高岭土的应用现状

中国煤系高岭土加工利用现状与发展~

唐靖炎 张韬
（苏州中材非金属矿工业设计研究院，国家非金属矿深加工工程技术研究中心，江苏苏州 215004）
摘要 中国以独特而丰富的与煤共伴生的高岭土资源（煤系高岭土） 著称于世。 估计储量为110×108t，探明储量17×108t。分布在中国东北、西北等主要产煤区。煤系高岭土的开发利用，不仅可以解决中国优质高岭土资源的匮乏，使得中国成为世界第一大高岭土资源国，而且使以往作为煤矸石而排放的煤系高岭土资源获得了开发利用。因此，中国煤系高岭土的规模化加工利用具有重大的社会与经济意义。
煤系高岭土的加工利用在中国经过近15年的技术攻关、装备开发，解决了“加工工艺流程”、“综合除杂提纯”、“高浓度湿法超细粉碎”、“强力粉碎干燥”、“强化气氛动态煅烧”等关键工艺技术难题，研制出“系列湿法超细磨机”、“高压压滤机”、“强力干燥机”、“直接或间接加热高温回转煅烧窑”等关键装备，填补了国际、国内煤系高岭土工艺技术与装备的空白，使得中国的煤系高岭土加工已达到30×104t/a的产业规模，并快速发展。
煤系高岭土产品广泛应用于造纸、塑料、橡胶、涂料等多个领域。据预测，2010年中国煤系高岭土产品的国内需求量将达92×104t，国际市场需求量更大。
关键词 煤系高岭土；煅烧高岭土；加工利用现状；发展前景。
第一作者简介：唐靖炎，教授级高工，国家注册咨询工程师，苏州中材非金属矿工业设计研究院院长，国家非金属矿深加工工程技术研究中心主任。
一、引言
煤系高岭土原料经过煅烧纯化等深加工工艺处理，产品以其散射力强、油墨吸附性能好、活性和白度高、电绝缘性能和热稳定性能好、孔隙率和遮盖率高、容重小等优点而在造纸、涂料、橡塑行业广泛应用。近年随着国民经济的快速发展，煅烧高岭土各类产品的需求量越来越大，我国煤系高岭土的开发利用技术和生产应用的规模也随之迅速发展起来。
二、资源现状
煤系高岭土是中国独具特色、有广阔利用前景的重要的非金属矿产资源。我国煤系高岭土在地质时代上从晚古生代到新生代各主要聚煤期的煤系中均有分布，而以晚古生代石炭-二叠系煤系中分布最广、厚度大、质量好、储量可观、开发应用价值大。目前，在我国东北、西北、西南地区的较大的煤矿区，企业已经在对本地区的煤系高岭土资源进行开发利用，如内蒙古呼和浩特、山西大同、吉林白山、安徽淮北、陕西浦白等地，部分地区已形成较大的开发规模和经济效益。
中国的高岭土资源分为硬质高岭土、软质高岭土、砂质高岭土三种原料类型和热液蚀变型、风化残积型、风化淋积型、河湖海湾沉积型、含煤建造沉积型等成因类型。软质和砂质水洗高岭土资源储量4.6×108t，占世界储量的3.9%，居世界第9位。煤系高岭土估计储量在112×108t左右，其中探明储量为16.7×108t，包括煤炭开采和加工过程中的作为煤矸石排弃的煤系高岭土。据统计，目前煤炭开采加工排弃的煤矸石累计约30×108t，占地1.2×108t hm2，是我国目前排放量最大的工业固体废弃物。煤矸石中约30%为高岭土含量在80%以上的煤系高岭土。因此，如果将煤系高岭土计算在内，中国各类高岭土资源探明储量约30×108t，位居世界第一位。
三、加工技术与装备现状
苏州中材非金属矿工业设计研究院（以下简称苏非院）暨国家非金属矿深加工工程技术研究中心（以下简称非矿工程中心），通过国家“八五”、“九五”、“十五”科技攻关项目以及科技部专项研究开发项目的支持，研发了超细剥片分级技术、不同类型煤系高岭土煅烧技术与工艺流程、增白煅烧新工艺、综合除杂技术、强化气氛动态煅烧技术、高浓度超细粉碎技术、高浓度湿法超细粉碎设备、间接加热、直接加热动态煅烧纯化设备等，形成了国际领先的规模化煤系高岭土成套加工技术和设备；同时在国内进行了大量的工程转化与应用，取得了较好的效果与显著的经济和社会效益，已达到约20×104t的生产规模，开发出不同行业应用的系列煅烧高岭土产品。
（一）主要工艺与技术
1.工艺流程

