礦一、高嶺土在陶瓷工業(yè)中的應(yīng)用歷史上，高嶺土首先用于陶瓷生產(chǎn)中，年前，堪稱(chēng)世我國(guó)的陶瓷生產(chǎn)，始于6000年前，堪稱(chēng)世界之最。直到目前，我國(guó)陶瓷工業(yè)消耗的高嶺土，仍在各工業(yè)部門(mén)中居首位。史前時(shí)期的制陶業(yè)多采用天然原料，即利用一種天然產(chǎn)出的陶土，加水成型后燒制而成。99九、硬質(zhì)高嶺土及高嶺土在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用第二節(jié)、高嶺土礦

隨著陶瓷工業(yè)的發(fā)展，陶瓷制品的用途愈益廣泛，按大類(lèi)可分為日用陶瓷、建筑衛(wèi)生陶瓷、電瓷、電子陶瓷、特殊工業(yè)陶瓷等。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，工藝的改進(jìn)，陶瓷行業(yè)使用不同的配方以滿(mǎn)足不同技術(shù)要求的陶瓷產(chǎn)品生產(chǎn)。100九、硬質(zhì)高嶺土及高嶺土在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用第二節(jié)、高嶺土礦一般在陶瓷配方中，高嶺土的用量為20-30%。在燒成中高嶺土分解生成莫來(lái)石，這是一種高強(qiáng)度人造巖石，它是坯體強(qiáng)度的骨架組分。高嶺土的可塑性、粘結(jié)性與懸浮性，使陶瓷泥坯有利于車(chē)坯及注漿的性能，便于成型；燒結(jié)性及燒成性可防止制品變形，燒成溫度范圍寬，還使坯體具一定白度。由于高嶺土耐高溫及陶瓷產(chǎn)品有絕緣性，所以又是電瓷及耐火材料的主要原料。

101九、硬質(zhì)高嶺土及高嶺土在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用第二節(jié)、高嶺土礦

（一）制瓷配料：一般瓷坯的配方由酸性氧化物SiO2，中性氧化物Al2O3，堿金屬氧化物K2O、Na2O及堿土金屬氧化物CaO、MgO等組成，同時(shí)也夾帶了少量鐵、鈦等雜質(zhì)氧化物。為了滿(mǎn)足制瓷生產(chǎn)工藝和陶瓷使用性能各方面的要求，通常日用瓷坯的化學(xué)組成控制范圍是：

SiO265%-75%；Al2O318%-25%；CaO+MgO0.5%-2.0%;K2O+Na2O3.0%-6.0%；Fe2O3+TiO2<1%;燒失量<8%102九、硬質(zhì)高嶺土及高嶺土在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用第二節(jié)、高嶺土礦103九、硬質(zhì)高嶺土及高嶺土在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用第二節(jié)、高嶺土礦

（二）利用新汶11煤夾矸制瓷配方：60年代以前，我國(guó)北方各瓷廠利用大同煤田高嶺石泥巖夾矸（俗稱(chēng)大同砂石）當(dāng)作優(yōu)質(zhì)高嶺土使用。因交通運(yùn)輸?shù)葪l件的限制，60年代初山東省首先在新汶煤田發(fā)現(xiàn)與大同砂石相似的夾矸，當(dāng)?shù)胤Q(chēng)其為瓷石或新汶灰矸、紅矸、汶南土，逐漸在山東及蘇北一帶代替了大同砂石，成為遠(yuǎn)近聞名的陶瓷原料。104九、硬質(zhì)高嶺土及高嶺土在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用第二節(jié)、高嶺土礦

山東臨沂，江蘇贛榆、新沂，山東鄒縣等瓷廠利用汶南土生產(chǎn)日用細(xì)瓷均獲良好效果。目前，新汶11煤高嶺石泥巖夾矸主要用于長(zhǎng)石質(zhì)瓷坯體和釉料中。新汶11煤高嶺石泥巖夾矸成分純，礦物組成中90%以上為高嶺石，用作生產(chǎn)日用細(xì)瓷的主要原料，可近似地按照典型硬質(zhì)瓷的理論組成進(jìn)行配方，成品瓷胎主要由莫來(lái)石相、石英相和玻璃相組成，具有良好的理化性能和較高的機(jī)械強(qiáng)度、較好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性等。105九、硬質(zhì)高嶺土及高嶺土在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用第二節(jié)、高嶺土礦

