高嶺土的深加工及開發(fā)應(yīng)用——以合浦縣高嶺土行業(yè)為例

廖欽榮

合浦縣工業(yè)和信息化局綜合行政執(zhí)法大隊(duì)，廣西北海 536100

1 合浦縣高嶺土基本情況

廣西第三地質(zhì)隊(duì)在合浦縣廉州鎮(zhèn)、石康鎮(zhèn)、常樂鎮(zhèn)一帶勘查高嶺土礦，累積探明花崗巖風(fēng)化殼型砂質(zhì)高嶺土資源儲量近30 000萬t，保有可采儲量居全國首位，其中：十字路礦區(qū)北風(fēng)塘礦段約6 500萬t，龐屋礦段約2 500萬t，清水礦區(qū)約15 000萬t，常樂新屋面礦區(qū)5 900萬t。以上均屬特大型礦床，而且礦區(qū)的高嶺資源保護(hù)完好，這在國內(nèi)的特大型礦區(qū)中實(shí)屬罕見，為高嶺土產(chǎn)業(yè)的發(fā)展留下了廣闊的空間。如果按每年開采500萬t計(jì)算，可供開采60年。合浦高嶺土屬花崗巖風(fēng)化殼型砂質(zhì)高嶺土，礦石中礦物成簡單，淘洗率高，有害雜質(zhì)低，高嶺石粒度微細(xì)，晶形理想，品質(zhì)優(yōu)良，具有良好的選礦性能，原礦經(jīng)選礦加工的生產(chǎn)高嶺土系列產(chǎn)品，可廣泛用于造紙、化工、油漆、涂料、橡膠、醫(yī)藥和陶瓷。

2 高嶺土的深加工方法

2.1 微細(xì)加工

目前，進(jìn)行微細(xì)加工的形式主要有機(jī)械式超細(xì)粉與氣流式超細(xì)粉碎。

第一，機(jī)械式超細(xì)粉碎。此種精細(xì)加工方式主要是依靠機(jī)械設(shè)備的高速旋轉(zhuǎn)粉碎體（例如，高速旋轉(zhuǎn)的粉碎錘頭、齒盤上的齒柱以及粉碎葉輪上的葉片等等）將其打碎處理。機(jī)械高速旋轉(zhuǎn)時，高嶺土?xí)陔x心力的作用下四處分散，高速旋轉(zhuǎn)的粉碎體和會這些高嶺土粗礦粒相碰撞，并將其擊碎，或者讓這些不同的粗礦粒之間相互碰撞、擊碎。常見的機(jī)械式超細(xì)粉碎設(shè)備主要有以下幾個類型：高速粉碎機(jī)、振動磨攪拌磨機(jī)、膠體磨機(jī)、擠壓磨機(jī)以及懸輥式粉碎機(jī)等等；

第二，氣流式超細(xì)粉碎。此種精細(xì)加工方式主要是依賴過熱蒸汽或者壓縮空氣等高速氣流是高嶺土在氣流的沖擊作用之下相互碰撞、剪切以及摩擦等，最終實(shí)現(xiàn)高嶺土的粉碎處理。由于此種加工方式具有非常高的超微粉碎效果，因而獲得非常廣泛地應(yīng)用。一般情況下，利用氣流式超細(xì)粉碎設(shè)備對高嶺土進(jìn)行加工，其產(chǎn)品粒度通常不會高于5μm；而且，如果經(jīng)過事先的磨礦處理，再利用氣流式超細(xì)粉碎設(shè)備對其進(jìn)行加工的話，則其產(chǎn)品粒度通常會低于1μm。除了具有較小的產(chǎn)品粒度這個優(yōu)點(diǎn)之外，經(jīng)過氣流式超細(xì)粉碎加工的高嶺土產(chǎn)品形態(tài)完整、表面光滑，而且還具有很好的分散性、較高的純度以及較大的活性。常見的氣流式超細(xì)粉碎設(shè)備主要有以下幾個類型：循環(huán)管式、沸騰床式以及扁平式等等。

