梧州高岭土的性能特点、应用及产业转型升级的建议
时间：2021-01-06 00:00:56 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要：高岭土是一种重要的非金属矿产资源，梧州市依托丰富的高岭土资源大力发展陶瓷产业，高岭土产业的发展对梧州产业转型升级有重要的推动作用。本文分析了高岭土的应用领域，结合高岭土产业发展的方向和梧州的产业规划，提出梧州市高岭土产业转型升级的建议。
关键词：高岭土；应用领域；转型升级；发展建议
1 前言
矿产资源是经济社会发展的物质基础，矿产资源主要分为能源、金属和非金属三类[1]。高岭土与云母、石英和碳酸钙并称为四大非金属矿产资源。高岭土俗称瓷土，首先发现于景德镇浮梁县高岭村，遂沿用村名“高岭”而命名为高岭土。高岭土的晶体结构是由一层Si-O四面体和Al-O八面体堆叠而成，理想结构式为Al4[Si4O10]（OH）8，理论化学组成为Al2O3·2SiO2·2H2O，各组分的理论含量为Al2O3 39.5%、SiO2 46.54%、H2O 13.96%。高岭土在元代被景德镇作为制瓷原料大量使用，由于高岭土具有耐火度高（达1700 ℃），能够提高陶瓷烧结的温度，改善瓷器的物理性能等优势，使得景德镇瓷器由低火度的软质瓷提升为高火度的硬质瓷，所以才成就了景德镇举世闻名的瓷都地位[2]。高岭土在陶瓷原料配方中所占的比例为20%～30%，添加高岭土使陶瓷中Al2O3的含量增加，促进了莫来石的生成，提高了陶瓷的稳定性和烧结强度，使得陶瓷坯体不容易变形，并且可提高陶瓷的白度[3]。
陶瓷制品是高岭土的重要应用领域。梧州高岭土资源丰富，初步探明的高岭土资源覆盖面积达23平方公里，矿藏深度为100 m，储量达6.7亿t。煅烧后Al2O3含量达到45%，SiO2含量达到52%，Fe2O3含量小于0.5%，TiO2含量小于1%，白度达90。从2008年起，梧州抓住佛山陶瓷产业往西部转移的契机，以资源换产业，大力发展建筑陶瓷产业，随着开采量的增大，高岭土年税收收入已突破2000万元。梧州规模以上陶瓷企业已达14家，2014年规模以上陶瓷工业总产值达103亿元，为梧州经济社会发展做出了积极贡献。虽然高岭土的应用领域非常广泛，但梧州的高岭土主要用在陶瓷行业。陶瓷行业属于高污染、高耗能的产业，在全国环境保护压力持续增大的宏观形势下，推进产业向高附加值和低能耗、低排放升级对梧州的科学发展非常重要。本文概述了高岭土产业的应用领域和最新技术进展，提出了梧州高岭土产业转型升级的建议。
2 高岭土的应用
高岭土具有可塑性、黏结性、分散性、吸附性和化学稳定性等优异的性能，广泛应用于造纸、陶瓷、环保、橡胶、耐火材料、化工、农药等领域[1]。本文着重论述高岭土在环保、催化剂、塑料、橡胶等领域的应用以及纳米高岭土的优异性能。
2.1 高岭土在环保领域中的应用
高岭土有独特的层状结构和较大的比表面积，具有良好的吸附性和离子交换能力，在废水处理方面具有广阔的应用前景。郑敏等人用硫酸铝和活性炭对高岭土进行煅烧改性处理，在高岭土中增加孔隙，提高其吸附性能，对柴油废水中柴油的去除率高达99%[4]。翟由涛用Al3+和Mg2+对高岭土进行改性处理，对含磷废水中的磷有很好的吸附作用，磷的去除率达80%；高岭土是土壤的组成部分，吸附磷后可作为农肥使用[5]。纺织品印染厂排放的印染废水，具有污染物种类多、浓度高、难降解、COD（Chemical Oxygen Demand，化学耗氧量）高等特点。马万征等人用无极絮凝剂硫酸亚铁对高岭土进行改性处理，发现当硫酸亚铁与高岭土满足1：7时，对废水的处理效果最好，COD降低68.75%[6]。苯胺是染料、农药和医药生产的重要原料，具有很强的毒性，列入了“中国环境优先污染物黑名单”。刘云云等人用100 ℃烘干和煅烧处理过的高岭土为原料吸附废水中的苯胺，对苯胺的去除率达79.82%[7]。蔡明琴等人，以天然高岭土为原料去除水中的Pb2+、Cd2+、Ni2+和Cu2+等重金属离子，发现高岭土对重金属离子有较好的吸附效果，特别是对Pb2+有最好的吸附效果，且四种重金属离子均不易从高岭土表面解吸[8]。
2.2 高岭土在催化剂领域中的应用
高岭土是制备催化剂的基质材料，主要用来制备光催化催化剂和催化裂化催化剂。TiO2和ZnO是净化环境的重要催化剂，但用纳米TiO2和ZnO进行光催化时，由于颗粒小，不易沉淀，催化剂难以回收，再生和再利用时活性成分损失大，对TiO2和ZnO进行固化处理，不仅可以解决催化剂的分离回收问题，还可克服其稳定性差和容易中毒的缺点[9、10]。张旭等人用溶胶-凝胶法制备的钛溶胶负载到硫铁矿尾矿上，采用一步煅烧法制备负载钛偏高岭土，对亚甲基蓝的光催化降解率达93.5%[9]。胡志彪等人用共沉淀法制备纳米ZnO/高岭土复合材料，对甲基橙的光催化降解率达95.37%[10]。邓中文等以高岭土/甲醇插层复合物为前驱体，与十六烷基三甲基氯化铵反应制备管状高岭土，采用溶胶-凝胶法，制备负载有TiO2的管状高岭土光催化剂，对甲基橙的光降解效率比纯TiO2提高30%[11]。提高重油转化率是炼油厂面临的迫切问题，解决问题的核心是提高催化裂化催化剂的效率。高岭土是制备催化裂化催化剂的主要基质材料，占催化剂40%左右的组分，具有价格低廉，性能优越，重油大分子预裂化和负载活性组分等作用[1，12]。王栋等人用NaOH和HCl分别对高岭土进行碱和酸改性处理，提高催化剂的抗重金属能力和重油转化能力[12]。Jorge RAMIREZ—ORTIZ等人对高岭土进行热活化处理制备的催化剂，可将餐厨废油和甲醇转化为柴油，转化效率达95%[13]。
2.3 高岭土在塑料领域中的应用
高岭土作为塑料工业的填料，作用是使塑料制品外表平整，尺寸精确，抵抗化学腐蚀、减少热收缩和热裂变，有利于抛光打磨过程的进行，在塑料中的一般用量为15%～60%[3，14]。覃绿梅等人用煅烧超细活性高岭土加入PVC（聚氯乙烯）中，提高PVC电缆的绝缘性能[15]。高岭土是无机材料，与有机分子相容性较差。为增强高岭土和塑料聚合物的相容性，需要对高岭土进行改性处理。张作才等人用γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂对高岭土进行表面改性，与PP（聚丙烯）制备复合材料，提高PP的拉伸强度、缺口冲击强度和热稳定性[16]。李国喜等人用大分子表面处理剂对纳米高岭土进行表面处理，与PE（聚乙烯）熔融共混制备纳米高岭土/PE复合材料，用作食品包装膜，热学性能、热封性能、摩擦因数均优于PE膜，复合膜的水蒸气透过量降低46.4%，氧气透过量降低31.7%[17]。
