南宁球粘土的主要特征和开发利用

南宁球粘土的主要特征和开发利用王双彬（邢台市中纬矿物材料有限公司）球粘土（球土）这一词最早源于英国的采矿业，即开采一种高可塑性高岭石粘土时，由于粘性高不易挖掘，而是滚成一个个的球，也便于运输，从而得名。实质上，球粘土是软质粘土的一个变种。由于它具有突出性能和特点，在国外将其列为独立矿种，并得到普遍认可。随着耐火材料行业的科学发展，球粘土成为一种良好的结合粘土。从而，我国开始了对球粘土的研究。1990年开始刘长龄、王双彬等人进行了我国球粘土的找矿研究，先后发现或找到了一批球粘土矿区，进行了球粘土的开发利用。南宁球粘土就是在其期间确定的，我们根据南宁球粘土的岩石学、矿物学、工艺学性能进行一系列开发利用研究和推广使用。一南宁球粘土的主要特征南宁球粘土主要分布于南宁南部地区，为大型或超大型粘土矿。产于第四系沉积层中，属于湖沼—河流相沉积、矿层埋葬浅、厚度大、矿石为白色至浅黄色、棕色、黑色，呈松散状。1、矿物成分南宁球粘土的主要矿物为高岭石（97%—65%），次为石英，含有微量伊利石、蒙脱石、钛矿物、铁矿物及有机质。高岭石是南宁球粘土的一个特征矿物，经Χ射线衍射分析，曲线上（001）衍射峰宽钝不对称，（001）与（002）衍射峰之间的衍射峰数少于6条，一般为1—3条。扫描电镜观察，高岭石自形程度低，为他形片状或粒状，径厚比小。热重分析曲线在100℃左右有一吸热谷，是放吸附水的反应，540℃脱结晶水较结晶良好的高岭石脱水温度低40℃至60℃。1000℃方热峰的强度较弱。这表明南宁球粘土的高岭石属于很无序的高岭石。也证明南宁球粘土在形成过程中经历了大自然的“球磨”、“砂磨”，使高岭石粒度变小，晶体受损，断键增加，吸附能力增强。2、化学成分（表1）南宁球粘土按Al2O3含量可划分为Al2O3≥35%、≥32%、≥30%、≥28%、≥20%五个品级，各品级按Fe2O3含量确定为不同品种。表1我国主要产地球粘土化学成分（%）产地SiO2TiO2Al2O3Fe2O3MgOCaOK2O灼失南宁WSB16-144.821.7737.510.800.270.290.1914.26南宁WSB16-251.021.5833.131.130.130.160.1812.93南宁WSB16-360.451.1125.240.770.280.110.4610.25南宁WSB16-463.901.0922.970.870.240.330.409.60吉林水曲柳153.081.0433.311.310.290.480.4011.64吉林水曲柳254.081.0930.421.440.220.360.6911.44牡丹江50.541.0032.052.290.340.330.9812.42虎林WSB13-3152.900.6530.463.770.940.470.3010.30吉林永吉57.281.1027.471.610.320.640.7410.58广东54.730.9330.051.150.280.031.2711.27山西朔州52.290.2828.463.371.700.984.088.29美国55.511.2927.252.191.160.290.4612.16从表1可以看出南宁球粘土与相似粘土比较Al2O3高，Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、低。3、可塑性、粒度分析、烧结温度、耐火度南宁球粘土耐火度高，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级品耐火度大于1710℃，具有很高的可塑性，尤其是矿物颗粒极细，矿物粒度集中在1μm以下在国内外是少见的。