煤系中的高嶺石泥巖夾矸含一定量有機(jī)質(zhì)，成形性能良好，用于日用陶瓷配料勿需加入木節(jié)土或膨潤(rùn)土等高塑性原料，加之其鐵、鈦等著色氧化物含量低，所以成品無(wú)論是白度還是透明度均高。雖其燒失量較高，致使燒成收縮大，產(chǎn)品易發(fā)生變形，但通過(guò)對(duì)部分高嶺石泥巖預(yù)先鍛燒，或在配料中加入部分瓷粉或熟焦寶石，即可降低收縮性。煤系中的高嶺石泥巖中常含一定量黃鐵礦，需揀選干凈，否則制品會(huì)起泡或產(chǎn)生黑斑。106九、硬質(zhì)高嶺土及高嶺土在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用第二節(jié)、高嶺土礦上述配方在臨沂及江蘇贛榆等瓷廠證實(shí)，均是效果良好的配料組合。

107九、硬質(zhì)高嶺土及高嶺土在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用第二節(jié)、高嶺土礦

（三）利用章丘、王村產(chǎn)a層硬質(zhì)高嶺土生產(chǎn)炻器：炻器是燒結(jié)至?；A段、不透明、具任意顏色的陶瓷器，也有人稱(chēng)為精陶，在陶瓷分類(lèi)中處于中間地位。其配方為：粘土30-70%，長(zhǎng)石5-25%，石英30-60%，炻器坯體組成的特點(diǎn)主要是，粘土用量可達(dá)70%，且其K2O、Na2O、Fe2O3含量可較高，從而使燒成溫度降低。通常炻器燒成后白度較低。炻器燒成溫度較瓷器低，可以降低能耗，并可綜合利用資源，使質(zhì)量較差的高嶺土也可得到開(kāi)發(fā)利用。108九、硬質(zhì)高嶺土及高嶺土在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用第二節(jié)、高嶺土礦

炻[shí]器坯體渾厚，有利于機(jī)械化生產(chǎn)，機(jī)械強(qiáng)度高，耐磨性好，具有良好的耐冷熱急變性，在冰箱、微波爐等家用電器中作盛器使用，且有利于機(jī)械化清洗，因此國(guó)外比較暢銷(xiāo)。淄博很多鄉(xiāng)鎮(zhèn)瓷廠利用附近產(chǎn)的層硬質(zhì)高嶺土生產(chǎn)炻器等日用器皿，出口日本及美國(guó)等地，效益甚好。此外，利用煤系的高嶺土生產(chǎn)建筑陶瓷，包括釉面磚、衛(wèi)生潔具、地磚、墻面裝飾磚等均可，各自采用不同配方要求，只要合理搭配原料，均能獲得合格產(chǎn)品。109九、硬質(zhì)高嶺土及高嶺土在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用第二節(jié)、高嶺土礦二、高嶺土在耐火材料中的應(yīng)用耐火粘土是指耐火度大于1580℃的粘土。根據(jù)其物理、化學(xué)性質(zhì)，礦石特征及工業(yè)用途，可分為軟質(zhì)粘土、半軟質(zhì)粘土、硬質(zhì)粘土和高鋁粘土。高嶺土的耐火度與其化學(xué)組成有著密切關(guān)系。利用M.A.別茲別洛道夫經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行耐火度的計(jì)算，一般與實(shí)際測(cè)試結(jié)果相差不大于±50℃。因此在化學(xué)組成穩(wěn)定時(shí)，利用該公式計(jì)算即可。110九、硬質(zhì)高嶺土及高嶺土在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用第二節(jié)、高嶺土礦M.A.別茲別洛道夫經(jīng)驗(yàn)公式：式中T為耐火度（式中℃）；為以粘土中二氧化硅和三氧化二鋁總量換算為時(shí)，其中三氧化二鋁所占百分含量；

Ro以粘土中二氧化硅和三氧化二鋁總量換算為100%時(shí)，其它金屬氧化物分析結(jié)果之和所占百分含量。111九、硬質(zhì)高嶺土及高嶺土在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用第二節(jié)、高嶺土礦下表為利用該經(jīng)驗(yàn)公式和化學(xué)分析成果對(duì)山東省內(nèi)主要煤礦所產(chǎn)高嶺石粘土巖耐火度計(jì)算結(jié)果。

