§2．6高岭土煅烧试验煅烧是煤系高岭土精加工的核心和技术关键，是生产中的重要环节。图215显示为一典型的高岭土差热曲线特征。高岭石的煅烧可分为3个阶段。高岭土在煅烧时发生的主要反应和结构变化如下。因此，高岭土作为造纸、橡胶、塑料的填料时应避免超过1000℃的高温煅烧。......
2023-11-29
煅烧高岭土原料的物化性能分析及其在药用橡胶中的应用研究
【摘要】：§2．1煅烧高岭土原料的物化性能分析2．1．1试验样品的矿物组成及特性本研究选用鄂西煤系高岭土为原料，制备超细煅烧高岭土。表21宜昌地区主要高岭土黏土岩矿床的物相组成及特征测试采用日本理学D/Max2200型X射线衍射仪，在武汉地质矿产研究所岩矿分析研究室对高岭土进行了X射线衍射分析。图21为矿区高岭土的X射线衍射图谱。表22宜昌煤系高岭土的化学成分分析结果分析单位：国土资源部中南矿产资源监督检测中心。
§2．1 煅烧高岭土原料的物化性能分析
2．1．1 试验样品的矿物组成及特性
本研究选用鄂西煤系高岭土（以宜昌地区为例）为原料，制备超细煅烧高岭土。宜昌煤系高岭土经岩相鉴定，其中高岭石呈鳞片状结构，与中国其他地方同类型高岭石相比，矿石纯度较高。矿石的主要矿物为高岭石，次要矿物有石英、碳质、伊利石、绢云母等，微量矿物有锆英石、绿泥石、锐钛矿、赤铁矿等（表2‐1），其中赤铁矿的体积分数含量在1%左右，呈星散状分布。高岭石在矿石中质量分数为95%～98%，粒径为0．005～0．015mm，多呈假六边形片状结构，呈隐晶至微晶片状集合体，局部（如江家湾矿区）见粗鳞片状，粒径为0．02～0．06mm，呈手风琴状连晶，连晶长达0．1mm。
表2‐1 宜昌地区主要高岭土黏土岩矿床的物相组成及特征
测试采用日本理学D/Max‐2200型X射线衍射仪，在武汉地质矿产研究所岩矿分析研究室对高岭土进行了X射线衍射分析。测试条件为：铜靶，石墨单色器，电压40kV，电流20mA，扫描速度4°/min。测试依据为JCPDS卡片。
一般常用X射线衍射图谱和Hinckley指数（Hi）评价高岭石的结晶程度。晶体结构不同，X射线衍射图谱的特征也不同，特别体现在18°～30°（2θ）区间内（020），（110），（111）衍射峰的强度，形态变化，Hi指数就是依据这3个峰的强度计算出来的。高岭石的结晶度越高、晶体结构越完整，Hi指数越大；反之，Hi指数变小。此外，34°～40°间的两个“山”字衍射峰的变化也能反映高岭石晶体结构。
样品X射线衍射分析表明，高岭石均为1T型，谱线分界清晰，衍射峰狭窄，尖锐对称性，表明高岭石的结晶好，结构有序度高。硬质高岭土几乎为纯的高岭石。图2‐1为矿区高岭土的X射线衍射图谱。硬质高岭土显示为典型的高岭石衍射图谱，晶面（001）（对应衍射峰为0．7178nm）至（060）间出现三斜高岭石所有的峰，峰形尖锐对称；晶面（001）和（002）间出现5～6个衍射峰，晶面（111）衍射峰分裂清晰或为一个肩。Hinck‐ley结晶指数为1．32～1．64，表明高岭土中的高岭石属结晶程度高和有序度高的高岭土。
图2‐1 宜昌煤系硬质高岭石X‐衍射分析图(www.chuimin.cn)
2．1．2 高岭土中次要矿物及微量矿物特征
矿石中次要矿物有石英、伊利石、绢云母等，伊利石一般呈细鳞片状，片长为0．03～0．06mm，体积分数φB为0．3%～0．5%，呈均匀分散。石英为星散粉砂状，粒径以0．005～0．020mm为主，少量为0．04～0．07mm。另外还有微量的铁和钛的矿物，以赤铁矿、锐钛矿的形式存在，φB在0．5%以下，高岭土中存在少量铁、钛矿物（φB为0．03%～0．50%），对矿石的深加工利用有一定的影响。
2．1．3 试验样品化学分析
前已述及，煤系高岭土主要矿物成分是高岭石，是一种层状硅酸盐，化学分子式表示为Al4［Si4O10］（OH）8，理论含量SiO246．54%、Al2O3 39．5%、H2O13．96%，SiO2/Al2O3摩尔比值为2。表2‐2为化学多项分析结果，试样中SiO2和Al2O3的含量接近理论值。其中江家湾的TFe2O3含量相对较高，达1．24%，梯子口矿区的煤系高岭土灼失量较高，主要是因为此矿区矿层上下各有10cm左右的煤层，开采过程中难以将混入的煤块分开所致，全碳分析也表明碳的含量较高。
表2‐2 宜昌煤系高岭土的化学成分分析结果
分析单位：国土资源部中南矿产资源监督检测中心。
表2‐2化学多项分析结果表明，其平均质量分数wB/10－2：SiO2 44．385；Al2O338．03；TiO21．16；TFe2O30．88；CaO0．11；MgO0．15；K2O0．14；Na2O0．061；全碳0．75；灼失量14．50。矿石的化学成分中以Si、Al、Fe、Ti的氧化物含量相对较高，杂质含量甚微，铝硅含量接近高岭土的理论值。矿石纯度高（高岭土含量大于95%），属低Mn高Ti型高岭土矿，微量元素中有害元素（As、Cu、Pb、Zn等）含量低。结合药用橡胶对填料的要求，符合橡胶瓶塞企业的行业标准。
高岭土岩石化学分析方法采用GB/T14565‐93，微量元素Cu、Pb、Zn、Cr，Mn、Cd采用王水溶样—原子吸收光度法测定，灵敏度为1×10－6；As、Hg采用氢化物—原子荧光法测定，灵敏度为0．02×10－6；Tl用粉末发射光谱法分析。
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