高岭土用途主要有哪些

高岭土是一种非金属矿产，是一种以高岭石族粘土矿物为主的粘土和粘土岩。因呈白色而又细腻，又称白云土。 因江西省景德镇高岭村而得名。其质纯的高岭土呈洁白细腻、松软土状，具有良好的可塑性和耐火性等理化性质。其矿物成分主要由高岭石、埃洛石、水云母、伊利石、蒙脱石以及石英、长石等矿物组成。高岭土用途十分广泛，主要用于造纸、陶瓷和耐火材料，其次用于涂料、橡胶填料、搪瓷釉料和白水泥原料，少量用于塑料、油漆、颜料、砂轮、铅笔、日用化妆品、肥皂、农药、医药、纺织、石油、化工、建材、国防等工业部门。

高岭土的应用现状

随着科学技术的发展，高岭土以其独特的晶体结构和具有良好的粒度、可塑性、烧结性、电绝缘性、化学稳定性等许多优异的性能，而广泛应用于陶瓷、建筑材料、造纸、橡胶、塑料、涂料、石油化工、环境保护、冶金工业、新材料等几十个行业。

一、在陶瓷工业中的应用

在我国，高岭土在陶瓷工业中的消耗量约占其产量的50%以上，居各工业部门之首。高岭土在制瓷中的作用主要有2个方面：一是作制瓷的配料；其二是在瓷坯成型过程中作为其他矿物配料（如石英、长石等）的粘结剂。因此，陶瓷工业对高岭石粘土的要求首先是它的化学成分，即Fe₂O₃、TiO₂、SO₃等有害组分要极低，SiO₂/Al₂O₃比例要适当；其次是粘结性和可塑性，一般说来，高岭石结晶好、颗粒粗，其可塑性和粘结性低。但经剥片后其性能则将改变。

二、在造纸工业中的应用

由于高岭石粘土粒度小，剥片后具良好的片状、鳞片状形态，片径/厚度比值大，化学性质稳定等，因此，被用作造纸填料和纸张涂层，提高纸张光泽度、充填纸张纤维之间的空隙、提高不透明度、增加平滑度及纸张密度等目的。而且，高岭石粘土比纸浆便宜，能有效地降低造纸费用。高岭石对纸中其他成分不起反应，能较好地保留在纸张纤维中间，适于大量使用。造纸工业对高岭石粘土的要求主要是细度以及杂质含量。一般说来，用于造纸的高岭石粘土须经特殊选矿工艺选出粒度＜2μm的部分，或是经过超细磨（剥片）对其进行加工才能达到粒度要求。另外，高岭石粘土中长石、石英含量越低，带色杂质（如有机质、Fe₂O₃等）越少，则质量越好。对用作铜板纸的涂布级片状高岭石的质量要求较高，除晶粒呈片状外，还要求白度大于85.80%以上的粒度为2μm，Fe₂O₃＜0.5%。

三、在橡胶、塑料工业中的应用

在塑料、橡胶等现代高分子材料中添加高岭土等非金属矿填料，不仅可降低橡胶、塑料等高分子材料的成本，更重要的是能够提高材料的刚性、尺寸稳定性，并赋予材料某些特殊的物化性能，如抗压、抗冲击、耐腐蚀、阻燃、绝缘等^［17］。高岭土在填料中的应用主要有两方面：一方面，采用高岭土为原料，通过酸洗除杂、焙烧活化、两段酸溶的方法可制取白炭黑^［18］；另一方面，将煤系高岭土提纯、漂白、超细、煅烧以及表面改性后，制备成各种塑料、橡胶等填料，也可以达到半补强的效果^［19］。

四、在涂料工业中的应用

目前，用高岭土作为涂料工业中的添加剂，有助于满足对涂料提出的日益严格的性能和耐久性方面的许多要求。其作用是：改善涂料体系贮存稳定性，改善涂料的涂刷性，改善涂层的抗吸潮性及抗冲击等机械性能，改善颜料的抗浮色和发花性^［20］。当要求制备低VOC、高固体涂料，而要求更薄和无疵平滑、光亮的涂膜时，尤其如此。高岭土添加剂的规格品种，随着开发品种的增加也将不断增加，它可适应任何类型的涂料体系，从底漆到面漆，任何固体份、任何光泽和任何涂膜厚度。因此，高岭土添加剂是今天的功能涂料的多功能添加剂。