中国非金属矿业

与传统工艺流程相比，新工艺流程具有以下一些特点：
1）普通工艺流程对原料质量的要求较高，一般要求原料中w（Fe2O3）≤0.5%；w（TiO2）≤0.8%，限制了铁钛含量高［w（Fe2O3）≥0.5%；w（TiO2）≥0.8%］的煤系高岭土原料的利用。该新工艺流程对原料的适应性非常强，可处理目前国内已发现的大部分的煤系高岭土原矿，并可生产白度大于90%、-2μm含量大于90%的高档产品，大大提高了煤系高岭土的利用率（约70%）。
2）该工艺流程为“先磨后烧”工艺，可以解决普通工艺流程存在的烧不透或过烧、产品白度低、超细磨矿效率低、能耗大等问题，可降低生产成本15%以上。
3）该工艺采用了综合除杂提纯技术、高浓度湿法超细粉碎技术、强化气氛动态煅烧技术，确保了产品的质量指标。
4）该工艺采用了一系列的煤系高岭土加工专用设备，如BP系列磨剥机、强力粉碎干燥机、高压压滤机、打散机等，从而保证了整个工艺流程的技术可靠性和稳定性。
2.关键技术
1）综合除杂提纯技术。分别采用磁选、重选、化学等方法除去煤系高岭土原矿中的含铁含钛杂质矿物，研究开发出煤系高岭土除杂提纯新加工技术。采用磁选法可以除掉部分含铁含钛杂质矿物；煤系高岭土的密度约2.6g/cm3，含铁含钛杂质矿物的密度为3.4～3.8g/cm3，利用两者间的密度差，在一定浓度和充分分散的条件下，实现重选分离，除去部分含铁含钛杂质矿物；化学除杂法则是采用氧化-还原漂白方法除去部分铁杂质。经过综合除杂提纯，可使产品的铁、钛含量分别降至0.5%和0.8%以下。
2）高浓度湿法超细粉碎技术。通过高强度机械剪切和添加无机、有机混合分散剂，进行高浓度制浆、高浓度超细粉碎，浓度可达50%；比普通技术（制浆浓度约35%）提高15%，大大提高了磨剥设备的工作效率，降低了吨产品生产成本（约5%）。
3）强力粉碎干燥技术。该技术突破传统干燥方式（单一的加热干燥方式），集粉碎与干燥两大功能为一体，在产品干燥过程中不断将干块料粉碎，一次作业即可获得水分含量低于0.5%的粉体，热效率可达65%，比其他干燥技术的热效率提高10%左右。
4）强化气氛动态煅烧技术。煅烧是获取高白度、高质量煅烧煤系高岭土产品的关键作业之一，原料质量、煅烧温度、煅烧时间、煅烧气氛是影响煅烧产品白度的主要因素，其中尤以煅烧气氛控制最为重要。传统工艺技术一般采用氧化或还原气氛静态煅烧，对原料的铁钛含量要求严格［w（Fe2O3）≤0.5%，w（TiO2）≤0.8%］，难以加工处理铁钛含量较高的原料，且产品在堆放一段时间后会返黄。氧化气氛煅烧技术原理是：在煅烧过程中与煤系高岭土伴生的碳质和有机质经氧化反应生成CO和CO2逸出，煅烧产品白度一般可提高至80%以上，但同时铁钛物质在一般情况下也发生氧化反应生成FeO、Fe2O3、TiO2（分别呈黑色、砖红色和黄色），影响产品白度；还原气氛煅烧则是通过添加煅烧助剂（如氯化物），控制三价铁的含量来提高产品白度指标，但该类煅烧助剂对设备会产生腐蚀作用，影响煅烧设备的使用寿命。针对以上问题，该技术对煤系高岭土煅烧技术进行了系统研究，研究开发出先进的强化气氛动态煅烧技术，可确保煅烧产品白度大于90%，甚至高达94%。强化气氛动态煅烧技术即采用回转煅烧窑，通过添加一种或几种煅烧助剂（该助剂对煅烧设备无任何腐蚀作用），来控制煅烧气氛如氧浓度，一氧化碳浓度、二氧化碳浓度以及其他一些物质组分的浓度，调节上述各组分在煅烧气氛中的比例，在一定的温度和压力条件下，使物料中的活性铁与气氛中的某些组分如一氧化碳生成稳定的羰基络合物——五羰基铁。在五羰基铁中，铁的氧化态为零，所以不显色。这种特殊络合物很稳定，在200～800℃、氧化气氛条件下对用强化气氛动态煅烧法获得的高白度煅烧高岭土产品煅烧4～5 h，产品仍为白色，并不变红。所以，采用该技术生产出的煅烧高岭土产品，在常温下使用或即使在腐蚀性较强的涂料中使用仍能保持稳定而不显色。

表1 采用不同煅烧技术生产的煤系煅烧高岭土产品质量对比

注：除煅烧气氛外，其他条件均相同。
（二）主要加工设备
苏州中材非金属矿工业设计研究院和非矿工程中心研制开发了BP-D、BP-S系列磨剥机、高压压滤机、QGS强力粉碎干燥机、打散机、直接加热、间接加热回转煅烧窑等。
1.BP型磨剥机
采用单槽与双槽两种串联加工，不仅在容积上扩大，还对搅拌叶轮和筒体进行了改进，叶轮改为偏心轮，可以产生不等速紊流，增强剪切作用，提高磨剥效率，降低能耗10%左右。BP-80型磨剥机与BP-500型磨剥机主要性能指标参见表2。

