高岭土(Kaoline)
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发布时间：2022-04-26 00:10
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时间：2023-07-12 08:35
一、概述
高岭土是一种以高岭石族粘土矿物为主的粘土或粘土岩。高岭石族粘土矿物包括高岭石、埃洛石、地开石、珍珠陶土等。高岭土的矿石类型按外貌可分为土状高岭土和块状高岭土。按主要粘土矿物成分分为高岭石块状高岭土和埃洛石块状高岭土。按其质地、塑性和砂质含量分为三种，即硬质高岭土：质硬、无可塑性，细磨后具可塑性；软质高岭土：质软、可塑性较强，砂质含量小于50%；砂质高岭土：质松散、可塑性弱，砂质含量大于50%。高岭土因具有许多优良的工艺性能，广泛用于造纸、陶瓷、橡胶、塑料、耐火材料和化工、农药、医药、纺织、石油、建材、国防等领域。
二、矿物性质
高岭石的化学式为Al4［Si4O10］（OH）8，理论化学成分为：Al2O339.5%，SiO246.54%，H2O 13.96%。单斜或三斜晶系，粒度细小，通常在0.2～5μm之间。纯净者呈白色，光泽暗淡，土状光泽或无光泽，硬度接近于1。易成粉末，潮湿时具可塑性，密度2.6g/cm3左右。通常，高岭石粒度分布在2～0.25μm之间；埃洛石2～0.062μm之间；蒙脱石为2～0.25μm和0.125～ ＜0.062μm两级；水云母在各粒级均有分布。Fe2O3、TiO2、MnO、有机质及稀有元素对高岭土的白度有影响。高岭土泥浆性能稳定、粒度细、悬浮性能好，细度、厚比系数越高（即径厚比），触变性越大。高岭土的离子交换性与矿物的种类有关。一般阳离子交换容量3～15 m mol，阴离子交换容量为7～20 m mol。按照可塑性指数，高岭土及其泥料的可塑性分强塑性（＞15）、中塑性（7～15）、弱塑性（1～7）、非塑性（＜1）四个级别。高岭土的耐火度一般为1700℃，属于一般耐火粘土，优质高岭土耐火度达1800℃。
三、用途
高岭土以其洁白的基色，高度的分散性和可塑性，很高的电阻和耐火度，良好的吸附性、烧结性、离子交换性和物化稳定性，广泛应用于许多工业部门，成为国民经济中的重要矿产资源之一。
1）陶瓷工业：由于高岭土的可塑性、黏结性、悬浮性和结合能力，陶瓷泥坯有利于车坯及注浆，便于成形。
2）造纸工业：用作涂料和填料，可以提高纸张的覆盖性能、涂布光泽性能，增加纸张的白度、不透明度、光滑度及印刷适应性。
3）耐火材料工业：用来生产耐火材料，其制品具有抵抗高温不变形的能力。
4）橡胶工业：用作填料，可提高橡胶制品的机械强度，增强耐磨性和化学稳定性，延缓橡胶的硬化时间。
5）油漆工业：主要用作充填物和色料替代物。
6）塑料工业：作为填料使产品表面光滑、减少热裂和收缩，有利于抛光、尺寸的精确度、耐化学腐蚀性等。
7）搪瓷工业：在珐琅釉中加入高岭土，使珐琅釉层经煅烧后与铁质坯体牢固结合。
8）环境方面：可用于化工和生活用水的过滤，去除水中重金属阳离子污染物，吸附废水中的NH3--N、
等。同时还可用于大气污染的净化和土壤的自净。
9）制造池窑玻璃纤维：含铁低的高岭土用于玻璃纤维制造业，提供铝和硅的来源，还能使其光泽黯淡。
10）其他用途：高岭土还可用于生产白水泥、聚合铝，低铁、硫的高岭土可在催化剂生产中应用。此外，在化肥、农药、化妆品等方面有广泛的应用。
四、地质特征
高岭土矿床广泛分布于热液蚀变、风化和沉积的岩石中。根据高岭土矿床的成矿地质特征和成矿作用，高岭土矿床一般划分为风化型、热液蚀变型和沉积型。
（一）风化型高岭土矿床
分风化残积型高岭土矿床和风化淋积型高岭土矿床两个亚类。
1.风化残积型高岭土矿床
风化残积型高岭土，是富含铝硅酸盐矿物的岩石经强烈的化学风化作用，在原地残积而成的。矿体呈帽状、似层状、槽状、透镜状、囊状、楔状、脉状等，产于潜水滞流带上部。矿床具有明显的垂直分带，自上而下包括全风化带、半风化带、微风化带至新鲜岩石。湖南衡阳界牌高岭土矿床是该类型的典型矿床。