2.2 精細(xì)提純

第一，氧化還原漂白提純法。高嶺土礦物中有害的著色雜質(zhì)較多。因?yàn)橥ㄟ^煅燒等方法能夠簡便去除有機(jī)質(zhì)，因此煅燒法應(yīng)用較多。氧化還原漂白法在粘土礦漂白提純中占有重要的地位[1]；

第二，高溫煅燒提純法。高嶺土尤其是煤系高嶺土當(dāng)中含有較多是有機(jī)質(zhì)或者碳，因此會導(dǎo)致高嶺土呈現(xiàn)為黑色；次生堆積變質(zhì)型高嶺土由于其發(fā)育特點(diǎn)，也會在顯色有機(jī)物質(zhì)的作用受到影響。化學(xué)氧化法雖然可以漂白，但是煅燒處理依然是直接有效、方便簡單的處理方法，并且對高嶺土沒有任何污染。通過煅燒除了能夠去除高嶺土當(dāng)中原本含有的有機(jī)物、提高其白度和純度之外，還可以對高嶺土性能起到改善的作用。

2.3 高嶺土表面改性

粘土礦的改性是按工業(yè)應(yīng)用的需要，選擇適當(dāng)處理方法，有目地的改善礦物的理化性能，以提高其使用價(jià)值或開拓新的應(yīng)用領(lǐng)域[2]。粘土礦的改性主要有化學(xué)改性和熱處理改性兩種，其中熱處理改性更為重要。

2.4 高嶺土的納米級深加工

納米級深加工是高嶺土深加工的發(fā)展方向。對于高嶺土粉體制備來講，通過有機(jī)物插層，再對其進(jìn)行機(jī)械研磨，最后去除有機(jī)物，即可得到亞微米級至納米級的高嶺土粉體[3]。對于制備納米高嶺土復(fù)合材料來講，通過有機(jī)高分子取代插入高嶺土層間的有機(jī)小分子，而與高嶺土形成復(fù)合物，此時復(fù)合物中的高嶺土經(jīng)過剝離作用可達(dá)到納米級[4]。

3 高嶺土的開發(fā)應(yīng)用

高嶺土具有非常廣發(fā)的開發(fā)應(yīng)用空間，就目前的情況來看，其開發(fā)應(yīng)用的主要領(lǐng)域包括很多，具體見表1。

表1 高嶺土的開發(fā)應(yīng)用情況明細(xì)表[5]

4 結(jié)論

總體看來，高嶺土具有非常廣泛的應(yīng)用范圍，而各種深加工的技術(shù)也比較成熟穩(wěn)定。面對合浦縣高嶺土加工技術(shù)含量少、產(chǎn)品檔次低的問題，必須盡快告別粗加工產(chǎn)品時代，加大深加工產(chǎn)品的開發(fā)力度。

[1]A.C.Dillon，M.J.Heben. Hydrogen storage using carbon adsorbents: past，present and future[J].Applied Physics A Materials Science & Processing，2001，72(2)：105-106.

[2]邢楠，侯云芬，杜小滿.偏高嶺土對水泥及混凝土強(qiáng)度的影響.混凝土低碳技術(shù)與高性能混凝土——混凝土低碳技術(shù)國際學(xué)術(shù)研討會暨第九屆全國高性能混凝土學(xué)術(shù)研討會論文選編，2010：201-202.

[3]G.Wu，S.Asai，M.Sumita，T.Hattori，R.Higuchi，J.Washiyama.Estimation of flocculation structure in filled polymer composites by dynamic rheological measurements[J].Colloid & Polymer Science，2000，278(3)：118-119.

[4]亓春英，劉星，周躍飛.高嶺土的綜合利用與發(fā)展前景[J].昆明理工大學(xué)學(xué)報(bào)(理工版)，2003(2)：205-206.