高嶺土

高嶺土（Kaolin, China   clay），也稱斑脫石、膨土巖、瓷土、觀音土、白鱔泥、甘土、皂土、陶土、白泥、白石脂是一種主要由高嶺石礦物組成的粘土或礦石，因其最早發(fā)現于中國江西省景德鎮(zhèn)市高嶺村而得名。關于高嶺土的概念有兩種觀點一種是高嶺土是以高嶺石礦物為主的粘土巖；第二，高嶺土是一種巖石，其特點是高嶺石礦物的有用含量。法國傳教士Entrecolles在高陵村得到高嶺土，并送回法國，稱之為“高嶺土”，英文名Kaolin。

高嶺土純的時候多呈暗沉白色細膩，含雜質時可呈灰色、黃、褐等顏色。其外觀可以是松散的土塊，也可以是密實的巖石塊。其密度在2.54～2.60g/Cm，熔點約為1785℃，莫氏硬度為1-2.5。高嶺土具有良好的分散性、粘結性、電絕緣性、離子交換和高耐火性。通常，高嶺土的化學成分是：SiO2、Al2O3、Fe2O3、TiO2、K2O Na2O）等。

世界上已探明的高嶺土儲量約為262.66億噸，主要在亞洲、歐洲、北美南美和大洋洲。高嶺土可用于陶瓷、耐火材料、橡膠、造紙、油漆、水泥、石油、化工、化妝品等方面。高嶺土開采對環(huán)境的影響主要是粉塵、噪音和破壞植被等。

礦物組成

高嶺土主要由高嶺石類粘土礦物組成，其主要化學成分是水合硅酸鋁。高嶺石礦物是珍珠陶土(又稱珍珠陶土)地開石(又稱迪開石、迪凱石)高嶺石、埃洛石(舊稱多水高嶺石、敘永石)四種層狀硅酸鹽礦物，以高嶺石和埃洛石為主。珍珠石、地開石、高嶺石的化學分子式為：Al4[Si4O10]OH)它們是一種多邊形。埃洛石是一種含有層間水的高嶺石，其化學式為：Al4[Si4O10]OH)8.2H2O。通常，高嶺土的化學成分是：SiO243%77%Al2O316%39%Fe2O30.06%3.15%TiO20.03%7%K2O Na2O）01%7%，燒失量2.5%18%

物理特征

高嶺土純的時候多呈暗沉白色細膩，含雜質時可呈灰色、黃、褐等顏色。高嶺土的外觀受成因影響很大，可以是松散的土塊，也可以是致密的巖塊。其密度在2.54～2.60 g/Cm，熔點約為1785℃，莫氏硬度為1-2.5。高嶺土質軟，易分散懸浮于水中，粘結性好、電絕緣性、離子交換性和耐火性高，可塑性好，土壤濕潤（含水量20-35%可成型為各種形狀而不斷裂，干燥后可長時間保持不變。

結構特征

電鏡下高嶺石為假六方，集合體呈書狀或蠕蟲狀；埃洛石為管狀。高嶺土的晶格有兩個原子層，一個是八面體配位氧化鋁層，另一個是四面體配位二氧化硅層。八面體層的分子式是al(OH)6，其結構類似于三水鋁石，一高一低兩個羥基將鋁原子相互隔開。四面體層的硅原子與四個氧原子的距離相等，四面體的定向尖端面向氧化鋁層并與其共享一個氧原子。下圖顯示了這種結構。晶體通過一個四面體層中的氧原子和下一個八面體層中的羥基之間的氫鍵由連續(xù)的層組成。

當高嶺土加熱到450℃時-550℃時會發(fā)生脫水反應，首先被除去的是位于八面體外的結合力較弱的表面羥基，即首先被除去的是[Al2(OH)4]5-結構單元中的兩個羥基形成五配體，進一步脫羥基后會形成五配體[AlO4]四面體結構，形成高領地。550℃、650℃煅燒時，脫羥基速率緩慢，八面體結構畸變；當溫度超過950℃時，八面體晶體結構崩潰。

