高岭土

高岭土（Kaolin，China Clay），理论化学式为Al2 [Si2O5(OH)4]，也称斑脱石、高岭石、白陶土、观音土、白鳝泥、甘土、皂土、陶土、白泥、白石脂，是一种非金属矿产，是一种以高岭石族粘土矿物为主的粘土或粘土岩，因最早发现于中国江西省景德镇市高岭村而得名。高岭土的概念有两个说法，一是高岭土是由高岭石族矿物为主组成的粘土岩；二是高岭土是一种岩石，其特征是其中高岭石族矿物达到有用的含量。法国传教士Entrecolles在高岭村得到了高岭土，并将其送回法国，称这种粘土为“高岭土”，英文名称Kaolin。

高岭土多无光泽，质纯时颜白细腻，含杂质时可带有灰、黄、褐等颜色。其外观可呈松散的土块状，也可呈致密状态岩块状。其密度在2.54～2.60g/cm³之间，熔点约1785℃，莫氏硬度1-2.5。高岭土具有较好的分散性、粘结性、电绝缘性、离子交换性和较高的耐火度。一般高岭土的化学成分为：SiO2、Al2O3、Fe2O3、TiO2、（K2O+Na2O）等。

全世界探明的高岭土储量约262.66亿吨，主要集中在亚洲、欧洲、南北美洲和大洋洲。高岭土可用于陶瓷、耐火材料、橡胶、造纸、油漆、水泥、石油、化工、化妆品等方面。高岭土采选对环境影响主要是粉尘、噪声和破坏植被等。

名称来源

高岭土因首先发现于中国江西省景德镇高岭村而得名。1712年和1722年，法国传教士Entrecolles以传教为名，在景德镇搜集制瓷的情报时，在高岭村得到了高岭土，并将其送回法国，称这种粘土为“高岭土”，英文名称Kaolin。另一种说法为1769年，德国学者Richthofe在景德镇考察时，得到了高岭土，按照音译成“Kaolin”，并将其介绍给欧洲矿物学界，因而高岭土一词才有了地质学上的定义。

历史

高岭土的传说

据传古代高岭村有一对姓盛的夫妇，靠挖野菜、挖红薯为生。他们因为救助了一位冻僵的老人，而被告知高岭土的所在，和用高岭土来制作名贵瓷器的方法。于是，他们按照老人的嘱咐，开采出了高岭土，并做出了像玉石一样精美的瓷器。从此高岭村开始了烧制瓷器了历史。

开采历史

根据历史文献记载及考古发掘成果，可以推断出景德镇高岭村的高岭土最早发现于赵构绍兴年间，即1131-1162年。元、明两朝，随着景德镇陶瓷业发展，高岭土开采达到鼎盛，清朝时期高岭村资源枯竭。

美国开采高岭土的历史已经有200多年，产量一直稳居世界首位。英国是欧洲开采高岭土较早的国家，其开采高岭土的历史可以追溯到18世纪。德国、斯洛伐克、苏联、日本、印度、澳大利亚、墨西哥、阿根廷、巴西等国陆续建立了各自的高岭土工业。

世界范围内传播

明代宋应星在《天工开物》中的《陶诞》篇章中记载了高岭土的加工和使用方法。清朝时期，《天工开物》流传到日本及欧美国家，用高岭土随之也为世界各国所认识。

主要特征

矿物组成

高岭土主要成分为高岭石族粘土矿物，其主要化学成分为含水硅酸铝。高岭石族矿物有珍珠石(又称珍珠陶土)、地开石(又称迪开石、迪凯石)、高岭石、埃洛石(旧称多水高岭石、叙永石)四种，均属层状硅酸盐矿物，其中以高岭石和埃洛石为主。珍珠石、地开石、高岭石的化学分子式均为：Al4[Si4O10](OH)8，它们是一种多边形体。埃洛石是一种含层间水的高岭石，其化学式为：Al4[Si4O10](OH)8.2H2O。一般高岭土的化学成分为：SiO243%-77%、Al2O316%-39%、Fe2O30.06%-3.15%、TiO20.03%-0.7%、（K2O+Na2O）0.01%-7%，烧失量2.5%-18%。

物理特征

高岭土多无光泽，质纯时颜白细腻，含杂质时可带有灰、黄、褐等颜色。高岭土外观受成因影响较大，可呈松散的土块状，也可呈致密状态岩块状。其密度在2.54～2.60 g/cm³之间，熔点约1785℃，莫氏硬度1-2.5。高岭土质软，易分散悬浮于水中，具有良好的粘结性、电绝缘性、离子交换性和较高的耐火度，并且具有较好的可塑性，湿土（含水量20-35%）能塑成各种形状而不致破碎，并在干燥后能长期保持不变。

结构特征

电子显微镜下高岭石呈假六方片状，集合体呈书册状或蠕虫状；埃洛石为管状。高岭土的单位晶格有两个原子层，其中一个是八面体配位氧化铝层，另外一个为四面体配位二氧化硅层。八面体层的分子式为Al₂(OH)6，其结构与三水铝矿相似，两个羟基一高一低使铝原子彼此分开。四面体层的硅原子与4个氧原子等距，四面体定向的尖端面向氧化铝层，与之共用一个氧原子。下图显示了这个结构。晶体是由连续层通过在一个四面体层的氧原子和下一个八面体层的羟基之间的氢键构成。