湖南衡阳界牌高岭土矿床处在衡阳县与衡山县交界的地区，位于燕山早期白石峰二云母花岗岩与前震旦系板溪群五强溪组凝灰质板岩、泥质粉砂岩的接触带上，见有条纹条带状钠化混合岩、绢云母斜长片麻岩、白云母片岩、石英钠长岩，并有伟晶岩脉穿插，这些遭受了蚀变的岩石，又遭受了强烈的风化，具有明显的风化壳垂直分带，形成了巨大的高岭土矿床。高岭土主要是母岩中各种长石经风化的高岭土化的产物，部分是由白云母转化而成的。矿物成分以高岭石、埃洛石、伊利石为主。矿体呈似层状产出，走向北东，倾向北西，倾角30°～40°。矿体厚度为25～30 m，沿倾向延伸70～150 m。逐渐呈楔形尖灭。底板为钠化混合岩，顶板为石英岩。矿体内常见板岩、千枚岩、片岩等残留体。优质界牌高岭土的化学成分见表2-40-1。
表2-40-1 优质界牌高岭土化学成分（wB/%）
2.风化淋积型高岭土矿床
该类矿床是地下水垂直渗透或沿成矿原岩与下伏灰岩之间侵入，成矿原岩在硫酸的参与下分解，粘土矿物淋积在灰岩的溶蚀空洞内而成的。矿体一般具有明显的垂直分带现象，自上而下大致分为：铁帽和杂色高岭土带；白色致密块状高岭土带；黑白相间的条纹状高岭土带；劣质高岭土带，通常很薄。四川叙永埃洛石矿床是该类型的典型矿床。
四川叙永埃洛石矿床分布在四川台向斜南缘的叙永台凹内，矿体产于龙潭煤系与茅口灰岩之间的不整合面上。矿区内构造主要以平缓的复式背斜为主。埃洛石矿主要分布在背斜轴部和翼部的抬升部位，常出现在海拔较高的山腰。单个矿体为巢状、鸡窝状、漏斗状等，形态复杂。单个矿体面积一般为数平方米或数十平方米，厚度变化大，一般0～3m。龙潭组含黄铁矿高岭石粘土岩是主要的成矿物质来源。埃洛石主要分布在风化淋积剖面的下部，矿石主要为白色，其次为浅蓝色、黄白色、黄棕色及杂色。黄棕色矿石主要分布在矿体上部，白色或浅蓝色矿石在下部，常呈似层状，矿体底部常为黑色或黑白相间的矿石。矿石的主要矿物成分为埃洛石。矿床的风化淋积剖面，自上而下可划分为5个带：弱风化淋滤带、淋滤氧化带、淋滤淀积带、淋滤脱硅带和灰岩风化溶蚀带。
（二）热液蚀变型高岭土矿床
该类矿床与火山活动关系密切，形成矿床的原岩一般为酸性火山岩和火山碎屑岩。矿体大致顺层分布，产于硅化高岭土化带中，呈似层状、层状及透镜状产出，产状与蚀变带一致。江苏苏州观山高岭土矿是该类型的典型矿床。
江苏苏州观山高岭土矿床位于扬子拗陷太湖隆起湖州-苏州断块的东缘、木犊短向斜与谭东-光福-通安断裂北东延伸的交界处。区内出露二叠系孤峰组-龙潭组砂页岩、二叠系长兴组-三叠系青龙群灰岩、侏罗系龙王山组火山岩和青龙群-长兴组灰岩。矿区断裂发育，有火成岩脉穿插。矿区内中、低温热液蚀变活动普遍，主要与火山活动后期的热液活动有关，晚期岩脉侵入又有叠加蚀变作用，形成各种蚀变矿物组合：①大理岩化带位于矿体下部，多为矿体的底板。②菱铁矿化带呈孤立的透镜体断续产于大理岩化带与高岭土化带之间，地表处常为褐铁矿。③高岭土化带呈不规则的似层状、透镜状或脉状产出，厚度平均为20 m。主要矿物为高岭石和埃洛石。④明矾石化带常呈断续的似层状或透镜状，主要矿物为明矾石，含高岭石、埃洛石、黄铁矿和石英。⑤绢云母硅化带为矿体的顶板，矿物以次生石英为主，绢云母次之，伴有少量黄铁矿、明矾石。该带下部绢云母有所增多，并有少量高岭石。
（三）沉积型高岭土矿床
按沉积建造类型又可分为碎屑建造沉积型、含煤建造沉积型两个亚类。
1.碎屑建造沉积型高岭土矿床
矿石类型分为软质粘土和砂性高岭土，前者含砂量低，晶片呈破裂状，矿层透水性差，铁质不易淋滤迁移。如广东清源、吉林水曲柳的高岭土矿床属此类，大部作耐火粘土使用。后者大都是含高岭土的长石、石英砂层或砂砾层。透水性好，沉积于盆地之后，又遭受了进一步的风化淋滤。若有腐殖质造成的酸性还原环境，则可生成结晶度好的片状高岭石，含铁、钛低，白度高，是优质的造纸涂料。广东茂名、广西合浦的高岭土矿床属此类。现以广东茂名高岭土矿床为例叙述如下。
