高冷土是什么材料

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什么是高岭土
地球上的矿产,主要分为能源矿产、金属矿产和非金属矿产三种类型.高岭土是一种重要的非金属矿产,与云母、石英、碳酸钙并称为四大非金属矿.
高岭土主要由小于2个微米的微小片状、管状、叠片状等高岭石簇矿物(高岭石、地开石、珍珠石、埃洛石等)组成,理想的化学式为AL2O3-2SiO2-2H2O,其主要矿物成分是高岭石和多水高岭石,除高岭石簇矿物外,还有蒙脱石、伊利石、叶腊石、石英和长石等其它矿物伴生.高岭土的化学成分中含有大量的AL2O3、SiO2和少量的Fe2O3、TiO2以及微量的K2O、Na2O、CaO和MgO等.
中国是世界上最早发现和利用高岭土的国家.远在3000年前的商代所出现的刻纹白陶,就是以高岭土制成.江西景德镇生产的瓷器名扬中外,历来有"白如玉、明如镜、薄如纸、声如罄"的美誉.现在国际上通用的高岭土学名--Kaolin,就是来源于景德镇东郊的高岭村边的高岭山.
据史料记载,法国传教士昂特柯莱,在1712年一份著名的书简中向欧洲专门介绍过高岭山上瓷土的特点,该文对全世界的瓷器制造业产生过深远的影响,于是高岭土在欧洲逐渐得名,并成为该类瓷土在国际上的通用名词.
高岭土的特性和用途
质纯的高岭土具有白度高、质软、易分散悬浮于水中、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.有报道称,日本还有将高岭土用于代替钢铁制造切削刀具、车床钻头和内燃机外壳等方面应用.特别是最近几年,现代科学技术飞速发展,使得高岭土的应用领域更加广泛,一些高新技术领域开始大量运用高岭土作为新材料,甚至原子反应堆、航天飞机和宇宙飞船的耐高温瓷器部件,也用高岭土制成.
目前,全球高岭土总产量约为4000万吨(该数据属于简单的国与国产量的相加,其中没有统计原矿的贸易量,包含较多的重复计算),其中精制土约为2350万吨.造纸工业是精制高岭土最大的消费部门,约占高岭土总消费量的60%.据加拿大Temanex咨询公司提供的数据,2000年全球纸和纸板总产量约为31900万吨,全球造纸涂料用高岭土总用量为约1360万吨.
高岭土在造纸工业的应用十分广泛.主要有两个领域,一个是在造纸(或称抄纸)过程中使用的填料,另一个是在表面涂布过程中使用的颜料.对于一般文化纸,填料量占纸重量的10-20%.对于涂布纸和纸板(主要包括轻量涂布纸、铜版纸和涂布纸板),除了需要填料外,还需要颜料,填、颜料用的高岭土所占比重为纸重的20-35%.高岭土应用于造纸,能够给予纸张良好的覆盖性能和良好的涂布光泽性能,还能增加纸张的白度、不透明度,光滑度及印刷适性,极大改善纸张的质量.
高岭土的分类
自然产出的高岭土矿石,根据其质量、可塑性和砂质(石英、长石、云母等矿物粒径>50微米)的含量,可划分为煤系高岭土、软质高岭土和砂质高岭土三种类型.
不同的资源秉性,基本决定了该资源可适合发展的产业方向.一般来说,国内的煤系高岭土(硬质高岭土),比较适合开发为煅烧高岭土,主要应用于各种用途的填料方面.煅烧高岭土由于白度较高,在造纸方面也有应用,且多为生产高档铜版纸,价格昂贵(4000元/吨左右).但由于煅烧土主要是增加白度,一般不单独使用,在造纸中用量较水洗土为少.非含煤高岭土(软质高岭土和沙质高岭土),主要应用于造纸涂料和陶瓷行业方面.非煤系高岭土的晶体结构上主要分为单片状(径厚比为8：1)、管状和叠片状.
其中：以茂名盆地为代表的单片状结构高岭土(石)经简单工艺处理即可直接应用于造纸涂料,加工成本相对稍低,附加值较高；以福建龙岩为代表的管状结构高岭土(石)可应用于陶瓷材料、耐火材料；以广西合浦、湛江廉江为代表的叠片状高岭土(石)属风化不完全(形象而言即十月怀胎不足,早产儿),先天不足,但经剥片处理,也可用于造纸,成本相对茂名土稍高.而且,据专家分析,天然品质的局限性,使得合浦土的粘浓度较低,在目前技术条件下,还无法加工后用于高档造纸涂料.
应当指出的是,这种用途上的分工也不是绝对的.随着技术的进步,高岭土资源天然秉赋上的差异,是可以通过技术的进步来抹平的.当然,技术的可能和可行是完全不同的两种概念,技术的可行还不能代表工业应用价值.在工业上的实际应用,存在性能价格比问题,成本必须有优势才有应用价值.目前这种用途上的相对区分,是以现有技术为前提的.这也是我们茂名高岭土在目前占有优势的重要原因.
世界主要高岭土生产国资源情况
目前我国高岭土矿点有700多处,对200处矿点探明储量为30亿吨,矿点较为分散.其中煤系高岭土16.7亿吨,主要分布在我国北方的东北、西北的石炭一二叠纪煤系中,以煤层中夹矸、顶底板或单独矿层形式存在.
我国是产煤大国,基本上大型煤矿都伴生有煤系高岭土,因而煤系高岭土储量十分丰富.非煤系高岭土1996年探明工业储量14.32亿吨.
与其它非金属资源相比,高岭土不属于我国的优势资源,如按人均算则更为短缺.而且我国高岭土资源的分布比较分散,品位不高,大多数为煤系高岭土(国外很少),需要经过煅烧或改性,用于造纸涂布有天然的局限性.
而且煤系高岭土由于属于煤的伴生矿,难以大规模开采利用.在我国,非煤系高岭土与煤系高岭土储量相当,但绝大多数为管状高岭土,粘度大,不能用于造纸涂布.
据目前所了解资料,只有广东、广西、河北沙河的高岭土资源可以开发用于造纸涂料,因此资源十分宝贵.河北沙河在90年代中后期曾在国内造纸涂料市场与茂名高岭土有过激烈竞争,但目前已经由于资源不足,逐渐萎缩.