高嶺土是壹種以高嶺石粘土礦物為主的粘土或粘土巖。高嶺石粘土礦物包括高嶺石、埃洛石、地開石和珍珠粘土。高嶺土的礦石類型根據其外觀可分為土壤高嶺土和塊狀高嶺土。根據主要粘土礦物成分,可分為高嶺石塊狀高嶺土和埃洛石塊狀高嶺土。按其質地、可塑性、含砂量可分為三種:硬質高嶺土:堅硬,不可塑,細磨後可塑;軟質高嶺土:軟質,可塑,含砂量小於50%;砂質高嶺土:松散,弱塑性,含砂量大於50%。高嶺土因其諸多優異的工藝性能,廣泛應用於造紙、陶瓷、橡膠、塑料、耐火材料、化工、農藥、醫藥、紡織、石油、建材、國防等領域。
二、礦物屬性
高嶺石的化學式為Al4 [Si4O10] (OH) 8,理論化學成分為:Al2O3 39.5%,SiO2 46.54%,H2O 13.96%。單斜或三斜晶系,粒度較細,壹般在0.2-5 μm之間,純的呈白色、無光澤、土狀或無光澤,硬度接近1。遇濕易粉化,可塑,密度約2.6g/cm3。通常,高嶺石的粒度分布在2-0.25微米之間;埃洛石為2 ~ 0.062微米;蒙脫石為2 ~ 0.25微米,0.125 ~ < 0.062微米;水雲母以各種粒度分布。Fe2O3、TiO2、MnO、有機質和稀有元素對高嶺土的白度有影響。高嶺土漿料性能穩定,粒度細,懸浮性能好。細度和厚度比系數(徑厚比)越高,觸變性越大。高嶺土的離子交換與礦物種類有關。壹般陽離子交換量為3 ~ 15 m mol,陰離子交換量為7 ~ 20 m mol。根據塑性指數,高嶺土及其泥的塑性可分為四個等級:強塑性(> 15)、中塑性(7 ~ 15)、弱塑性(1 ~ 7)和不塑性(< 1)。高嶺土耐火極限壹般為1700℃,屬於壹般耐火粘土,優質高嶺土耐火極限達到1800℃。
第三,用途
高嶺土以其白色原色、高分散性和可塑性、高電阻率和耐火性、良好的吸附性、燒結性、離子交換性和理化穩定性,被廣泛應用於許多工業部門,成為國民經濟中重要的礦產資源之壹。
1)陶瓷行業:由於高嶺土的可塑性、粘聚性、懸浮性和粘結能力,陶瓷泥坯有利於翻坯和灌漿,易於成型。
2)造紙工業:用作塗料和填料,能改善紙張的遮蓋性能和塗布光澤度,增加紙張的白度、不透明度、平滑度和印刷適應性。
3)耐火材料行業:用於生產耐火材料,其產品具有耐高溫、不變形的能力。
4)橡膠工業:用作填料,可提高橡膠制品的機械強度,增強耐磨性和化學穩定性,延緩橡膠的硬化時間。
5)塗料工業:主要用作填料和顏料替代品。
6)塑料行業:作為填料,產品表面光滑,減少熱裂和收縮,有利於拋光、尺寸精度和耐化學腐蝕。
7)搪瓷工業:在搪瓷釉中加入高嶺土,使搪瓷釉層經煆燒後與鐵坯體牢固結合。
8)環境:可用於過濾化工和生活用水,去除水中重金屬陽離子汙染物,吸附廢水中的NH3-N。同時也可用於空氣汙染凈化和土壤自凈。
9)池窯制造玻璃纖維:玻璃纖維制造使用含鐵量低的高嶺土,提供了鋁和矽的來源,也使其光澤暗淡。
10)其他用途:高嶺土還可用於生產白水泥和聚合鋁,低鐵低硫的高嶺土可用於催化劑生產。此外,它還廣泛用於化肥、農藥、化妝品等。
四。地質特征
高嶺土礦床廣泛分布於熱液蝕變、風化和沈積巖石中。根據高嶺土礦床的地質特征和礦化作用,高嶺土礦床壹般分為風化型、熱液蝕變型和沈積型。
(1)風化高嶺土礦床
有風化殘積高嶺土礦床和風化殘積高嶺土礦床兩個亞類型。
1.風化殘余高嶺土礦床
風化殘積高嶺土是富含鋁矽酸鹽礦物的巖石原位強烈化學風化形成的。礦體呈帽狀、層狀、槽狀、透鏡狀、囊狀、楔形和脈狀,產於潛水滯流帶的上部。礦床垂直分帶明顯,自上而下分為全風化帶、半風化帶、微風化帶和新鮮巖石。湖南衡陽界牌高嶺土礦床是這壹類型的典型礦床。