广东茂名高岭土矿位于茂名市北郊。产于古近纪-新近纪盆地内。盆地下部为古近系油柑窝组，为一套砂砾岩、砂岩和油页岩沉积，夹褐煤和泥质薄层。其上为新近系中新统黄牛岭组，为一套砂砾岩、砂岩、砂质粘土夹泥岩沉积，其下部是主要的高岭土含矿层。再上为中新统老虎岭组，是一套砂砾岩、泥岩和粘土沉积，其下部含高岭土矿层。高岭土矿层呈层状、似层状产出。含矿层岩性为含砾长石石英砂岩，长石大部分已转变为高岭石，矿石结构松散。矿物以石英和高岭石为主，仅含少量伊利石。原矿中高岭石含量较低，占20%～40%，石英含量占50%～80%。矿床的成矿物质来源是盆地周围的片麻岩、混合岩、花岗岩及酸性火山岩，在古近纪、新近纪湿热的气候条件下，遭受强烈风化而形成。
2.含煤建造沉积型高岭土矿床
是在含煤岩系中由沉积作用形成的高岭土矿床。在我国是一种重要的高岭土类型，广泛分布于辽宁太子河流域和辽东半岛南部，以及广大的华北平原和华东地区的各煤盆地内，占全国各类粘土总量的2/3。高岭土在层位上具有广泛的对比性，与我国各个成煤时代的地层关系密切，常与耐火粘土、铝土矿共生。
典型矿床为大同含煤建造沉积型高岭土矿床，为沉积成岩所形成的硬质高岭土矿床。矿区位于山西省大同市西南，呈北东—南西向分布，面积约2000km2，构造位置属云岗-平鲁构造盆地。含矿岩系是石炭系上统的太原组，其次是二叠系下统山西组。高岭石矿层与煤层紧密共生。太原组分布着9层煤，其间夹有11层高岭土。其中4号矿层在北部的同家梁、口泉一带最为发育，单层厚度一般近1 m，最大厚度可达2 m，矿石为粗晶和细晶高岭岩，层位稳定，质量好；5号矿层在煤田中部峙峰山至鹅毛口一带发育，平均厚度2.25 m，矿石为深灰到黑色的胶状高岭岩，常含少量一水软铝石；6号矿层质量好，层位、厚度稳定，分布面积广，从山阴、马营、怀仁、峙峰山、吴家窑直至大同口泉一带均有发现，为本区主要的制瓷高岭土矿层，矿层分两层，上层为细晶高岭石岩，下层为粗晶高岭岩，单层厚度为0.2～0.5 m；8号矿层广泛分布于全区，矿石为胶状高岭石，平均厚度0.34 m，矿石质量好；其余矿层经济意义不大。矿石自然类型可分粗晶高岭岩、细晶高岭岩、隐晶质及隐晶质含一水铝石的高岭岩、碎屑状高岭岩4种。矿石化学成分为硅低铝高型。
五、矿床分布
中国高岭土分布广泛，遍布全国6大区21个省（区、市），成矿时代有70%形成于中、新生代。广东省是探明高岭土储量最多的省，其次为陕西、福建、江西、广西、湖南和江苏，其他有高岭土储量的省区有河北、山西、内蒙古、辽宁、吉林、浙江、安徽、山东、河南、湖北、海南、四川、贵州和云南。主要矿区分布见图2-40-1。
图2-40-1 中国主要高岭土矿区分布示意图
风化残积型高岭土矿床在南方广泛分布。成矿时代较新，主要形成于新近纪上新世—第四纪，风化淋积型高岭土矿床产于二叠系乐平统龙潭煤系和早二叠世阳新统茅口灰岩的岩溶侵蚀面之间。热液蚀变型高岭土矿床在东部主要与中生代中—晚期火山活动有关。大多数矿床赋存于侏罗系上统的火山岩中。碎屑建造沉积型高岭土矿床多属古近纪、新近纪或第四纪河、湖、海湾沉积，它们多沉积于断陷盆地、河谷洼地或邻近的海湾。含煤建造沉积型高岭土矿床分布在石炭纪—二叠纪煤系地层中。
六、可供资源
截止2005年底，全国共有高岭土矿产地232处，主要集中在广东、陕西、福建、广西、江西、湖南、江苏等省区。全国查明资源储量182995×104t，其中广东省查明资源储量占全国查明资源储量的29.63%；陕西查明资源储量占全国查明资源储量的24.54%；福建查明资源储量占全国查明资源储量的10.96%；广西查明资源储量占全国查明资源储量的7.83%。我国主要高岭土矿区高岭土查明资源储量分布情况见表2-40-2。
表2-40-2 中国主要高岭土矿区查明资源储量的分布
（据国土资源部《全国矿产资源储量通报》，2005）
