高嶺土是自然界常見的、非常重要的一種粘土礦物,是在缺少堿金屬和堿土金屬的酸性介質中,由火成巖和變質巖中的長石或其他硅酸鹽礦物經風化作用形成。自然界中高嶺土所包含的礦物主要分為粘土礦物和非粘土礦物。其中粘土礦物主要包含高嶺石族礦物和少量的蒙脫石、云母和綠泥石;非粘土礦物主要包含長石、石英和招的水化物,還有一些鐵礦物如赤鐵礦、菱鐵礦、褐鐵礦等、鈦礦物如金紅石等和有機質如植物纖維等。決定高嶺土性能的主要是粘土礦物。以高嶺土礦床成因為基礎,根據不同成礦作用所體現的成礦地質、地理條件、礦床規模、礦體形態和賦存特征、礦石物質組分等方面的差異,《高嶺土礦地質勘探規范》將中國高嶺土礦床劃分為三種類型、六種亞類型。高嶺土礦物納米材料不僅可以降低漿料的黏度,而且其具有良好的表面效應等。陜西煤系高嶺土
高嶺土超細加工的方法主要有:機械粉碎法、分級法、插層-剝片法及化學合成法。(1)機械粉碎法主要利用了礦物層狀結構的特點,在外力作用下,破壞層與層之間的作用力,從而達到超細化的目的,但能耗較大。(2)分級法主要根據斯托克斯法則將高嶺土在液體中沉降得到超微細高嶺土,但成本高,產出率低。(3)插層-剝片法主要利用插層作用使高嶺土中礦物層間膨脹,鍵合力大為減弱,除去插層客體后,原來堆垛的片狀高嶺石就自然分解成小片狀的高嶺石,達到自然剝離的目的。(4)化學合成法一般采用巖石礦物或鋁硅凝膠為原料采用水熱法得到超微細合成高嶺石。其純度高、懸浮穩定性好、光散射性好,同時其他性能俱佳。陜西砂質高嶺土用途一般高嶺土粒度越細,可塑性越好,干燥強度越高。
以二甲基亞砜(DMSO)為插層劑,采用熔融插層方法對煤系高嶺土插層改性,并以插層改性后的高嶺土為基體,在其層間分別插入相變材料月桂醇(LAL)和月桂酸(LA),成功制備了二元有機/煤系高嶺土復合相變儲能材料。比較不同復合相變儲能材料的儲熱性能(表1)。由表1可知,LA-LAL/Kaolin二元有機/煤系高嶺土復合相變儲能材料相變溫度均在室溫范圍內。可見,插層改性后的煤系高嶺土層間插入二元有機低共熔物可用來調控室內的溫度變化。基于此特性,二元有機/煤系高嶺土復合相變儲能材料可廣泛應用于建筑行業,達到節能的目的。采用真空浸漬法制備的三種高嶺土基復合相變材料(Kb-CPCMs)]具有良好的蓄熱、通風和空調功能,適用于建筑圍護結構的采暖、通風和空調。
干燥性能指高嶺土泥料在干燥過程中的性能。包括干燥收縮、干燥強度和干燥靈敏度等。干燥收縮指高嶺土泥料在失水干燥后產生的收縮。高嶺土泥料一般在40—60℃至多不超過110℃溫度下就發生脫水而干燥,因水分排出,顆粒距離縮短,試樣的長度和體積就要發生收縮。干燥收縮分線收縮和體收縮,以高嶺土泥料干燥至恒重后長度及體積變化的百分數表示。高嶺土的干燥線收縮一般在3—10%。粒度越細,比表面積越大,可塑性越好,干燥收縮越大。同一類型的高嶺土,因摻合水的不同,其收縮也不同,多者,收縮大。在陶瓷工藝中,干燥收縮過大,坯體容易發生變形或開裂。干燥強度指泥為干燥至恒重后的抗折強度。干燥靈敏度指坯體干燥時,可能產生變形和開裂傾向的難易程度。靈敏度大,在干燥過程中容易變形和開裂。一般干燥靈敏度高的高嶺土(干燥靈敏度系數K>2)容易形成缺陷;低者(干燥靈敏度系數K<1)在干燥中比較安全。高嶺土在新能源、新材料領域中的應用。
高嶺土的性能特點,高嶺土的用途與其優良的理化性能是分不開的。質純的高嶺土具有白度高、質軟易分散懸浮于水中,良好的可塑性和高的黏結性、優良的電絕緣性能以及良好的抗酸溶性、很低的陽離子交換容量、較高的耐火度等理化性能。1)顏色白色或近于白色,比較高白度大于95%。(2)硬度軟質高嶺土硬度一般為1-2,硬質高嶺土的有時達3-4。(3)粒度及顆粒形態高嶺土的粒度分布通常為0.2-5μm,粒度對其可塑性、泥漿黏度、離子交換量、成形性、干燥性、燒結等性能均有影響。一般高嶺土粒度越細,可塑性越好,干燥強度越高,易于燒結,燒后氣孔率低,機械強度高。(4)可塑性可塑性是高嶺土在陶瓷坯體中成形工藝的基礎,也是重要的工業技術指標。高嶺土具有良好的成型、干燥和燒結性能。(5)燒結性高嶺土的燒結性是制造陶瓷產品所必須具備的重要工藝性質之一。所謂燒結性是指當物體被加熱到一定溫度后,由于易熔物產生的液相充填在未熔顆粒之間的空隙中,靠其表面張力使氣孔率下降、密度提高、體積收縮,從而變得致密、堅硬的性能。粒度是衡量高嶺土產品質量的重要指標之一。新鄉煤系高嶺土特點
高嶺土具有較強的化學穩定性和一定的耐酸堿能力。陜西煤系高嶺土
浮選作業的目的是從高嶺土中浮選出鈦雜質。由于雜質顆粒極細,通常采用載體浮選工藝。載體礦物可以是方解石、硅砂(-325目),載體礦物的用量一般為高嶺土重量的10%~20%,載體的一部分經過回可再利用。浮選過程中所用的藥劑包括分散劑硅酸鈉,pH調整劑氫氧化胺和苛性鈉捕收劑塔爾油、脂肪酸及石油磺酸鈣。但是浮選存在不少缺點,載體的疏水化需要大量的藥劑.浮選過程只能在礦漿濃度較低有效,從而增加脫水費用.所加載體必須從粘土產品中盡可能地去除.并從泡沫產品中回收以循環使用。殘留在粘土中的化學藥劑及載體礦物對比較終產品有害。有人研究了一種不需載體的浮選工藝,直接從高嶺土中浮出銳鈦礦,其特點是在分散劑(如硅酸鈉)和pH調整劑(常用氫氧化胺)存在條件下進行高礦漿濃度(40%~60%固體)擦洗,去除表面污物,同時擦洗也使銳鈦礦和赤鐵礦從高嶺土礦物中解離出來,然后將少量的活化劑及脂肪酸類捕收劑一起加入礦漿,被捕收劑覆蓋的銳鈦礦在高剪切攪拌條件下形成選擇性團聚,從而使顆粒尺寸顯著增大,高剪切攪拌調漿后的礦漿稀釋至15%~20%固體進行浮選,高嶺土中的明礬石也可用浮選脫除。陜西煤系高嶺土
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