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独具特色的煤系高岭土
高岭土是一种以高岭石为主的粘土材料，因最早产自于江西景德镇的高岭村而得名。高岭土按其成因可分为原生高岭土、次生高岭土，前者指铝硅酸盐矿物组成的中酸性岩石经长期化学风化后未经自然力搬运而与母岩残留在一起的高岭土，中国南方地区所产高岭土多属这种类型；后者是指经自然力搬运而沉积下来，同时在搬运和沉积过程中又混入各种杂质的高岭土，主要产在石炭-二叠系的煤层中，以煤层中顶底板、夹矸或单独形成矿层独立存在，当煤矸石中高岭岩含量超过80%就称为煤系高岭土矿，属于硬质高岭土，具有较高的利用价值，是中国独具特色、具有广阔利用前景的重要非金属矿产。
煤系高岭土材料产业追求高质量发展
我国煤系高岭土储量主要分布在山西、内蒙古等地。近年来，煤系高岭土成产业“热土”。内蒙、山西等地区的各大矿区已经引起了对煤系高岭土资源开发利用的高度重视。
2021年11月，内蒙古自治区工信厅发布《关于印发自治区新材料产业高质量发展方案(2021-2025)》的通知。表示未来5年将重点发展建材及非金属矿物材料等新材料产业，规划到2025年，建成高端煤系高岭土160万吨以上产能规模。并在呼和浩特、鄂尔多斯两市布局煤系高岭土材料产业建设。加快颜料级、造纸涂布级、涂料级高岭土新型煅烧工艺、关键设备开发与产业化。
2022年3月，山西省政府办公厅印发了《关于支持煤系高岭土材料产业高质量发展的意见》，提出要实施一批重大工程和项目、打造大规模产业化基地，推进煤系高岭土由“低效、低值、分散利用”向“高效、高值、规模利用”转变，全面推动高质量发展，并提出力争二O二五年形成晋北煤系高岭土材料产业基地。
作为一种粘土矿物材料，煤系高岭土自身具备一定的比表面积和吸附性能等优点，但其自身结构、物理化学性质的局限性，并不能完全满足现代工业生产的需求，煤系高岭土材料产业若要高值化发展，离不开改性。
煤系高岭土的改性及应用
煤系高岭土改性方法根据用途的不同多种多样，常用的改性方法有煅烧，插层/剥离，包覆改性，酸碱改性等方法。
煅烧改性
为了从外观呈现黑色或褐色的煤系高岭土中得到高白度、高质量的高岭土产品，煅烧是极其关键的步骤之一。煅烧后的煤系高岭土白度较高，可以用于涂料或是白色颜料。另外，煅烧煤系高岭土具有散射力强、塑性好、活性高、绝缘性能和热稳定性能好、孔隙率和遮盖率高、容量小等优点，所以在橡胶填料、塑料、日用化妆品、农药和医药产品中被大量应用，在纺织、石油、国防、化工等领域也有应用。
来源：山西金宇科林科技有限公司
目前，作为超细煅烧高岭土行业的重点企业，山西金宇科林科技有限公司已具备年生产功能性煤系煅烧高岭土50万吨，消化煤矸石固废60万吨的能力，产品主要应用于热敏纸、装饰纸、水性涂料、汽车电泳漆、橡胶塑料和化工等行业。同时在石油催化、印刷油墨、聚酯化纤等行业也具有广阔的应用前景。
插层/剥离改性
插层/剥离是指通过机械物理作用、化学反应或者两者的结合作用，破坏高岭土的层间氢键，扩大其层间间距，最终达到层与层间的分离而获得剥离出结构单层，以达到增加高岭土活性与比表面积的方法。插层的方法多种多样，但无论利用哪种方法对高岭土进行插层都离不开插层剂的使用，同时需要结合外部机械力、微波、超声波、煅烧等条件的变化而实现。
程宏飞等以醋酸钾为插层剂，将高岭土与质量百分比浓度分别为 5%、15%和30%的醋酸钾溶液以1∶4的比例共混搅拌2h，然后将搅拌后的浆料放入磨剥桶内磨剥2h，经过滤分离、水洗，除去多余醋酸钾，最后烘干、打散，制备出插层剥片高岭土。将其填充至丁苯橡胶复合材料中，有助于提高丁苯橡胶复合材料的力学性能，尤其对拉伸强度有很大的改善作用。
包覆改性
包覆改性分为金属氧化物与有机物包覆两种方式。此方法简便易操作，同时可以大幅提升高岭土的附加价值，扩展了高岭土的应用领域。如经过表面改性包覆二氧化钛后，煤系煅烧高岭土具有与钛白粉相近的功能，由于具备更高的着色力、遮盖力，尤其适于使用在高速刮刀涂布机上。
酸碱改性
酸碱改性可以有效的溶解高岭土中的Al2O3及其他金属氧化物成分，而Al2O3及其他成分浸出后会使得高岭土比表面积增加。由于这种特性的存在，高岭土又被视为提取铝源的重要矿物资源，成为了铝土矿的替代品。
王玉飞分别用盐酸、氢氧化钠对煅烧煤系高岭土进行改性，得出了吸油值最佳时所对应的处理条件，由于高岭土煅烧处理后形成了具有酸反应活性的四面体Al，盐酸改性后高岭土中的Al元素浸出，极大地丰富了高岭土的孔道结构；氢氧化钠改性能浸出煅烧高岭土中的Si元素，使小孔结构增加，这是因为煅烧处理后高岭土中的一部分SiO2转化为游离的SiO2，易于与碱性物质发生反应。酸改性中高岭土中的金属氧化物杂质浸出，也能使高岭土孔道丰富，进一步提升其孔径、粒度分布、比表面积等重要性能参数。随碱处理时间的增加，煅烧煤系高岭土孔径分布变宽，比表面积减小、孔体积增加，裂化活性和裂化选择性提高。
小结
随着优质高岭土资源的不断利用与开发，优质高岭土资源占有量逐年减少，煤系高岭土的进一步开发利用迫在眉睫。通过煅烧、有机/无机/酸碱改性等手段对其进行改性，能够使煤系高岭土广泛应用于建筑、造纸、陶瓷、橡胶、化工等多个产业领域。
参考资料：
周丽等.煤系高岭土在耐火材料中的应用
牛三鑫.改性煤系高岭土的制备及其对刚果红吸附性能研究
史帅.硅烷改性煤系高岭土及对废水中Cr(Ⅵ)的吸附研究
朱睿等.高岭石的特性及其复合催化材料研究进展
内蒙古工信厅、山西省政府办公厅等
（中国粉体网编辑整理/黑金）
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