含煤建造沉积型高岭土主要赋存于石炭纪—二叠纪沉积岩系中,含矿层位包括:石炭系本溪组、太原组和二叠系下石盒子组 。本溪组硬质高岭土矿层,厚度变化较大,一般厚1m~nm,常常与铁矿、铝土矿、耐火粘土矿共生 。主要特点:含铁高、富含有机质,灰白色—灰黑色 。该层以往多作为耐火粘土矿床评价,根据近年研究,可分层利用,一部分作耐火粘土,另一部分优质矿石可做陶瓷或造纸用高岭土 。该矿层自然白度低,煅烧后可达90%以上,高岭石含量一般达90%以上 。黄河以北总体质量较好,如博爱九府坟陶瓷粘土矿,矿层位于本溪组地层中,厚0.45~2.78m,一般0.75~1.65m,主要矿物成分为高岭石,主要化学成分:Al2O3为35.63%~38.65%,SiO2为44.05%~45.79%,Fe2O3为0.19%~0.72%,TiO2为0.40%~1.8%,烧失量为7.94%~8.76%,塑性指数为8.43~11.81 。济源井本溪组高岭土矿含高岭石达93%~99%,济源邵源芬沟本溪组高岭土矿高岭石含量达95%以上,Al2O3为38.94%,SiO2为45.14%,Fe2O3为0.25%,TiO2为0.38%,矿石质量接近高岭石理论化学成分 。
二叠系下石盒子组硬质高岭土矿主要分布在黄河以南,矿层厚度一般较大,几m至十几m不等,位于下石盒子组的下部 。主要特点:有机质含量低,自然白度高,一般呈灰色—蓝灰色,含铁高 。但可分层利用,含铁高部分作耐火粘土,含铁低部分作陶瓷粘土或造纸用粘土 。该矿层之优质部分质量良好,自然白度达85%以上,质纯、细致、高岭石含量高,非常接近纯高岭石岩 。对该矿层以往没给予重视,近年随着人们对非金属矿产的重新认识,加强了对此层的研究开发利用 。代表性矿山如巩县钟岭陶瓷粘土矿,矿层按质量可分三层:下矿层厚1.28m,局部可作陶瓷原料;中矿层为主矿层,厚1.5~8.5m,一般3~5m,深灰及蓝灰色厚层状,质细密,解理发育,贝壳状断口;上矿层厚1~2.14m,最厚达13m多,为黄褐色薄层铝土质页岩夹高岭土矿 。探明储量达165.8万t,主矿层化学组分:Al2O3为39.8%,SiO2为43.51%,Fe2O3<3%,塑性指数为5.8%~19.97% 。鲁山梁洼粘土矿,矿层厚2.1~15.28m,储量800多万t,以往主要用作耐火粘土 。近年研究表明,可分出优质矿层,其高岭石含量达90%~98%,自然白度达85%,含铁小于0.8% 。郏县东黄道90年代作为高岭土矿进行勘探,提交储量42.44万t,远景储量近百万t,主矿层厚度2.0~2.2m,自然白度76.6%,Al2O3为36.72%~38.79%,SiO2为42.56%~45.11%,Fe2O3为0.37%~0.95%,高岭石含量>95%,质量优良 。另外在焦作、济源一带也发现有优质矿层,其中济源邵源芬沟主矿层厚1.8m,质纯、灰白色,高岭石含量80%~95%,Al2O3为38.08%~38.52%,SiO2为45.20%~45.38%,Fe2O3为0.30%~0.53% 。
热液蚀变型高岭土矿床在我省分布不广,代表性矿山为卢氏八宝山陶瓷粘土矿 。由钾长花岗斑岩经热液蚀变而形成 。矿石分两种类型:高岭土岩及强高岭土化钾长花岗斑岩 。白色、块状,高岭石为主,含铁较高(平均1.5%~2.5%),矿石经洗选后可作为陶瓷工业和高碱玻璃原料 。探明高岭土储量134万t,高碱玻璃原料储量7100万t 。
风化淋滤型高岭土矿床仅在淅川太山庙沟发现 。矿层赋存于震旦系白云质灰岩与寒武系硅质岩沉积接触界面及其附近,属风化残余高岭土矿床 。矿石类型为伊利石-高岭石(包括迪开石)粘土,可分为优质高岭土和一般高岭土两种,优质高岭土,洁白色,油脂光泽,具滑感,湿后可塑性大,干燥后易碎成粉末状,高岭石含量为主,微量石英及绿泥石,铁含量由无至微量 。该处高岭土矿以往一直作耐火材料原料开采 。70年代以来部分作陶瓷原料用,主要用于电瓷原料和卫生陶瓷原料 。
四、高岭土的主要用途
高岭土的可塑性、粘结性、一定的干燥强度、烧结性及烧后白度等特殊性能,使其成为陶瓷生产的主要原料;洁白、柔软、高度分散性、吸附性及化学惰性等优良工艺性能,使其在造纸工业上得到广泛的应用 。此外,高岭土在橡胶、塑料、耐火材料、石油精炼等工业部门以及农业和国防尖端技术领域亦有广泛用、途 。见表3-27-4 。
表3-27-4 高岭土的主要用途
五、产品的主要工业技术指标
1.产品质量要求
高岭土的应用领域不同,对其质量要求截然不同 。在化学成分方面,造纸涂料、无线电瓷、耐火坩埚等要求高岭土Al2O3和SiO2的含量接近高岭石的理论值;日用陶瓷、建筑卫生陶瓷、白水泥原料、橡胶和塑料的填充剂对高岭土的Al2O3含量要求可适当放低些,SiO2含量可酌情高些 。对Fe2O3、TiO2、SO3等有害成分,亦有不同的允许含量,对CaO、MgO、K2O、Na2O的含量允许值,不同用途中也不尽相同 。在物理性能方面,各应用领域要求的侧重点更为明显 。造纸涂料主要要求高的白度、低的粘浓度及细的粒度;陶瓷工业要求良好的可塑性、成型性能和烧成白度;耐火材料要求高的耐火度;搪瓷工业要求良好的悬浮性等 。这就决定了高岭土产品规格、牌号的多样性 。