表2 BP 型磨剥机的主要性能指标

2.高压压滤机
进浆压力可达3～4MPa，滤饼水分低达28%～32%，大大提高了压滤工作效率，也减轻了干燥作业的负荷。
3.QGS系列多功能强力粉碎干燥机
这是一种高效节能干燥设备，集干燥和粉碎于一体，热效率可达65%，比其他干燥设备的热效率提高10%左右。
4.打散机
煤系高岭土经高温煅烧后会产生烧结团聚现象，解聚的作用是将煅烧过程中形成的部分大颗粒打散，使煅烧产品恢复超细粉状。在对国外软质高岭土煅烧产品加工用打散机进行了消化吸收的基础上，针对我国煤系高岭土煅烧产品的特点，对打散机的转子、传动装置等进行了改进，开发出煤系高岭土煅烧产品解聚设备。目前，该设备除了应用于煤系高岭土加工，还应用于软质高岭土、碳酸钙、农药化肥等产品的打散和解聚。
5.回转窑
为实施煤系高岭土动态煅烧及强化煅烧气氛的调节，苏非院暨非矿工程中心通过引进英国煅烧垃圾用回转窑炉，并对其进行改进（如传动装置，煅烧喷嘴等），使其成为煤系高岭土煅烧用最佳专用设备。该设备具有以下特点：①动态煅烧，可保证产品质量；②可以控制煅烧气氛，满足工艺要求；③连续生产，处理量大；④热效率高、能耗低；⑤操作简单，易于控制等。
四、生产现状
我国工业规模的以煤系高岭岩为原料的煅烧高岭土的生产起步于20 世纪90年代，而白度大于90%、-2μm含量大于90%的双90产品的规模化生产在1998年前后才开始，2001年我国煅烧高岭土产量达到13×104t。经过十几年的努力，我国煅烧高岭土工业已经初具规模。目前，中国生产煅烧高岭土的厂家约45家，总生产能力达30×104t。设计能力在1×104t以上的企业有15家，在建和扩建万吨级以上的企业有十多家，主要分布在河北山西、内蒙古、湖北、陕西、河南、山东、安徽等省区。
五、消费市场
（一）消费市场
煅烧高岭土目前的主要消费市场是涂料、造纸、橡胶、塑料和陶瓷等，其中油漆涂料和造纸涂料是我国优质煅烧高岭土最主要的应用领域，分别占国内超细高白度优质高岭土消费量的60%和30%左右。2006年国内煅烧高岭土在油漆、造纸、橡胶、塑料中的消费量共达25×104t，其中油漆、涂料消费量是10×104t，涂布纸等消费量是6×104t，橡胶、电瓷、塑料4×104t。
（二）消费价格
国内市场价格，高岭土原矿每吨销售价60～120元；产品中，电陶产品300～900元/t；造纸产品450～2000元/t，涂料800～2600元/t，一般煅烧土1000～2500元/t，1250目煅烧土2000～3000元/t，双90煅烧土3000～5000元/t。
（三）目标市场
煅烧高岭土因其独特的物理性能在造纸、橡胶、电缆、塑料、医药中的应用效果非常好，现在这部分市场主要由进口煅烧高岭土占据，国产煅烧土也有部分在电缆行业得到了应用。煅烧高岭土的主要应用方向为造纸、电缆、油漆、涂料、橡胶、塑料、医药等方面。