其次，具有较宽的烧结温度（表2）。表2球粘土的重要工艺性能产地-2μm含量（%）平均粒度μm可塑性指数烧结温度真密度（g/cm）山西朔州57.632.3326.461200-1350℃2.54水曲柳（特）1.6417.441230-1500℃2.61水曲柳（Ⅰ）3.6219.751350-1550℃2.56南宁W16-1950.9436.211320-1550℃2.57南宁W16-2841.2521.121300-1550℃2.60广东80.1025.602.61牡丹江68.4920.371200-1550℃2.61虎林W1376.319.471350-1550℃2.60其次，南宁球粘土还具有良好的分散性、悬浮性、触变性。总上所述，南宁球粘土的主要矿物为无序高岭石，有害杂质低，具有极高的可塑性和极细的矿物颗粒组成，以及较宽的烧结温度和良好的触变性。二南宁球粘土的开发利用南宁球粘土是一种优质球粘土，可适于多种行业的使用要求。1、在耐火材料中的应用我国耐火材料应需求行业的要求，正迅速地向高强度和纯度，高纯度和使用寿命长的方向发展。在Si-Al耐火材料中要提高其强度和纯度，增加莫来石和刚玉的含量，必须降低粘土矿物的配比。球粘土的矿物颗粒细、表面积大、分散性能好以及极高的可塑性，适应耐火材料发展要求。可用5%-10%的球粘土取代30%-40%的普通耐火粘土，使富铝矿物加量加大，提高材料的纯度。耐火材料生产证明使用球粘土的产品，其强度增加，并且“声、色、形”具佳。产品的使用寿命均延长了5倍以上。尤其在不定形耐火材料中，球粘土优质的流变性，改善了材料的施工性能，提高了材料的中、高温强度、热震稳定性，大延长使用寿命。在耐火材料中球粘土还可以取埃洛石粘土（俗称羊油矸），具有良好的结合性。2、用于炼铁高炉出铁口炮泥南宁球粘土的性能是出铁口炮泥优先选择的原料。南宁球粘土在用量10%以上时，会因高岭石的烧成收缩出现微裂纹，使胶结疏松，对减少出铁口周围炉体的损坏更为可贵。生产实践表明球粘土能提高高炉炮泥的可塑性指数，使炮泥易成团。炮泥中加入球粘土30%时，气孔率可提高，改善了炮泥的透气性，有利于水分排出，铁口快速干燥。炭化后的耐压强度提高到115kg/cm2。高温吸渣荷重软化在1150℃时，样品荷重4kg/cm2能保持较长的时间不溃裂，炮泥高温强度性能很好。尤其是配用球粘土的炮泥，能提高铁口深度，并保持铁口深度的稳定性。炮泥打入铁口内具有很高抗渣铁侵蚀和抗冲刷能力。南宁球粘土用于高炉炮泥，易堵口，易开口，减少了事故的发生，减轻了人们的劳动强度。相应的也降低了原料成本，保证高炉正常生产。3、塑胶体填充的试验与应用球粘土细而均匀，分散性能良好，无序高岭石具有较强的吸附性，可制约塑胶体中离子的活动。南宁球粘土应用于塑料制品加工，可改变产品的物理性能和热扭变性能，还是良好绝缘体。易用于电缆、管材、板材。其配方中南宁球粘土使用量为20-30份时，塑胶体产品性能与配入苏州土塑胶产品性能相当。4、制取硫酸铝及硅铝白炭黑南宁球粘土-2μm的矿物颗粒含量高，杂质少，自然白度较高。酸浸制取硫酸铝反应较快，酸浸时间短。其浸渣可以制取硅铝白炭黑。其次，在陶瓷行业球粘土是优良的粘土原料，能提高泥料的可塑性和浇注性能，还是釉料的熔剂和稀释剂。在涂料中，球粘土具优良好的分散性和悬浮性，又能提高涂膜的物理性质。另外，南宁球粘土已成功的用于卫生纸的生产。南宁球粘土市场广阔，既是耐火材料，陶瓷的重要原料，又是塑料、橡胶、造纸、油漆、涂料的理想矿物填充料或功能材料。目前已用于高档耐火材料，坩埚、陶瓷、塑胶体填料、造纸填料、制取硫酸铝等。尤其是在不定型的高档耐火材料生产方面，南宁球粘土已成为重要的结合粘土。