我國(guó)供作耐火材料用高嶺土，對(duì)其耐火度要求為1650-1770℃。山東主要煤礦伴生的以高嶺石礦物為主的巖石耐火度大多在1720℃以上，因此大部符合耐火材料用高嶺土的質(zhì)量要求。

112九、硬質(zhì)高嶺土及高嶺土在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用第二節(jié)、高嶺土礦三、高嶺土作為新型礦物填料的應(yīng)用隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，新材料不斷進(jìn)入人們的生活及生產(chǎn)活動(dòng)中。工業(yè)用礦物填料研究已成為經(jīng)濟(jì)地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域中一個(gè)獨(dú)立的分支。工業(yè)用礦物填料系指直接應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中的固相礦物或巖石添加劑。根據(jù)其用途大致可分為兩大類(lèi)，一類(lèi)是功能性填充劑，另一類(lèi)是增容性填充劑。

113九、硬質(zhì)高嶺土及高嶺土在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用第二節(jié)、高嶺土礦

功能性填充劑主要用來(lái)改善材料的機(jī)械物理性能，如光澤、強(qiáng)度、白度、韌性、熱穩(wěn)定性、耐磨性、絕緣性等。增容性填充劑的主要作用是增加合成材料的容積，以節(jié)約價(jià)格昂貴的原料，從而降低生產(chǎn)成本。工業(yè)生產(chǎn)中常用的無(wú)機(jī)填料有碳酸鈣、高嶺土、白炭黑、滑石粉、硅藻土、鈦白粉、玻璃微珠和玻璃纖維等。以高嶺土作為填料的用量?jī)H次于碳酸鈣。據(jù)1986年統(tǒng)計(jì)，世界上用于工業(yè)填料的高嶺土已超萬(wàn)過(guò)，主要用于造紙、塑料、橡膠、油漆、涂料及粘結(jié)劑等行業(yè)。114九、硬質(zhì)高嶺土及高嶺土在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用第二節(jié)、高嶺土礦

（一）煤系高嶺土作為填料的處理工藝：煤系中的高嶺石泥巖夾矸成分純，含有害雜質(zhì)少，經(jīng)深加工處理后，作為工業(yè)用礦物填料有著廣闊的開(kāi)發(fā)利用價(jià)值。由于煤系高嶺土往往含有機(jī)質(zhì)而使其顏色較暗，用化學(xué)法處理成本高且效果不佳，常用經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便的煅燒法除去有機(jī)質(zhì)。山東某些煤礦的高嶺石泥巖夾矸經(jīng)煅燒后白度可達(dá)度。所以煤系高嶺土用作礦物填料時(shí)，在處理工藝上增加了一道煅燒工藝。其工藝流程為：原礦→粗碎（60目）→細(xì)碎（325目）→煅燒→超細(xì)粉碎→表面改性處理工業(yè)用高嶺土填料。在這個(gè)流程中，煅燒、超細(xì)和改性處理是三個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。115九、硬質(zhì)高嶺土及高嶺土在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用第二節(jié)、高嶺土礦

1.煅燒：煅燒的目的主要是除去其中的有機(jī)質(zhì)并破壞高嶺石礦物的晶體結(jié)構(gòu)。根據(jù)新汶、肥城一些煤礦的高嶺石泥巖夾矸的熱譜曲線在600℃左右有一個(gè)吸熱谷，標(biāo)志著高嶺石開(kāi)始脫失結(jié)構(gòu)水，晶體結(jié)構(gòu)被破壞，炭的燃點(diǎn)在400-600℃。116九、硬質(zhì)高嶺土及高嶺土在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用第二節(jié)、高嶺土礦

差熱分析（DifferentialThermalAnalysis），是一種重要的熱分析方法，是指在程序控溫下，測(cè)量物質(zhì)和參比物的溫度差與溫度或者時(shí)間的關(guān)系的一種測(cè)試技術(shù)。該法廣泛應(yīng)用于測(cè)定物質(zhì)在熱反應(yīng)時(shí)的特征溫度及吸收或放出的熱量，包括物質(zhì)相變、分解、化合、凝固、脫水、蒸發(fā)等物理或化學(xué)反應(yīng)。廣泛應(yīng)用于無(wú)機(jī)、硅酸鹽、陶瓷、礦物金屬、航天耐溫材料等領(lǐng)域，是無(wú)機(jī)、有機(jī)、特別是高分子聚合物、玻璃鋼等方面熱分析的重要儀器。117九、硬質(zhì)高嶺土及高嶺土在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用第二節(jié)、高嶺土礦