表3 2010年中国优质煅烧高岭土需求预测（104t）

随着科技的发展，煤系高岭土正被开发出越来越多的作用。当今世界年产约40×104t催化裂化催化剂，几乎全是加入以高岭土为主要组分的“半合成”催化剂。用废碱和劣质高岭土合成4Å分子筛，既节省了原料成本，又减少了污染，在环保和经济效益方面都有十分重要的意义。有机改性的高岭土，其比表面积增大，对污染物的吸附、迁移和降解有良好效果。目前国内有机改性土的开发利用还处于起步阶段，有机改性高岭土作为选择性吸附剂具有相当大的工业应用前景。
（四）国内主要应用领域对优质煅烧高岭土的需求预测
随着我国经济和工业的迅速发展，对优质煅烧高岭土的市场需求也将迅速增长。预计到2010年，我国煅烧高岭土产品需求量将达到92×104t。
六、展望
我国非金属矿“十一五”发展规划指出：以先进的技术装备和生产工艺，提高资源利用率，通过矿物材料的深加工，使资源的价值得到更大发挥，要重点做好煅烧高岭土等产品的开发。我国能源节约与资源综合利用“十一五”规划指出，实施可持续发展战略，要求节约资源，保护环境，建立共伴生矿资源综合利用示范工程；围绕攻克高岭土超细、增白、改性复合等技术难点，组织一批综合利用深加工项目，对煤系共伴生资源进行深加工和利用。国家经贸委《煤矸石综合利用技术政策要点》指出煤矸石综合利用技术以巩固、推广为主，完善、开发并举。巩固已有的技术成果，推广技术成熟、经济合理、有市场前景的技术，逐步完善比较成熟的技术，研究开发新技术，积极引进国外先进技术和装备，在消化吸收的基础上努力创新，不断提高煤矸石综合利用的技术装备水平，促进煤矸石的扩大利用。国务院关于做好建设节约型社会近期重点工作的通知中再次强调推进废物综合利用，要以煤矿瓦斯利用为重点，推进共伴生矿产资源的综合开发利用。以粉煤灰、煤矸石、尾矿和冶金、化工废渣及有机废水综合利用为重点，推进工业废物综合利用，把煤矸石的扩大利用作为资源综合利用的重点工作，并将煤矸石综合利用作为一项长期的技术政策加以鼓励。我国独特的煤系高岭土资源将会有更好的发展前景。
（一）市场展望
1.造纸行业
造纸工业是煅烧高岭土的重要用户，发达国家人均年用纸90 kg左右，1993年我国人均用纸9 kg左右，1996年已达26 kg/人。近年来我国造纸工业正以每年15%的速度递增。煅烧高岭土油墨吸收性好，遮盖率高，可部分代替昂贵的钛白粉，尤其适合高速刮刀涂布机使用。随着我国造纸业的发展，产量的扩大以及高速刮刀涂布机的引进，煅烧高岭土的用量将逐步扩大。
2.中高档涂料
随着国民经济水平的提高，油漆涂料的需求量在不断增大。世界著名的立邦、ICI涂料公司对煅烧高岭土的需求正在逐步扩大。由于大公司的样板和市场竞争的作用，国内的各涂料厂家已越来越多地使用煅烧高岭土了。煅烧高岭土用于涂料行业可减少TiO2的用量，使涂膜具有更好的特性，可改善涂料的加工、储存和应用性能。煅烧高岭土在涂料中的用量为10%～30%，使用的煅烧高岭土以-2μm含量为70%～90%为主，目前该行业的年用量4.5×104t·a-1。据权威人士估计，近几年乳胶漆年产量将达（80～100）×104t，这是煅烧高岭土的一个潜在的更大的市场。
3.塑料、橡胶工业
在工程塑料、通用塑料中，煅烧高岭土的充填量为20%～40%，用作填料和补强剂。煅烧高岭土用于聚氯乙烯电缆，能改善塑料的电性能。多功能塑料棚膜也是一个很大的市场。我国的橡胶行业用高岭土量较大，在橡胶中充填的高岭土比例从15%至20%不等，煅烧后的高岭土（包括表面改性）可替代炭黑、白炭黑，生产浅色橡胶制品、轮胎等，具有很好的市场前景，有（5～10）×104t的市场潜力。
总的来说，未来的煅烧高岭土市场，虽然有碳酸钙、滑石等矿物的竞争，有可能失去一些低档产品市场，但高档煅烧土因其独特的物理性能在国际和国内市场上仍具有相当大的竞争力。
（二）技术展望
伴随煤系煅烧高岭土产品应用领域的迅速拓展，产业规模不断扩大，加工工艺的短流程优化，改性改型复合技术与药剂的完善，生产设备的大型化、系列化，节能降耗，生产线自控与在线检测与产品标准化的开展，这些将促进煤系煅烧高岭土产业健康发展，为我国共伴生非金属矿资源的高效开发利用走出一条创新之路。
The Current Situation and Development of Coal-series Kaolin's Processing and utilization in China
Tang Jingyan，Zhang Tao
（Suzhou Zhongcai Design And Research Institute for Non-metallic Minerals Industry，National Research Centre for Further Processing of Non-metallic Minerals，Suzhou Jiangsu 215004，China）
Abstract：China is famous for unique and abundant coal-paragenetic kaolin（coal-series kaolin）resources.The estimated reserves of it amount to 11 billion ton and demonstrated reserves—1.7 billion ton.The coal-series kaolin deposits distribute over the main coalfields in Northeast and Northwest China.The development and utilization of coal-series kaolin can not only solve the problem of deficiency of high quality kaolin resources in China，but also make China the largest country in terms of kaolin resources.Furthermore，the coal-series kaolin，which was cast away in the past as the coal gangue，is now developed and utilized as an optimized resource .The scaled processing and utilization of China’s coal-series kaolin have a significant social and economical significance.
After 15 years of arduous efforts，a set of key engineering and technological problems，such as process flowsheet，comprehensive decontamination and purification，high-concentration wet process ultra-fine grinding，intensive grinding and drying，dynamic calcining under intensified atmosphere etc.，have been solved.A series of key equipment，such as wet process ultrafine grinding mills series，high-pressure filter，intensified dryer，high temperature rotary calcining kiln with direct or indirect firing and so on，was developed and manufactured，filling in a gap in coal-series kaolin processing technology.Now the coal-series kaolin production scale has reached 300 thousand ton a year and is still developing rapidly.
The coal-series kaolin products are widely used in paper making，plastic，rubber and coating industries.It is forecast，that the domestic demand for coal-series kaolin products will reach 920 thousand ton by 2010.And there will be an even greater demand all over the world.With the increase of market demand and higher technical requirement，the coal-series kaolin industry will be developed with each passing day.
Key words：coal-series kaolin，calcined kaolin，current situation of processing and utilization，development perspective.