湖南衡陽界牌高嶺土礦床位於衡陽縣與衡山縣交界處,前震旦系板溪群五強溪組白石峰雲母花崗巖與凝灰質板巖、泥質粉砂巖的接觸帶。可見條紋狀鈉化混合巖、絹雲母斜長片麻巖、白雲母片巖和應時鈉長石,偉晶巖脈穿插其間。這些巖石經歷了蝕變、強風化和明顯的垂直風化殼。高嶺土主要是母巖中各種長石的高嶺土化產物,部分由白雲母轉化而來。礦物成分主要是高嶺石、埃洛石和伊利石。礦體呈層狀,走向東北,傾向西北,傾角30° ~ 40°。礦體厚度25 ~ 30 m,沿傾向延伸70 ~ 150 m。逐漸減少。地板是鈉質混合巖,屋頂是石英巖。板巖、千枚巖、片巖等殘留物常見於礦體中。優質界牌高嶺土的化學成分見表2-40-1。
表2-40-1優質界牌高嶺土的化學成分(wB/%)
2.風化殘積高嶺土礦床
這類礦床由地下水垂直滲入或侵入成礦原巖與下伏灰巖之間形成,成礦原巖在硫酸的參與下發生分解,粘土礦物在灰巖的溶腔中浸出。礦體壹般有明顯的垂直分帶現象,從上到下大致可分為:鐵帽和雜色高嶺土帶;白色致密塊狀高嶺土帶;黑白條紋高嶺土帶;劣質高嶺土帶,通常很薄。四川敘永埃洛石礦床是這壹類型的典型礦床。
四川敘永埃洛石礦床分布於四川向斜南緣敘永太窪,礦體位於龍潭煤系與茅口灰巖之間的不整合面上。礦區內的構造主要是平坦的復式背斜。埃洛石礦床主要分布在背斜軸部和翼部的隆起部位,常出現在海拔較高的山腰。單個礦體呈巢狀、雞窩狀、漏鬥狀等,形態復雜。單個礦體的面積壹般為幾平方米或幾十平方米,厚度變化很大,壹般為0 ~ 3m。龍潭組含黃鐵礦的高嶺石粘土巖是成礦物質的主要來源。埃洛石主要分布在風化殘積剖面的下部,礦石以白色為主,其次為淺藍色、黃白色、黃褐色和雜色。黃褐色礦石主要分布在礦體上部,白色或淺藍色礦石在下部,常呈層狀,礦體底部常為黑色或黑白相間的礦石。礦石的主要礦物成分是埃洛石。礦床風化淋濾剖面自上而下可分為五個帶:弱風化淋濾帶、淋濾氧化帶、淋濾沈積帶、淋濾脫矽帶和石灰巖風化溶蝕帶。
(2)熱液蝕變高嶺土礦床
這類礦床與火山活動密切相關,形成礦床的原巖壹般為酸性火山巖和火山碎屑巖。礦體壹般沿層理分布,產於矽化高嶺土帶,呈層狀、層狀、透鏡狀,產狀與蝕變帶壹致。江蘇蘇州關山高嶺土礦床是這壹類型的典型礦床。
江蘇蘇州關山高嶺土礦床位於揚子坳陷太湖隆起湖州-蘇州斷塊的東緣,木瀆短向斜與潭東-廣府-同安斷裂北東向延伸段的交匯處。區內出露二疊系孤峰組-龍潭組砂巖頁巖、二疊系長興組-三疊系青龍組灰巖、侏羅系龍王山組火山巖、青龍組-長興組灰巖。礦區內斷層發育,火成巖脈穿插其間。礦區普遍存在中低溫熱液蝕變活動,主要與火山活動後期的熱液活動有關,後期巖脈侵入有疊加蝕變,形成各種蝕變礦物組合:①大理石紋帶位於礦體下部,多為礦體底板。(2)菱鐵礦帶是在大理巖帶和高嶺土帶之間斷續產生的孤立透鏡體,表面常為褐鐵礦。(3)高嶺土化帶呈不規則層狀、透鏡狀或脈狀,平均厚度為20米..主要礦物為高嶺石和埃洛石。(4)明礬石化帶常呈不連續的層狀或透鏡狀,主要礦物為明礬石,包括高嶺石、埃洛石、黃鐵礦和應時。⑤絹雲母矽化帶為礦體頂板,礦物以次生應時為主,絹雲母次之,伴有少量黃鐵礦和明礬石。該帶下部的絹雲母增多,並有少量高嶺石。
(3)沈積高嶺土礦床
按沈積建造類型可分為碎屑沈積建造和含煤沈積建造兩個亞類。
1.碎屑沈積高嶺土礦床
礦石類型分為軟粘土和砂質高嶺土。前者含砂量低,晶片破碎,礦層透水性差,鐵不易浸出遷移。如廣東清遠、吉林水曲柳的高嶺土礦就屬於這壹類,多作為耐火粘土使用。後者多為長石、石英砂層或含高嶺土的礫石層。透水性好,沈積於盆地,進壹步風化淋濾。如果有腐殖質引起的酸性還原環境,可以生成結晶度好、鐵鈦含量低、白度高的片狀高嶺石,是優質的紙張塗料。廣東茂名和廣西合浦的高嶺土礦就屬於這壹類。現以廣東茂名高嶺土礦為例,敘述如下。