五、在石油化学工业中的应用

在石油化工方面，随着世界原油的重质化和劣质化，在催化裂化过程中，掺炼重油、渣油已成为炼油厂普遍采用的加工方式。由于重油中含较多的碳质、沥青质和重金属，这就要求催化剂具有较高的基质活性、较强的抗重金属污染能力、较好的催化活性和选择性。因沸石催化剂具有活性高、选择性好、稳定性好以及强抗毒能力等特点，已逐步取代其他催化材料，成为石油化工技术的核心^［21］。以高岭土为原料合成的沸石分子筛和催化剂，在沸石晶粒大小、水热稳定性、活性和抗重金属性能等方面具有独特的特点，且由于高岭土价格低廉、合成沸石成本低，因此得到了广泛的研究^［22］。到目前为止，以高岭土为原料，成功制备出Y型^［23］、X型^［24］、ZSM-5型沸石分子筛^［25］，用于催化裂化催化剂，具有很好的重油转化能力和良好的裂化产物选择性。

六、在环境保护中的应用

近年来，随着全世界对环境问题的日益重视，环境材料的研究与开发显得非常活跃。特别是运用廉价矿物原料用来处理“三废”已成为研究热点之一。采用高岭土（包括非煤建造的和含煤建造的高岭土）成功制备出的分子筛和无机或无机-有机复合絮凝剂^{［26～28］}，可用于改善水质，处理各种生活和工业废水，吸附和清除工厂废气中的H₂S、CO₂、SO₂等气体^{［29～30］}，处理核废料^［31］等。

七、在冶金工业中的应用

高岭石粘土具有很高的耐火度，可用作冶金工业及玻璃工业的耐火材料，制作各种高温作业的砌体，如各种形状的耐火砖、绝缘砖、硅质砖、各种熔炼炉和热风炉的炉衬砖。

八、在新材料中的应用

1.高岭土有机插层材料

高岭石层间作用力较强，不含可交换性阳离子，无膨胀性，与其他层状粘土矿物相比，较难与有机化合物发生插层反应。仅有一些强极性有机小分子，如二甲基亚砜（DMSO）、甲酰胺（FA）、N-甲基甲酰胺（NMF）、脲（Urea）、联氨（hydrazine）等可以直接插入到高岭石层间。而其他有机分子则可以采用“置换插层法”，即置换预插层在高岭石层间的上述有机小分子而制备相应的有机插层复合物。大量研究表明，高岭土经过置换插层制备的高岭土-甲醇有机复合物，可以作为进一步置换插层的前驱体，具有广泛的通用性。由此可以制备出多种有机插层复合物。高岭土多次插层—去插层（脱嵌）后，具有较高的反应活性，能够轻易地插入二价碱土金属和过渡金属等，用这种方法有望制备出高活性的催化剂。

2.层柱高岭土

层柱粘土矿物（Pillared Interlayer Clay，简称PILC），也称交联粘土或层柱分子筛，是通过离子交换的方式把一些化合物插入到粘土矿物的层间域中，并形成分子级别的支柱，而制成的一类孔径大、分布规则的新型分子水平的纳米复合材料。这类材料可望应用于石油催化、精细化工、环保等领域。天津大学孔浩^［3］研究了用煤系高岭土制备层柱分子筛的方法：首先使用多种阳离子对高岭土极性层间域进行离子交换，然后使用醋酸钾作挟带剂将聚合羟基锆离子插入高岭土层间，制备了层柱高岭土。层柱高岭土对正庚烷裂化反应的催化效果表明，其初始催化活性比原土显著提高，部分与Y型分子筛性能相当；而且具有较大的比表面积和大量的网孔状构造，可以在择形催化方面获得应用。