作用：
1、陶瓷不仅对高岭土的可塑性、结合性、干燥收缩、干燥强度、烧结收缩、烧结性质、耐火度及烧后白度等有严格要求，而且涉及到化学特性，特别是铁、钛、铜、铬、锰等致色元素的存在，使烧后白度降低，产生斑点。
2、具有可塑性，湿土能塑成各种形状而不致破碎，并能长期保持不变。
其主要用途包括：
1、用于陶瓷工业。高岭土主要用作陶瓷原料，用于制作各类陶瓷；
2、用于耐火材料及水泥工业。主要得益于高岭土较好的耐火性能，品位较高的高岭土可用于制作光学玻璃、玻璃纤维用坩埚及实验室用坩埚，纯度较低的高岭土可用于制作耐火砖、耐火泥等耐火材料；
3、用于造纸行业。高岭土作为纸张的填料，可大幅提高纸张的白度和平滑度；
4、用于橡胶行业。高岭土用作橡胶的补强剂和填充剂，可提高橡胶的强度及耐酸性能；
5、用于石化工业。高岭土可制成高效吸附剂合成化工用分子筛，还可用作石油裂解的催化剂；
6、应用于医药纺织工业；
7、用于国防尖端技术领域。例如：原子反应堆、喷气式飞机等。

扩展资料：
高岭土是自然界中普遍存在的一种非金属矿，过去一般用于生产陶瓷，耐火材科以及少量掺入塑料，橡胶中怍填料.随着国民经济各领域的日益发展，人们越来越重视高蛉土的深度加工，因为这样不仅可以获取新的具有特殊性能的材料，而且还可提高经济效益.对高岭土进行深加工舳方法之一。
即将巳淘洗和韧步烘干磨耪的高岭土进一步加热，焙烧，脱水，使其变成偏高岭土，用作塑料电缆科的填料，以提高电缆包皮的绝缘性能。常用的鞋类橡胶填充剂主要有有机填充剂和无机填充剂两种，前者包括再生胶和回收料等，
后者包括白炭黑、碳酸钙、钛白粉、碳酸镁、氧化镁、炭黑和锌氧粉等。高岭土是近几年开发的一种新型橡胶制品填充剂。
参考资料来源：百度百科-高岭土

随着科学技术的发展，高岭土以其独特的晶体结构和具有良好的粒度、可塑性、烧结性、电绝缘性、化学稳定性等许多优异的性能，而广泛应用于陶瓷、建筑材料、造纸、橡胶、塑料、涂料、石油化工、环境保护、冶金工业、新材料等几十个行业。

一、在陶瓷工业中的应用

在我国，高岭土在陶瓷工业中的消耗量约占其产量的50%以上，居各工业部门之首。高岭土在制瓷中的作用主要有2个方面：一是作制瓷的配料；其二是在瓷坯成型过程中作为其他矿物配料（如石英、长石等）的粘结剂。因此，陶瓷工业对高岭石粘土的要求首先是它的化学成分，即Fe₂O₃、TiO₂、SO₃等有害组分要极低，SiO₂/Al₂O₃比例要适当；其次是粘结性和可塑性，一般说来，高岭石结晶好、颗粒粗，其可塑性和粘结性低。但经剥片后其性能则将改变。

二、在造纸工业中的应用

由于高岭石粘土粒度小，剥片后具良好的片状、鳞片状形态，片径/厚度比值大，化学性质稳定等，因此，被用作造纸填料和纸张涂层，提高纸张光泽度、充填纸张纤维之间的空隙、提高不透明度、增加平滑度及纸张密度等目的。而且，高岭石粘土比纸浆便宜，能有效地降低造纸费用。高岭石对纸中其他成分不起反应，能较好地保留在纸张纤维中间，适于大量使用。造纸工业对高岭石粘土的要求主要是细度以及杂质含量。一般说来，用于造纸的高岭石粘土须经特殊选矿工艺选出粒度＜2μm的部分，或是经过超细磨（剥片）对其进行加工才能达到粒度要求。另外，高岭石粘土中长石、石英含量越低，带色杂质（如有机质、Fe₂O₃等）越少，则质量越好。对用作铜板纸的涂布级片状高岭石的质量要求较高，除晶粒呈片状外，还要求白度大于85.80%以上的粒度为2μm，Fe₂O₃＜0.5%。

三、在橡胶、塑料工业中的应用

在塑料、橡胶等现代高分子材料中添加高岭土等非金属矿填料，不仅可降低橡胶、塑料等高分子材料的成本，更重要的是能够提高材料的刚性、尺寸稳定性，并赋予材料某些特殊的物化性能，如抗压、抗冲击、耐腐蚀、阻燃、绝缘等^［17］。高岭土在填料中的应用主要有两方面：一方面，采用高岭土为原料，通过酸洗除杂、焙烧活化、两段酸溶的方法可制取白炭黑^［18］；另一方面，将煤系高岭土提纯、漂白、超细、煅烧以及表面改性后，制备成各种塑料、橡胶等填料，也可以达到半补强的效果^［19］。

