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【beat365正版唯一官网选矿百科】揭秘高岭土:从泥土到高科技材料的华丽转身

发布时间: 2024-05-10
来源: beat365正版唯一官网新闻

高岭土是一种非金属矿产,是一种以高岭石族粘土矿物为主的粘土和粘土岩。因呈白色而又细腻,又称白云土。因江西省景德镇高岭村而得名。其质纯的高岭土呈洁白细腻、松软土状,具有良好的可塑性和耐火性等理化性质。其矿物成分主要由高岭石、埃洛石、水云母、伊利石、蒙脱石以及石英、长石等矿物组成。


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高岭土是自然界常见的、非常重要的一种粘土矿物,是在缺少碱金属和碱土金属的酸性介质中,由火成岩和变质岩中的长石或其他硅酸盐矿物经风化作用形成。

01
分类


土质分类

自然界中高岭土所包含的矿物主要分为粘土矿物和非粘土矿物。其中粘土矿物主要包含高岭石族矿物和少量的蒙脱石、云母和绿泥石;非粘土矿物主要包含长石、石英和招的水化物,还有一些铁矿物如赤铁矿、菱铁矿、褐铁矿等、钛矿物如金红石等和有机质如植物纤维等。决定高岭土性能的主要是粘土矿物 。


成因分类

以高岭土矿床成因为基础,根据不同成矿作用所体现的成矿地质、地理条件、矿床规模、矿体形态和赋存特征、矿石物质组分等方面的差异,《高岭土矿地质勘探规范》将中国高岭土矿床划分为三种类型、六种亚类型。

风化型:又分为风化残积亚型和风化淋积亚型;

热液蚀变型:又分为热液蚀变亚型和现代热泉蚀变亚型;

沉积型:又分为沉积和沉积-风化亚型及含煤地层中高岭石粘土岩亚型 。


工业类型

以高岭土矿床成因为基础,根据不同成矿作用所体现的成矿地质、地理条件、矿床规模、矿体形态和赋存特征、矿石物质组分等方面的差异,《高岭土矿地质勘探规范》将中国高岭土矿床划分为三种类型、六种亚类型。根据其质地、可塑性和砂质的质量分数分为三种类型:

硬质高岭土:质硬,无可塑性,粉碎细磨后具可塑性。

软质高岭土:质软,可塑性较强,砂质质量分数<50%;

砂质高岭土:质松软,可塑性较弱,砂质质量分数>50%

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02
产地


中国高岭土矿产资源排名世界前列,已探明267处矿产地,探明储量29.10亿吨,其中:我国非煤建造高岭土,资源储量居世界第五位.已探明储量14.68亿吨,主要集中分布在广东,陕西,福建,江西,湖南和江苏六省占全国总储量的84.55%;含煤建造高岭土(高岭岩)储量占世界首位,探明储量为14.42亿吨,主要分布在山西大同,怀仁,朔州,内蒙古准格尔,乌达,安徽淮北,陕西韩城等地其中以内蒙古准格尔煤田的资源最多。

国内有五大高岭土矿产地:

(1)湖南省衡阳县界牌镇矿产资源丰富。高岭土、纳长石、钾长石、石英石储量达2亿吨,现有采矿及矿产品加工企业近40家。大牌岭矿区(以高岭土矿为主)单矿蕴藏量雄居亚洲之冠达8000万吨。全镇年采矿量在50万吨以上,供应全国数百家陶瓷厂。

(2)茂名地区高岭土,茂名盆地内高岭土矿属沉积岩风化残积亚型矿床,其石英等砂质含量大于50%,故称为砂质高岭土矿。茂名高岭土从成因上说经过风化残积——搬运自磨;——再风化三个阶段,高岭土风化完全,晶片以单片状为主,粒度细。主要为造纸涂料原料。

(3)龙岩高岭土,属风化残余型高岭土矿床。由于含铁量低于0.3%,钛低于0.02%,并含有一定量低温溶剂元素(Li2O)是电瓷、高档日用、美术瓷的理想原料。

(4)苏州阳山高岭土,该矿床为热液蚀变型高岭土。质地纯净的苏州阳山泥,其化学成分十分接近高岭石的理论成分,Al2O3含量可高达39.0%左右,颜色洁白、颗粒细腻。主要用于催化剂载体及化工原料。