当高岭土受热至450-550℃时会发生脱水反应，首先脱去的是位于八面体外侧，结合力较弱的表面羟基，即首先脱去的是[Al2(OH)4]5-结构单元中的两个羟基，形成五配体，继续脱羟基就会形成[AlO4]-四面体结构，形成偏高领土。550℃、650℃煅烧时，由于温度较低，脱羟基速度较慢，八面体结构扭曲程度较低；当温度超过950℃，八面体晶体结构崩塌。

形成原因

高岭土矿床成因可归纳为以下类型：中低温热液蚀变高岭土矿床；风化残余型高岭土矿床；风化淋积型高岭土矿床；沉积型高岭土矿床。形成高岭土矿床，一般要有一定的成矿原岩做物质基础，同时还要有适当的地质条件和物理化学条件。

成矿原岩有两类，其一是可以在原地转变为高岭土矿床的岩石；其二是可以产生或已经含有大量高岭石族粘土的矿物，可以在异地形成高岭土矿床的岩石。适宜高岭土成矿的物理化学条件包括理想的温度、压力条件已经pH值。形成高岭土矿床的温度不超过350℃，压力要低于中等，如果温度和压力过高，会形成无水或少水的其他矿物。在酸性条件下，长石和云母分解，碱及碱土金属溶解，适合高岭土矿床的形成。高岭土矿床的类型取决于所处的地质环境和成矿条件

分布区域

世界上高岭土资源极为丰富，五大洲60多个国家和地区均有分布，但主要集中在亚洲、欧洲、南北美洲和大洋洲，全世界探明的高岭土储量约262.66亿吨。储量较大的地区有美国佐治亚州、巴西的亚马逊盆地、英国的康沃尔和德文郡、中国的东南部等。在所有国家中，美国的高岭土储量居世界首位，主要分布在佐治亚州、亚拉巴马州、南卡罗来纳州，加利福尼亚州，阿肯色州、佛罗里达州、北卡罗来纳州及得克萨斯州等。其中佐治亚州高岭土矿床是世界最大的高岭土矿床，储量达79亿吨。中国高岭土矿产资源排名世界前列，已探明267处矿产地，探明储量29.10亿吨。英国的高岭土储量18.15亿吨，主要集中分布在康沃尔半岛。巴西的高岭土储量为13亿吨，集中分布在亚马逊平原盆地。以上四国也是世界高岭土的主要出口国。

世界范围内，高岭土生产相对集中，主要生产国有：中国、印度、乌兹别克斯坦、美国、捷克、伊朗、土耳其、巴西等。2022年，全球高岭土产量4800万吨，其中72.9%出自产量占全球前十一位的国家。高岭土产量最高国家是中国与印度，各自产量约840万吨。乌兹别克斯坦、美国、捷克、伊朗、土耳其、巴西等国产量也超过100万吨。

运用领域

高岭土可用于陶瓷、耐火材料、橡胶、造纸、油漆、水泥、石油、化工等方面。

陶瓷工业

高岭土是陶瓷工业的主要原料，它不仅用于陶瓷胚料，还可用于陶瓷釉料。在日用瓷方面，高岭土可用于制作杯、盘、碗、勺等；在建筑陶瓷方面，可以制作釉面砖、卫生瓷等；在工业陶瓷方面，可用于制作高压电瓷的瓷瓶、瓷串子等，低压电瓷的接触器开关、保险丝等。

耐火材料

高岭土可用于冶金工业的耐火材料以及高级玻璃制造业的耐火材料。在冶金工业中，高岭土可用于制作耐火砖、高镁铝砖、各种熔炼炉和热风炉的炉衬砖等，优质高岭土还是制造莫来石耐火材料的原料。在高级玻璃制造业中，高岭土可用于各种制造埚，以替代价格昂贵的金属坩埚。

造纸工业

每年生成的高岭土有相当一部分用于造纸工业，它可用于纸张的填充和涂布。在用于填充时，高岭土与纤维素纤维混合，形成纸张主体，并赋予纸张主体颜色、不透明度和印刷适性。在涂层中，高岭土与粘合剂一起被涂在纸张表面，以提供光泽、颜色、高不透明度和更好的印刷适应性。制备用于涂层的高岭土颗粒的直径小于两微米。

橡胶、塑料工业

橡胶工业也要用到大量的高岭土。片晶状的、高白度、高细度的高岭土可用于橡胶填充剂，以增强橡胶的性能，如机械强度、耐磨性、化学稳定性等。同时加入高岭土还可降低橡胶成本，但是橡胶中高岭土的含量必须恰当，一般为10-12%。高岭土用于塑料添加剂，可使塑料表面光滑，有利于抛光，耐化学腐蚀，使塑料更加经久耐用。