高嶺土礦床的成因可歸納為以下幾種類型：中低溫熱液蝕變高嶺土礦床；風化殘余高嶺土礦床；風化殘積高嶺土礦床；沉積高嶺土礦床。高嶺土礦床的形成一般需要一定量的成礦原巖作為物質基礎，以及適宜的地質和物理化學條件。

有兩種類型的成礦原巖一種是可以就地轉化為高嶺土礦床的巖石；其次，能產生或已經含有大量高嶺石粘土的礦物，可以在異地形成高嶺土礦床。適合高嶺土礦化的物理和化學條件包括理想溫度、壓力條件已達到pH值。高嶺土礦床形成的溫度不應超過350℃，壓力應低于中等如果溫度和壓力過高，就會形成其他無水或少水的礦物。在酸性條件下，長石和云母分解，堿金屬和堿土金屬溶解，適合高嶺土礦床的形成。高嶺土礦床的類型取決于地質環(huán)境和成礦條件

世界上高陵土壤資源極其豐富，分布在五大洲60多個國家和地區(qū)，但主要集中在亞洲、歐洲、在南北美洲和大洋洲，世界上已探明的高嶺土儲量約為262.66億噸。儲量大的地區(qū)是美國佐治亞州、巴西 南亞馬遜盆地、英格蘭的康沃爾和德文郡、中國的東南部等。在所有國家中，美國高嶺土儲量居世界第一，主要分布在格魯吉亞、亞拉巴馬州、南卡羅來納州加利福尼亞州阿肯色州、佛羅里達州、北卡羅來納州和得克薩斯州等。其中，格魯吉亞高嶺土礦床是世界上最大的高嶺土礦床，儲量達79億噸。中國已探明的高嶺土儲量為19.14億噸，居世界第二。英國 美國高嶺土儲量為18.15億噸，主要分布在康沃爾半島。巴西 美國高嶺土儲量為13億噸，主要集中在亞馬遜盆地。上述四個國家也是世界高嶺土出口大國。

在世界范圍內，高嶺土生產相對集中，主要生產商是國有企業(yè)：中國、印度、烏茲別克斯坦、美國、捷克、伊朗、土耳其、巴西等。2022年，全球高嶺土產量為4800萬噸，其中72.9%來自世界前十一個國家。高嶺土產量最高國家是中國和印度，產量各為840萬噸。烏茲別克斯坦、美國、捷克、伊朗、土耳其、巴西等國產量也超過100萬噸。

高嶺土可用于陶瓷、耐火材料、橡膠、造紙、油漆、水泥、石油、化工等方面。

陶瓷工業(yè)

高嶺土是陶瓷工業(yè)的主要原料，不僅可用于陶瓷坯料，還可用于陶瓷釉料。日用瓷方面，高嶺土可以用來做杯子、盤、碗、勺等；在建筑陶瓷中，可以制作釉面磚、衛(wèi)生瓷等；在工業(yè)陶瓷方面，可以用來制作高壓電瓷的瓷瓶、瓷串等低壓電瓷接觸器開關、熔斷器等。

耐火材料

高嶺土可用作冶金工業(yè)和高級玻璃制造業(yè)的耐火材料。在冶金工業(yè)中，高嶺土可以用來制造耐火磚、高鎂鋁磚、優(yōu)質高嶺土也是制造莫來石耐火材料的原料。高嶺土可用于各種坩堝中，在先進的玻璃制造業(yè)中替代昂貴的金屬坩堝。

造紙工業(yè)

每年生產的高嶺土有相當一部分用于造紙工業(yè)，可用于紙張的填充和涂布。當用于填充時，高嶺土與纖維素纖維混合以形成紙體并賦予紙體顏色、不透明度和印刷適性。在涂布中，高嶺土與粘合劑一起涂布在紙張表面，以提供光澤、顏色、高不透明度和更好的印刷適應性。為涂覆而制備的高嶺土顆粒的直徑小于2微米。

橡膠、塑料工業(yè)