3.高岭土制备赛隆材料

赛隆（Sialon）是由硅（Si）、铝（Al）、氧（O）、氮（N）组成的化合物，它是Si₃N₄中的Si和N被Al或（Al+M）（M为金属离子）及O置换所形成的一大类固溶体的总称。α-Sialon主晶相晶粒呈等轴状，具有很高的硬度和耐磨性。β-Sialon主晶相晶粒呈长柱状，具有较好的强度及韧性。O-Sialon以正斜方结构的Si₃N₂O为结构基础，具有很好的抗氧化性^［32］。由于Sialon材料具有优越的力学性能、耐高温性能及化学稳定性等，在冶金、航空、化工机械、医学等方面显现出很好的应用前景。在粘土矿物中，高岭土为合成Sialon材料的首选天然原料^{［33～37］}，其合成方法为将高岭土粉末与石墨粉按一定配比混合，加入一定的烧结助剂，在氮气氛中加热到1400℃以上反应生成。调节原料中的硅铝比，可得到不同种类的Sialon材料。加入锆英石、刚玉等成分，可以得到复相材料，使材料性能更加优化^{［38～41］}。

4.高岭土制备地聚物材料

地聚物材料（geopolymeric materials）是以偏高岭土、碱激发剂为主要原料，在20～120℃的低温条件下成形硬化，通过化学反应得到的具有与陶瓷性能相似的一种新材料^［42］。地聚物是由无机的硅氧四面体与铝氧四面体聚合而成沸石及类沸石相，其产物以离子键和共价键为主。地聚物兼有有机高聚物、陶瓷、水泥的特点，又不同于这些材料，它具有许多独特的材料性能，而且具有原材料丰富、工艺简单、价格低廉、节约能源等优点，可用作固封有毒化学废料和放射性元素的有效胶凝材料、建筑结构材料、阻燃耐高温建筑装饰材料、耐火保温材料等。

5.高岭土负载催化剂用于合成碳微球

富勒烯和同组的Cn，以及碳纳米管、碳纳米纤维、碳洋葱、碳微球等是碳材料中研究的热点。碳微球的合成常常需要昂贵的设备和高温高压的反应条件，而Miao^［43］等人用高岭土负载过渡元素（Fe、Co、Ni、Cu）作催化剂，采用催化化学气相沉积法（CCVD）可以低成本大规模地合成碳微球。他们将高岭土磨细过100目筛，按1∶1的比例将过渡元素的盐与高岭土加水混合成浆状，强烈搅拌10min，然后涂抹到陶瓷板或高岭土板的表面，空气中60℃下烘干。将负载催化剂的板片置于炉内，氮气保护下用乙炔（C₂H₂）气体在650℃以上催化热分解30min，即可制得高纯度的碳微球。制备的碳微球的粒径为400～2000nm，由未封闭的层间距为0.33～0.35nm的石墨层组成。这种产物在氮气氛中500℃以下具有良好的热稳定性。

6.制备其他新材料

以高岭土为原料，还可以制备莫来石复合纳米晶^{［44～45］}、聚癸二酰癸二胺（PA1010）/高岭土杂化材料^［46］、高岭土-MBT复合材料^［47］、高岭土-丙烯酰胺系超吸水性复合材料^［48］、超高分子量聚乙烯/高岭土（UHMWPE/Kaolin）复合材料^［49］、高岭土-聚丙烯酸钠高吸水性复合树脂^［50］、HDPE/高岭土复合材料^［51］、高岭土/PET纳米复合材料^［52］、丙烯酸/淀粉/高岭土复合高吸水树脂^［53］等。新材料的制备拓宽了高岭土的用途，也增加了产品的高科技含量，提高产品档次，能取得更好的经济效益。

九、含煤建造沉积高岭土的特殊应用范围

由于煤系地层沉积环境和沉积物组合的特殊性，含煤建造沉积高岭土（以下简称煤矸石）虽然属于传统意义的固体废渣，但在现代科学技术条件下却具有特殊的明显的资源性特征^［54］，除了上述提及的高岭土的用途之外，还具有其一些特殊的用途，具体表现在以下诸方面：

1.煤矸石为重要的低热值能源

煤矸石通常含煤及其他可燃有机物。这些煤及其他可燃有机物随成因差别可呈浸染状、丝带状、条带状、碎粒状、细脉状、不规则脉状、团块状或其他复杂形态分布于煤矸石内。矸石中所含的煤及其他可燃有机物除部分可进行直接破碎选煤外，还可取代其他燃料整体用于发电^［55］、供热或制作煤矸石内燃砖，并以整体低热值能源更具有资源价值和开发利用价值。