四、在涂料工业中的应用

目前，用高岭土作为涂料工业中的添加剂，有助于满足对涂料提出的日益严格的性能和耐久性方面的许多要求。其作用是：改善涂料体系贮存稳定性，改善涂料的涂刷性，改善涂层的抗吸潮性及抗冲击等机械性能，改善颜料的抗浮色和发花性^［20］。当要求制备低VOC、高固体涂料，而要求更薄和无疵平滑、光亮的涂膜时，尤其如此。高岭土添加剂的规格品种，随着开发品种的增加也将不断增加，它可适应任何类型的涂料体系，从底漆到面漆，任何固体份、任何光泽和任何涂膜厚度。因此，高岭土添加剂是今天的功能涂料的多功能添加剂。

五、在石油化学工业中的应用

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碳质、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。因沸石催化剂具有活性高、选择性好、稳定性好以及强抗毒能力等特点，已逐步取代其他催化材料，成为石油化工技术的核心^［21］。以高岭土为原料合成的沸石分子筛和催化剂，在沸石晶粒大小、水热稳定性、活性和抗重金属性能等方面具有独特的特点，且由于高岭土价格低廉、合成沸石成本低，因此得到了广泛的研究^［22］。到目前为止，以高岭土为原料，成功制备出Y型^［23］、X型^［24］、ZSM-5型沸石分子筛^［25］，用于催化裂化催化剂，具有很好的重油转化能力和良好的裂化产物选择性。

六、在环境保护中的应用

近年来，随着全世界对环境问题的日益重视，环境材料的研究与开发显得非常活跃。特别是运用廉价矿物原料用来处理“三废”已成为研究热点之一。采用高岭土（包括非煤建造的和含煤建造的高岭土）成功制备出的分子筛和无机或无机-有机复合絮凝剂^{［26～28］}，可用于改善水质，处理各种生活和工业废水，吸附和清除工厂废气中的H₂S、CO₂、SO₂等气体^{［29～30］}，处理核废料^［31］等。

七、在冶金工业中的应用

高岭石粘土具有很高的耐火度，可用作冶金工业及玻璃工业的耐火材料，制作各种高温作业的砌体，如各种形状的耐火砖、绝缘砖、硅质砖、各种熔炼炉和热风炉的炉衬砖。

八、在新材料中的应用

1.高岭土有机插层材料

高岭石层间作用力较强，不含可交换性阳离子，无膨胀性，与其他层状粘土矿物相比，较难与有机化合物发生插层反应。仅有一些强极性有机小分子，如二甲基亚砜（DMSO）、甲酰胺（FA）、N-甲基甲酰胺（NMF）、脲（Urea）、联氨（hydrazine）等可以直接插入到高岭石层间。而其他有机分子则可以采用“置换插层法”，即置换预插层在高岭石层间的上述有机小分子而制备相应的有机插层复合物。大量研究表明，高岭土经过置换插层制备的高岭土-甲醇有机复合物，可以作为进一步置换插层的前驱体，具有广泛的通用性。由此可以制备出多种有机插层复合物。高岭土多次插层—去插层（脱嵌）后，具有较高的反应活性，能够轻易地插入二价碱土金属和过渡金属等，用这种方法有望制备出高活性的催化剂。

2.层柱高岭土

层柱粘土矿物（Pillared Interlayer Clay，简称PILC），也称交联粘土或层柱分子筛，是通过离子交换的方式把一些化合物插入到粘土矿物的层间域中，并形成分子级别的支柱，而制成的一类孔径大、分布规则的新型分子水平的纳米复合材料。这类材料可望应用于石油催化、精细化工、环保等领域。天津大学孔浩^［3］研究了用煤系高岭土制备层柱分子筛的方法：首先使用多种阳离子对高岭土极性层间域进行离子交换，然后使用醋酸钾作挟带剂将聚合羟基锆离子插入高岭土层间，制备了层柱高岭土。层柱高岭土对正庚烷裂化反应的催化效果表明，其初始催化活性比原土显著提高，部分与Y型分子筛性能相当；而且具有较大的比表面积和大量的网孔状构造，可以在择形催化方面获得应用。

3.高岭土制备赛隆材料

赛隆（Sialon）是由硅（Si）、铝（Al）、氧（O）、氮（N）组成的化合物，它是Si₃N₄中的Si和N被Al或（Al+M）（M为金属离子）及O置换所形成的一大类固溶体的总称。α-Sialon主晶相晶粒呈等轴状，具有很高的硬度和耐磨性。β-Sialon主晶相晶粒呈长柱状，具有较好的强度及韧性。O-Sialon以正斜方结构的Si₃N₂O为结构基础，具有很好的抗氧化性^［32］。由于Sialon材料具有优越的力学性能、耐高温性能及化学稳定性等，在冶金、航空、化工机械、医学等方面显现出很好的应用前景。在粘土矿物中，高岭土为合成Sialon材料的首选天然原料^{［33～37］}，其合成方法为将高岭土粉末与石墨粉按一定配比混合，加入一定的烧结助剂，在氮气氛中加热到1400℃以上反应生成。调节原料中的硅铝比，可得到不同种类的Sialon材料。加入锆英石、刚玉等成分，可以得到复相材料，使材料性能更加优化^{［38～41］}。

