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1、煤系高嶺土結構


高嶺石是層狀硅酸鹽的一種，結構為二八面體(1：1)，晶格間距為 7A，層狀結構間不含水分子及其它離子，氫鍵是層間聯結的主要價鍵[31]。其理想結構式為 A14[Si4010](0H)8，理論化學成分為 Si02 46.54%，A1203 39.50%，H20 13.96%。高嶺石屬于三斜晶系，結晶單體為假六方板狀，也有部分呈書冊狀，如圖 1-1 所示。高嶺石結晶集合體大多呈現為蠕蟲狀及手風琴狀，粒度介于 0.5～2nm 之間，少數蠕蟲狀集合體粒徑可能達到毫米級別。


高嶺石晶體結構被破壞后，會產生兩種不同類型的晶面：(001)晶面、(110)和(010)晶面。由于高嶺土化學組分及結晶類型的特征，高嶺石晶胞中普遍存在離子間(Al3+、Si4+、Fe2+、Mg2+、Fe3+)的類質同象替代，故而 (001)晶面上不可避免會有部分永久負電荷的存在。


在高嶺土中普遍存在如下幾種結構：膠凝，粒度較細但極為致密；泥質，礦石中-10um 顆粒占絕大多數；含泥粉砂，砂在礦石中占到 25%～50%的比例；有機泥質，有機質如植物殘體等存在于高嶺石結構中；變余，含有凝灰及斑狀變余結構的蝕變高嶺土中。




2、煤系高嶺土性質


基于礦石品質、含砂量、可塑性進行分類，高嶺土包括煤系(硬質/軟質)和砂質兩大類。煤系高嶺土，包括硬質和軟質高嶺土，開發應用通常需進行高溫煅燒。煅燒高嶺土，層狀結構的高嶺石已變為無定型狀偏高嶺石。二者的理化性質區別很大：


(1)層狀晶體變成無定形狀晶體，表面-OH 被脫除，新形成的粉體多孔疏松；


(2)結晶水脫除，Si-O 和 Al-O 鍵替代-OH 成為表面官能團和活性點；


(3)酸度增加，煅燒土 pH 值從 6~7 降為 5.6~6.1 之間；


(4)絕緣性能增強，高嶺土煅燒經煅燒絕緣性能提高，并且低溫煅燒(700℃)提升幅度較大。


硬質高嶺土硬度較大，塊狀時不具有可塑性，粉碎、細磨后才具有可塑性：軟質高嶺土質軟，砂質含量通常小于 50%，可塑性強。高嶺石無論硬質或軟質，表面零電點 (PZC)保基本持一致，其表面 Zeta電位與 pH 值函數關系及變化規律也幾乎相同。在胡岳華和 Changmiao Liu 等關于高嶺土表面電位及可浮性的研究中，均表明 “在不同的 pH 值條件下，硬質高嶺土具有比軟質高嶺土更低的Zeta 電位、更低的結晶有序度、更弱的藥劑作用、更差的可浮性” 。硬質高嶺土和軟質高嶺土都歸屬于煤系高嶺土大類，和其他來源的高嶺土不同，煤系高嶺土成分單一且穩定。