橡膠工業(yè)也需要大量高嶺土。片晶狀的、高白度、高細度的高嶺土可用作橡膠填料，以提高橡膠的性能，如機械強度、耐磨性、化學穩(wěn)定性等。同時，加入高嶺土也可以降低橡膠的成本，但高嶺土在橡膠中的含量一定要合適，一般為10-12%高嶺土作為塑料添加劑可以使塑料表面光滑，有利于拋光，抗化學腐蝕，使塑料更耐用。

水泥、石油、化工

天然白度適中煅燒白度在80以上的高嶺土可用作白水泥的粘結劑、增白劑和填充劑。這種水泥可用于高檔建筑的室內裝修。高嶺土可用作石油鉆井泥漿的成分，也可用于人工制造分子篩。各種分子篩可廣泛應用于化學工業(yè)、石油精煉、催化等方面。

化妝品、醫(yī)藥領域

煅燒高嶺土可用作化妝品添加劑，可增強化妝品的吸油性和吸水性，提高化妝品與皮膚的親和力，增強化妝品的保濕能力。高嶺土常與滑石一起用于化妝品中，可以改善滑石的缺點，增強其性能?；瘖y品粉末中使用高嶺土可以提高其吸收能力，從而消除皮膚反射；高嶺土由于密度高，也能很好地控制化妝粉的膨脹性；與滑石相比，高嶺土可以提高化妝粉的皮膚附著力。然而，由于高嶺土缺乏潤滑性，高嶺土在化妝品粉末中的比例一般不會超過30%高嶺土還可以混入保濕霜和美容面膜中，增加舒適度。此外，高嶺土還可以作為保濕清潔面膜和按摩精油的載體。煅燒高嶺土應用于醫(yī)藥領域，主要作為藥物片劑的載體和助劑在國內，用量很少，主要靠進口。

尖端產業(yè)和其他領域

優(yōu)質高嶺土是尖端工業(yè)的重要原料。它可以用作制造原子反應堆的原料、噴射燃燒室用耐高溫復合材料。此外，高嶺土能透過紅外光，具有機械強度高抗熱震性好等優(yōu)點，因此可用于制作各種紅外線、具有遠紅外輻射的陶瓷元件。

高嶺土也用作涂料中的展著劑和流平劑。高嶺土是油墨、一些化妝品和許多其他產品的重要成分。此外，高嶺土還可以作為沉淀劑，促進葡萄酒的澄清。

高嶺土的開采方法可分為露天開采和地下開采。通常采用露天開采覆蓋礦床上部的土壤或巖石從地面剝離，在礦體暴露后開采。地下開采是從地面通向地下礦體的一系列豎井工程，用這些豎井開采礦體。礦體厚度大覆蓋層薄或礦體產狀與山坡地形一致的礦床適合露天開采比如全球風化殘積高嶺土礦床，基本都是露天開采。而礦體厚度小覆蓋層厚或礦體產狀與山坡地形相對的礦床，則適合地下開采，如蘇州瓷業(yè)公司陽西礦區(qū)。

采、礦物加工對環(huán)境的影響分析

高嶺土開采可分為露天開采和地下開采（洞采）在這兩種模式中，地下開采對環(huán)境的影響很小。采礦的環(huán)境影響包括：灰塵對大氣環(huán)境的影響；噪聲對環(huán)境的影響；固體廢物對環(huán)境的影響；對生態(tài)環(huán)境的影響。

采礦對大氣環(huán)境的影響主要是車輛運輸和采場爆破產生的粉塵、挖掘的揚塵。采礦噪聲對環(huán)境影響不大。采礦固體廢物主要是廢石和礦渣，占用林地、植被的破壞很容易導致雨季的泥石流。采礦對生態(tài)環(huán)境的影響主要是礦山森林生態(tài)系統。

選礦對環(huán)境的影響主要是破碎、在研磨和干燥過程中，會產生大量的灰塵和噪音。

在采場，首先要做好日常生產的綜合整治，其次要做好采場的截排水工作，第三要按照“宜草則草、宜樹則樹”適時植被復墾原則。選礦廠廢水經砂壩分流后方可排放，各工序安裝除塵降噪裝置。