4.高岭土制备地聚物材料

地聚物材料（geopolymeric materials）是以偏高岭土、碱激发剂为主要原料，在20～120℃的低温条件下成形硬化，通过化学反应得到的具有与陶瓷性能相似的一种新材料^［42］。地聚物是由无机的硅氧四面体与铝氧四面体聚合而成沸石及类沸石相，其产物以离子键和共价键为主。地聚物兼有有机高聚物、陶瓷、水泥的特点，又不同于这些材料，它具有许多独特的材料性能，而且具有原材料丰富、工艺简单、价格低廉、节约能源等优点，可用作固封有毒化学废料和放射性元素的有效胶凝材料、建筑结构材料、阻燃耐高温建筑装饰材料、耐火保温材料等。

5.高岭土负载催化剂用于合成碳微球

富勒烯和同组的Cn，以及碳纳米管、碳纳米纤维、碳洋葱、碳微球等是碳材料中研究的热点。碳微球的合成常常需要昂贵的设备和高温高压的反应条件，而Miao^［43］等人用高岭土负载过渡元素（Fe、Co、Ni、Cu）作催化剂，采用催化化学气相沉积法（CCVD）可以低成本大规模地合成碳微球。他们将高岭土磨细过100目筛，按1∶1的比例将过渡元素的盐与高岭土加水混合成浆状，强烈搅拌10min，然后涂抹到陶瓷板或高岭土板的表面，空气中60℃下烘干。将负载催化剂的板片置于炉内，氮气保护下用乙炔（C₂H₂）气体在650℃以上催化热分解30min，即可制得高纯度的碳微球。制备的碳微球的粒径为400～2000nm，由未封闭的层间距为0.33～0.35nm的石墨层组成。这种产物在氮气氛中500℃以下具有良好的热稳定性。

6.制备其他新材料

以高岭土为原料，还可以制备莫来石复合纳米晶^{［44～45］}、聚癸二酰癸二胺（PA1010）/高岭土杂化材料^［46］、高岭土-MBT复合材料^［47］、高岭土-丙烯酰胺系超吸水性复合材料^［48］、超高分子量聚乙烯/高岭土（UHMWPE/Kaolin）复合材料^［49］、高岭土-聚丙烯酸钠高吸水性复合树脂^［50］、HDPE/高岭土复合材料^［51］、高岭土/PET纳米复合材料^［52］、丙烯酸/淀粉/高岭土复合高吸水树脂^［53］等。新材料的制备拓宽了高岭土的用途，也增加了产品的高科技含量，提高产品档次，能取得更好的经济效益。

九、含煤建造沉积高岭土的特殊应用范围

由于煤系地层沉积环境和沉积物组合的特殊性，含煤建造沉积高岭土（以下简称煤矸石）虽然属于传统意义的固体废渣，但在现代科学技术条件下却具有特殊的明显的资源性特征^［54］，除了上述提及的高岭土的用途之外，还具有其一些特殊的用途，具体表现在以下诸方面：

1.煤矸石为重要的低热值能源

煤矸石通常含煤及其他可燃有机物。这些煤及其他可燃有机物随成因差别可呈浸染状、丝带状、条带状、碎粒状、细脉状、不规则脉状、团块状或其他复杂形态分布于煤矸石内。矸石中所含的煤及其他可燃有机物除部分可进行直接破碎选煤外，还可取代其他燃料整体用于发电^［55］、供热或制作煤矸石内燃砖，并以整体低热值能源更具有资源价值和开发利用价值。

2.煤矸石是某些非金属、金属矿产资源的重要来源

因为煤系地层沉积环境的特殊性，与之相伴的非金属矿产主要有高岭土、耐火粘土、高铝粘土和硫铁矿等，部分还有膨润土、硅藻土、石墨、油页岩、海泡石、重晶石、石灰石等非金属矿产。尤以高岭土、耐火粘土、高铝粘土和硫铁矿在煤矸石内分布普遍，资源总量规模巨大，最具有资源价值的普遍性。金属矿产主要为铝土矿，其次为锰矿和铁矿。煤矸石型铝土矿资源主要为一水铝石，在全国许多地区所产煤田均有出现，尤其在河南和山西的大规模煤田呈层分布，储量集中，除可成层独立开采外，也是煤矸石的重要组成部分，具有综合利用价值。

3.煤矸石是某些高价值稀有分散元素的重要来源

某些类型煤矸石是钒、镓和锗等稀散元素的重要载体，也是这些资源的重要来源。据资料介绍，钒主要富集在石煤内，其钒储量比例是全球其他钒资源储量的5倍。我国约有40座煤矿山的煤含锗达到工业品位，而煤炭内镓的分布普遍含量很低，但其富集程度显著高于其他地质体，也是镓工业利用的主要来源。因为这些元素特殊的地球化学性质，他们往往以有机配位化合物、有机物吸附和/或粘土吸附形式富集于含煤沉积体系。研究结果表明，煤系地层内部这些元素的含量分布与铝含量具有密切的正相关关系^［56］。由此可见，除煤层外，它们还会在富含粘土、煤炭及其他有机物的煤层顶、底板和夹层富集，使得部分煤矸石具有回收利用的这些元素价值。特别是镓和锗，煤矸石为其资源来源的重要组成部分。