廣東茂名高嶺土礦位於茂名市北郊。產於古近紀-新近紀盆地。盆地下部為古近系油甘窩組,為壹套砂礫巖、砂巖和油頁巖沈積,夾褐煤和泥質薄層。其上為新近系中新統黃牛嶺組,為壹套砂礫巖、砂巖、砂質粘土夾泥巖沈積,其下為主要高嶺土含礦層。再就是中新統老虎嶺組,是壹套砂礫巖、泥巖、粘土沈積,其下部含有高嶺土沈積。高嶺土礦層是層狀和準層狀的。含礦層巖性為含礫長石應時砂巖,大部分已轉化為高嶺石,礦石結構松散。礦物主要為應時和高嶺石,僅有少量伊利石。原礦中高嶺石含量較低,約占20% ~ 40%,應時含量約占50% ~ 80%。礦床成礦物質為片麻巖、混合巖、花崗巖和盆地周圍的酸性火山巖,是在古近紀和新近紀濕熱的氣候條件下強風化形成的。
2.含煤沈積高嶺土礦床。
它是含煤巖系中沈積形成的高嶺土礦床。它是我國高嶺土的重要類型,廣泛分布於遼寧太子河流域和遼東半島南部,以及華北平原和華東地區的廣大煤盆地,占我國各類粘土總量的2/3。高嶺土在層位上具有廣泛的相關性,與我國各種成煤時代的地層關系密切,常與耐火粘土、鋁土礦共生。
典型礦床為大同含煤沈積高嶺土礦床,是沈積成巖作用形成的硬質高嶺土礦床。礦區位於山西省大同市西南部,呈NE-SW向分布,面積約2000km2,構造位置屬於雲岡-平陸構造盆地。含礦巖系為上石炭統太原組,其次為下二疊統山西組。高嶺石層與煤層密切相關。太原組共有9層煤,夾11層高嶺土。其中4號煤層在北部的童家梁和口泉最為發育,單層厚度近1 m,最大厚度2 m,礦石為粗、細粒高嶺石,層位穩定,質量較好。5號煤層發育於煤田中部的芝罘山至鵝毛口,平均厚度2.25米,礦石為深灰色至黑色膠狀高嶺石,常含少量壹水硬鋁石。6號煤層質量好,層位和厚度穩定,分布面積廣。從殷珊、馬營、懷仁、紙峰山、吳家窯到大通口泉均有發現,是本區主要的制瓷高嶺土礦層。煤層分為兩層,上層為細粒高嶺石,下層為粗粒高嶺石,單層厚度0.2 ~ 0.5m;;8號煤層在全區廣泛分布,礦石為膠狀高嶺石,平均厚度0.34 m,質量較好。其余的礦層沒有什麽經濟意義。礦石的自然類型可分為粗粒高嶺石、細粒高嶺石、隱晶高嶺石、含壹水硬鋁石的隱晶高嶺石和碎屑高嶺石。礦石的化學成分是低矽高鋁。
動詞 (verb的縮寫)礦藏分布
高嶺土在我國分布廣泛,覆蓋全國六大地區21個省(區、市),70%的成礦期形成於中、新生代。廣東省探明的高嶺土儲量最大,其次是陜西、福建、江西、廣西、湖南和江蘇。其他擁有高嶺土儲量的省份包括河北、山西、內蒙古、遼寧、吉林、浙江、安徽、山東、河南、湖北、海南、四川、貴州和雲南。主要礦區分布見圖2-40-1。
圖2-40-1中國主要高嶺土礦區分布圖
風化殘積高嶺土礦床廣泛分布於中國南方。成礦時代較新,主要形成於新近紀上新世-第四紀。風化殘積高嶺土礦床產於二疊系樂平統龍潭煤系與早二疊世陽新統茅口灰巖巖溶侵蝕面之間。東部熱液蝕變高嶺土礦床主要與中生代中晚期的火山活動有關。大多數礦床產於上侏羅統的火山巖中。碎屑沈積型高嶺土礦床多產於古近紀、新近紀或第四紀的河流、湖泊和海灣中,多產於斷陷盆地、山谷窪地或相鄰海灣中。含煤沈積高嶺土礦床分布於石炭-二疊紀煤系地層中。
不及物動詞可利用的資源
截至2005年底,全國共有高嶺土礦232處,主要分布在廣東、陜西、福建、廣西、江西、湖南、江蘇等省。全國探明資源儲量182995×104t,其中廣東省占全國探明資源儲量的29.63%;陜西探明資源儲量占全國探明資源儲量的24.54%;福建已探明資源儲量占全國已探明資源儲量的10.96%;廣西已探明資源儲量占全國已探明資源儲量的7.83%。中國主要高嶺土礦區高嶺土資源分布見表2-40-2。
表2-40-2中國主要高嶺土礦區已探明資源儲量分布
(根據《國土資源部關於全國礦產資源儲量的通知》,2005年)