水泥、石油、化工

自然白度中等，烧成白度80以上的高岭土可用作白水泥的粘结剂、增白剂和填充剂。这种水泥可用于高级建筑物的室内装饰。高岭土可用作石油钻井泥浆的成分，还可用于人工制造分子筛。各种分子筛可广泛用于化工、石油精炼、催化等方面。

化妆品、医药领域

煅烧高岭土可用作化妆品添加剂，具有增强化妆品吸油和吸水性，改善化妆品与皮肤的亲和力，增强化妆品润肤能力的作用。高岭土往往与滑石搭配应用在化妆品中，它可以改善滑石的不足并增强其性能。高岭土用于化妆粉可改善其吸收能力，从而消除皮肤反光；高岭土因为具有较高的密度，还可以很好地控制化妆粉的膨胀性；与滑石相比，高岭土可以提高化妆粉的皮肤附着力。但是由于高岭土润滑性不足，一般在化妆粉中的比例不会超过30%。高岭土还可以掺入润肤膏和美容面具中，增加舒适感。此外高岭土还可用于润肤清洁面膜和按摩香精油的载体。煅烧高岭土应用于医药领域，主要是作为载体和药剂成片的助剂，在中国这方面用量很少且主要是采用进口品。

尖端工业及其他领域

优质高岭土是尖端工业的重要原料。它可作为原料，用于制造原子反应堆、喷气式飞机燃烧室的耐高温复合材料。另外，利用高岭土可以透过红外光，有较高的机械强度和抗热冲击性能等优点，可讲其用于制作各种红外、远红外辐射的陶瓷元件。

高岭土也用作涂料中的扩展剂和扁平剂。高岭土是油墨、一些化妆品和许多其他产品的重要成分。此外高岭土还可作为沉淀剂，来促进葡萄酒的澄清。

矿物开采

高岭土的开采方式可分为露天开采和地下开采两种。露天开采通常采用，从地面将覆盖在矿床上部的土或岩石剥离，露出矿体后采出。地下开采则是从地面开掘通往地下矿体的一系列井巷工程，并借助这些井巷将矿体采出。矿体厚度大，上部覆盖层薄或矿体产状与山坡地形倾向一致的矿床适用于露天开采，例如全球风化残积的高岭土矿床基本上采取露天开采。而矿体厚度小，上部覆盖层厚或矿体产状与山坡地形倾向相反的矿床，适用于地下开采，如苏州瓷土公司阳西矿区。

品质鉴定

国家标准鉴定方法

品质鉴定的标准依据GB/T14563-2020，高岭土及其实验方法。

产品外观质量

产品理化性能

以陶瓷工业用高岭土和煅烧高岭土产品理化性能要求为例。

产品水分

常用鉴定方法

依据特征鉴定

高岭土的鉴定特征是：白色土状块体，用手捏易碎成粉，用水潮湿后性软、粘舌，具可塑性。

其他方法

X射线分析法：因为X射线波长与高岭石矿物晶格间距为同等数量级，可利用X射线衍射的特征谱线来鉴定高岭土；

热谱分析法：粘土矿物在加热或冷却过程中常伴有吸热或者放热现象，即热效应。粘土矿物在从室温加热到1200℃的过程中，可以发生一次或者数次热效应。热谱分析就是利用这一特点来鉴定粘土矿物的方法。高岭石类矿物的热效应有共同的特征，可作为鉴定依据。热谱分析法又分为热差分析法和热重分析法。

人工优化

自然界产出的高岭土大多数不是由纯粹的高岭石组成，其中常含有石英、长石、云母等粗粒物质，以及硫、铁、钛等杂质矿物元素。为适应陶瓷与其他工业的需求，必须将高岭土进行精制，以便将其中的杂质除掉。高岭土的精制是通过对高岭土矿石进行选矿来实现的。高岭土选矿常用的方法是手选法、重力法、浮选法、磁选法和化学精选法。此外还有电渗电解精选法等不常用的方法。通过选矿可以有效去除上述杂质，得到纯度较高的可以满足各类应用需求的产品。

环境影响

采、选矿对环境的影响分析

高岭土矿山开采可分为露天开采和地下开采（洞采）两种模式，其中地下开采对环境影响较小。采矿对环境的影响包括：粉尘对大气环境影响；噪声对环境的影响；固体废弃物对环境的影响；对生态环境的影响。

矿山开采对大气环境的影响，主要是车辆运输产生的扬尘和采场爆破、挖掘的扬尘。采矿噪声对环境影响较小。采矿固体废弃物主要是废石弃渣，它占用林地、破坏植被，雨季易引发泥石流等。采矿对生态环境的影响对象主要是矿山森林生态系统。

选矿过程对环境影响主要是在破碎、研磨和烘干过程中，产生大量粉尘和噪声。

治理措施

在采场首先要在日常生产中做好综合整治，其次做好采场截排水工作，第三按照“宜草则草、宜树则树”的原则及时进行植被复垦。在选厂废水经拦沙坝分流后方可排出，在各工序装除尘和除噪声装置。

参考资料

kaolin.britannica.2023-05-29

Kaolin.pubchem.2023-05-29

Clays Statistics and Information.usgs.2023-07-31

GB_T14563-2020.道客巴巴.2023-05-31