4.煤矸石是路基材料的重要来源

将煤矸石作为道路基层材料用于筑路工程，具有明显优势^{［57～58］}，一是对煤矸石的种类和品质没有特殊的要求，对有害成分含量的限制不严，适用于多种类型煤矸石；二是煤矸石在道路工程中的应用具有耗渣量大，无需进行特殊处理及特殊技术手段的优点，是一种有效地利用煤炭工业废料和减少环境污染的有效途径。既解决了大量用土与取土土源受限制的矛盾，又解决了煤矸石占用土地及污染环境问题，同时还降低了筑路成本，是兼具经济效益和社会效益的资源利用途径，因此，在我国产煤地区已得到广泛地应用。

5.部分煤矸石是新型肥料或土壤改良剂

国内外许多研究表明，部分类型的煤矸石含有大量的有机质和丰富的植物生长所需的微量元素（如C、Ca、Mg、Zn、Cu、稀土元素等），同时富含炭质和粘土矿物，经活化处理后可以成为携带固氮、解磷、解钾等微生物的理想原料基质和载体，用作农田肥料或土壤改良剂^{［59～60］}。施于田间可以增强土壤疏松、透气能力，改善土壤结构，提高土壤肥力和肥效，起到一定的增产效果。用煤矸石制取新型肥料或土壤改良剂，煤矸石消耗量大，有较好的经济效益，是煤矸石综合利用的发展方向之一。

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吴中区13594218582： 高岭土在石油化工中的应用 - ？
太软诃子： 一般煅烧高岭土需要经过加工制成催化剂载体再附着稀土、贵金属等功能材料,用于石油裂化催化填料,从结构上讲硬质高岭土多呈管状、高岭土纯度高,有利于制作催化剂载体.总体来讲高纯度的管状的高岭土比较适合做石油化工用煅烧高岭土制品,不论软质还是硬质的高岭土原矿只要达到上述条件就适合用,关键是看加工过程的控制,在保证孔径合格的情况下拥有较高的物理强度为上品.

吴中区13594218582： 高岭土在石油化工中的应用石油化工中用的是高岭土原土还是煅烧的高岭土?是软质的还是硬质的?还是都可以用的上?对含水量有要求吗?还有细度?原矿... - ？
太软诃子：[答案] 一般煅烧高岭土需要经过加工制成催化剂载体再附着稀土、贵金属等功能材料,用于石油裂化催化填料,从结构上讲硬质高岭土多呈管状、高岭土纯度高,有利于制作催化剂载体.总体来讲高纯度的管状的高岭土比较适合做石油化工用煅烧高岭土制品...

吴中区13594218582： 造纸中用的高岭土和滑石粉的用途. - ？
太软诃子： 高岭土和滑石粉在造纸中的主要用途是作为填料和涂布纸中的颜料. 两者均可以作为填料和颜料来使用. (一)滑石粉 滑石粉在造纸中的主要用途是用作填料,是目前国内使用得最广泛的造纸填料.它具有矿藏丰富、价格低廉、对纸张性能适...

吴中区13594218582： 论文 <高岭土开发应用研究现状》这么写?？
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吴中区13594218582： 谁知道大型钢厂用的耐火材料都有什么?怎么运做的?谢谢 我需要详细了解 十分感谢 - ？
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吴中区13594218582： 观音土有什么作用?? ？
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吴中区13594218582： 高岭土的好坏是以什么来区分的,它的判断标准是什么 - ？
太软诃子： 是以白度亮度、可塑性、结合性、粘性、烧结性、耐火性来区分的. 判断标准:一、白度亮度 白度是高岭土工艺性能的主要参数之一,纯度高的高岭土为白色.高岭土白度分自然白度和煅烧后的白度.对陶瓷原料来说,煅烧后的白度更为重要...

吴中区13594218582： 钢球在球磨机中工作情况解析？
太软诃子： 良好的可塑性和高的粘结性、优良的电绝缘性能;具有良好的抗酸溶性、很低的阳离子交换量、较好的耐火性等理化性质.因此高岭土已成为造纸、陶瓷、橡胶、化工、涂料、医药和国防等几十个行业所必需的矿物原料.最初,高岭土作为一种...

吴中区13594218582： 高岭土破碎机指哪种破碎机 - ？
太软诃子： 高岭土在其他行业中的应用,都是必须经过加工,制成细粉,才能加入其他材料中来使用.各工业部门对不同用途的高岭土都有具体的粒度和细度要求,为了满足造纸、塑料和橡胶制品等工业对高岭土雷蒙磨有较高细度的要求,就必须增加高岭土的细度,从而提高产品质量.而高岭土在开采之后,是先要需要高岭土破碎机进行破碎再通过其他设备进行深加工,力迈机械的高岭土破碎机有多重选择,根据产量不同选择速度高的破碎机就行.