2.煤矸石是某些非金属、金属矿产资源的重要来源

因为煤系地层沉积环境的特殊性，与之相伴的非金属矿产主要有高岭土、耐火粘土、高铝粘土和硫铁矿等，部分还有膨润土、硅藻土、石墨、油页岩、海泡石、重晶石、石灰石等非金属矿产。尤以高岭土、耐火粘土、高铝粘土和硫铁矿在煤矸石内分布普遍，资源总量规模巨大，最具有资源价值的普遍性。金属矿产主要为铝土矿，其次为锰矿和铁矿。煤矸石型铝土矿资源主要为一水铝石，在全国许多地区所产煤田均有出现，尤其在河南和山西的大规模煤田呈层分布，储量集中，除可成层独立开采外，也是煤矸石的重要组成部分，具有综合利用价值。

3.煤矸石是某些高价值稀有分散元素的重要来源

某些类型煤矸石是钒、镓和锗等稀散元素的重要载体，也是这些资源的重要来源。据资料介绍，钒主要富集在石煤内，其钒储量比例是全球其他钒资源储量的5倍。我国约有40座煤矿山的煤含锗达到工业品位，而煤炭内镓的分布普遍含量很低，但其富集程度显著高于其他地质体，也是镓工业利用的主要来源。因为这些元素特殊的地球化学性质，他们往往以有机配位化合物、有机物吸附和/或粘土吸附形式富集于含煤沉积体系。研究结果表明，煤系地层内部这些元素的含量分布与铝含量具有密切的正相关关系^［56］。由此可见，除煤层外，它们还会在富含粘土、煤炭及其他有机物的煤层顶、底板和夹层富集，使得部分煤矸石具有回收利用的这些元素价值。特别是镓和锗，煤矸石为其资源来源的重要组成部分。

4.煤矸石是路基材料的重要来源

将煤矸石作为道路基层材料用于筑路工程，具有明显优势^{［57～58］}，一是对煤矸石的种类和品质没有特殊的要求，对有害成分含量的限制不严，适用于多种类型煤矸石；二是煤矸石在道路工程中的应用具有耗渣量大，无需进行特殊处理及特殊技术手段的优点，是一种有效地利用煤炭工业废料和减少环境污染的有效途径。既解决了大量用土与取土土源受限制的矛盾，又解决了煤矸石占用土地及污染环境问题，同时还降低了筑路成本，是兼具经济效益和社会效益的资源利用途径，因此，在我国产煤地区已得到广泛地应用。

5.部分煤矸石是新型肥料或土壤改良剂

国内外许多研究表明，部分类型的煤矸石含有大量的有机质和丰富的植物生长所需的微量元素（如C、Ca、Mg、Zn、Cu、稀土元素等），同时富含炭质和粘土矿物，经活化处理后可以成为携带固氮、解磷、解钾等微生物的理想原料基质和载体，用作农田肥料或土壤改良剂^{［59～60］}。施于田间可以增强土壤疏松、透气能力，改善土壤结构，提高土壤肥力和肥效，起到一定的增产效果。用煤矸石制取新型肥料或土壤改良剂，煤矸石消耗量大，有较好的经济效益，是煤矸石综合利用的发展方向之一。

高岭土有什么作用

1、工业用途

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；

陶瓷不仅对高岭土的可塑性、结合性、干燥收缩、干燥强度、烧结收缩、烧结性质、耐火度及烧后白度等有严格要求，而且涉及到化学特性，特别是铁、钛、铜、铬、锰等致色元素的存在，使烧后白度降低，产生斑点。

2、食用

在旧社会和三年困难时期，穷人在青黄不接时或灾荒年间，常常靠吃观音土活命；这种土可充饥，但不能被人体消化吸收，吃了以后腹胀，难以大便，少量吃不致命；尽管不会饿肚子，但由于没有营养，人还是要死。

扩展资料

组成成分

高岭土类矿物是由高岭石、地开石、珍珠石、埃洛石等高岭石簇矿物组成，主要矿物成分是高岭石。

高岭土类矿物属于1:1型层状硅酸盐，晶体主要由硅氧四面体和绍氢氧八面体组成，其中硅氧四面体以共用顶角的方式沿着二维方向连结形成六方排列的网格层；

各个硅氧四面体未公用的尖顶氧均朝向一边；由硅氧四面体层和招氧八面体层公用硅氧四面体层的尖顶氧组成了1:1型的单位层。

参考资料来源：百度百科-高岭土