熱重分析是指在程序控制溫度下測(cè)量待測(cè)樣品的質(zhì)量與溫度變化關(guān)系的一種熱分析技術(shù)，用來(lái)研究材料的熱穩(wěn)定性和組份。TGA在研發(fā)和質(zhì)量控制方面都是比較常用的檢測(cè)手段。熱重分析在實(shí)際的材料分析中經(jīng)常與其他分析方法連用，進(jìn)行綜合熱分析，全面準(zhǔn)確分析材料。118九、硬質(zhì)高嶺土及高嶺土在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用第二節(jié)、高嶺土礦對(duì)新汶、肥城一些煤礦的高嶺石泥巖夾矸自500℃至1200℃，間隔100℃煅燒試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)隨溫度增高，樣品白度提高。119九、硬質(zhì)高嶺土及高嶺土在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用第二節(jié)、高嶺土礦

從煅燒后樣品X射線衍射圖譜及熱譜分析表明，在900℃左右可能有硅鋁尖晶石相和莫來(lái)石雛晶的形成，在1000℃左右出現(xiàn)新礦物-莫來(lái)石。120九、硬質(zhì)高嶺土及高嶺土在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用第二節(jié)、高嶺土礦

X射線衍射1912年勞埃等人根據(jù)理論預(yù)見(jiàn)，并用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了X射線與晶體相遇時(shí)能發(fā)生衍射現(xiàn)象，證明了X射線具有電磁波的性質(zhì)，成為X射線衍射學(xué)的第一個(gè)里程碑。當(dāng)一束單色X射線入射到晶體時(shí)，由于晶體是由原子規(guī)則排列成的晶胞組成，這些規(guī)則排列的原子間距離與入射X射線波長(zhǎng)有X射線衍射分析相同數(shù)量級(jí)，故由不同原子散射的X射線相互干涉，在某些特殊方向上產(chǎn)生強(qiáng)X射線衍射，衍射線在空間分布的方位和強(qiáng)度，與晶體結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。這就是X射線衍射的基本原理。121九、硬質(zhì)高嶺土及高嶺土在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用第二節(jié)、高嶺土礦

X射線及其衍射X射線是一種波長(zhǎng)很短(約為20～0.06埃)的電磁波，能穿透一定厚度的物質(zhì)，并能使熒光物質(zhì)發(fā)光、照相乳膠感光、氣體電離。在用高能電子束轟擊金屬“靶”材產(chǎn)生X射線，它具有與靶中元素相對(duì)應(yīng)的特定波長(zhǎng)，稱(chēng)為特征（或標(biāo)識(shí)）X射線。如通常使用的靶材對(duì)應(yīng)的X射線的波長(zhǎng)大約

為1.5406埃?？紤]到X射線的波長(zhǎng)和晶體內(nèi)部原子面間的距離相近，1912年德國(guó)物理學(xué)家勞厄(M.vonLaue)提出一個(gè)重要的科學(xué)預(yù)見(jiàn)：晶體可以作為X射線的空間衍射光柵,即當(dāng)一束X射線通過(guò)晶體時(shí)將發(fā)生衍射，衍射波疊加的結(jié)果使射線的強(qiáng)度在某些方向上加強(qiáng)，在其他方向上減弱。分析在照相底片上得到的衍射花樣，便可確定晶體結(jié)構(gòu)。這一預(yù)見(jiàn)隨即為實(shí)驗(yàn)所驗(yàn)證。122九、硬質(zhì)高嶺土及高嶺土在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用第二節(jié)、高嶺土礦

當(dāng)X射線以掠角θ(入射角的余角)入射到某一點(diǎn)陣晶格間距為d的晶面上時(shí),在符合上式的條件下，將在反射方向上得到因疊加而加強(qiáng)的衍射線。布拉格方程簡(jiǎn)潔直觀地表達(dá)了衍射所必須滿(mǎn)足的條件。當(dāng)X射線波長(zhǎng)λ已知時(shí)(選用固定波長(zhǎng)的特征X射線)，采用細(xì)粉末或細(xì)粒多晶體的線狀樣品,可從一堆任意取向的晶體中，從