(5)合浦高岭土。属风化残余型高岭土矿床。主要用于建筑陶瓷原料。

(6)北方煤系高岭土。为沉积型高岭岩,主要分布于我国产煤区域,可用于建筑、涂料、油漆及造纸涂料——煤系土。

上述6大产区产量约占中国80%以上,在资源类型方面也有主要的代表性。


03
用途

高岭土用途非常广泛,主要是由于它的可塑性、粘结性、一定的干燥强度、烧结性及烧后白度等特殊性能,使其成为陶瓷生产的主要原料;洁白、柔软、高度分散性、吸附性及化学随性等优良工艺性能,使其在造纸工业上得到广泛的应用。此外,高岭土在橡胶、塑料、耐火材料、石油精炼等工业部门以及农业和国防尖端技术领域亦有广泛用途。主要用于陶瓷工业、涂料、耐火材料、造纸、油漆、橡胶、高级瓷器、电线电缆、工业塑料、化工工业填料、油墨、食品、化妆品、药品等,在油漆涂料中代替立德粉和部分钛白粉等昂贵材料。

04
加工技术

为分离高岭土中的石英、长石、云母、铁矿物、钛矿物等非粘土矿物及有机质,生产出能满足各工业领域需求的高岭土产品,除了采用重选、浮选、磁选等对高岭土进行提纯除杂外,有时还要采用化学漂白、超细剥片、煅烧、表面改性等深加工方法对高岭土进行处理。

(1)水力分级

水力分级包括螺旋分级(分离+1mm粗砂)、沉淀池分级(分离+0.053mm细砂)、水力旋流器分级(分离-0.053mm细砂)、离心分级机或小直径水力旋流器分级(用于0.002~0.010mm超细粒度分级)。

(2)高梯度磁选

利用聚磁介质产生1 600kA/m以上的磁场强度,除去高岭土中的Fe2O3和TiO2,生产造纸涂料和高级陶瓷原料。

(3)选择性絮凝

通过加入絮凝剂,选择性分离出细粒石英、黄铁矿、明矾石等杂质,生产刮刀涂布级高岭土。常用絮凝剂有六偏磷酸钠、聚丙烯酰铵、水玻璃等。

(4)化学漂白

加入保险粉等漂白剂使高岭土中褐铁矿、赤铁矿的高价铁还原为可溶性亚铁,或加入氧化剂氧化黄铁矿和染色杂质,提高高岭土白度。

(5)剥片

在剥片机中采用搅拌细介质球产生磨剥作用,使高岭土集合体颗粒分离成薄片晶体,生产粒度小于2μm含量达90%以上的刮刀涂布级高岭土。

(6)煅烧

在800~1 000℃下煅烧时,高岭土失水,物相转化,同时部分杂质挥发,提高高岭土白度和绝缘性,生产电缆和橡胶塑料填料。煅烧是煤系(硬质)高岭土必需的加工方法。

(7)表面改性

将高岭土用偶联剂等进行包敷处理,提高其在塑料橡胶中的添加量,用于处理橡胶塑料用高岭土填料。

其中磁选是一种广泛应用于选矿领域的物理选矿方法,其基本原理是利用矿物本身的磁性差异来实现分选。根据矿物被磁化的性质,磁选可分为强磁选、弱磁选、反磁选和高梯度磁选等多种类型,以满足不同矿物选矿的需求。选矿设备主要包括板式磁选机、立环高梯度磁选机、电磁浆料高梯度磁选机、低温超导磁选机等。

05
选矿应用案例

流程一:以国外某高岭土为例,该样品的主要杂质包括氧化铁、氧化钛以及硅酸铁等。在原矿中,Fe2O3和TiO2的杂质含量分别为0.89%和0.17%,而白度则达到了67.29%。

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为了有效去除这些杂质,我们确定了以下试验方案:首先,将原矿通过电磁浆料磁选机进行粗选和精选两次磁选处理,从而初步去除大部分杂质。接着,将得到的精矿进一步经过超导磁选机进行提纯,以进一步降低杂质含量,提升高岭土的品质。

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试验流程图

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由试验结果可知:原矿经电磁浆料+电磁浆料+超导磁选可得到Fe2O0.35%,白度87.52%的高岭土精矿产品。

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流程二:原矿经超导5T磁选。试验流程见图2,试验结果见表2。

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图2 选矿实验流程

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原矿经超导5T磁选,得到Fe2O3 0.40%、Al2O3 22.92%、SiO2 68.78%、TiO2 0.10%、CaO 1.90%、白度86.97%、产率为90.90%的高岭土精矿产品。

高岭土作为一种多功能的工业原料,其应用前景广阔,随着科技的不断进步和产业的持续发展,高岭土将在更多领域发挥重要作用。未来,我们期待通过更深入的研究和技术创新,进一步拓展高岭土的应用范围,实现其更高效、更可持续的利用,为人类社会的发展做出更大贡献。同时,我们也应该关注高岭土开采和加工过程中可能带来的环境问题,积极采取措施,确保高岭土资源的合理开发与生态环境的保护相协调。