湖州離子交換

① 浙江湖州德清縣武康鎮建設局法規科吳亮簡介

摘要 吳亮，男，博士，中國科學技術大學博士生導師。

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③ 高嶺土（Kaoline）

一、概述

高嶺土是一種以高嶺石族粘土礦物為主的粘土或粘土岩。高嶺石族粘土礦物包括高嶺石、埃洛石、地開石、珍珠陶土等。高嶺土的礦石類型按外貌可分為土狀高嶺土和塊狀高嶺土。按主要粘土礦物成分分為高嶺石塊狀高嶺土和埃洛石塊狀高嶺土。按其質地、塑性和砂質含量分為三種，即硬質高嶺土：質硬、無可塑性，細磨後具可塑性；軟質高嶺土：質軟、可塑性較強，砂質含量小於50%；砂質高嶺土：質鬆散、可塑性弱，砂質含量大於50%。高嶺土因具有許多優良的工藝性能，廣泛用於造紙、陶瓷、橡膠、塑料、耐火材料和化工、農葯、醫葯、紡織、石油、建材、國防等領域。

二、礦物性質

高嶺石的化學式為Al₄［Si₄O₁₀］（OH）₈，理論化學成分為：Al₂O₃ 39.5%，SiO₂ 46.54%，H₂O 13.96%。單斜或三斜晶系，粒度細小，通常在0.2～5μm之間。純凈者呈白色，光澤暗淡，土狀光澤或無光澤，硬度接近於1。易成粉末，潮濕時具可塑性，密度2.6g/cm³左右。通常，高嶺石粒度分布在2～0.25μm之間；埃洛石2～0.062μm之間；蒙脫石為2～0.25μm和0.125～ ＜0.062μm兩級；水雲母在各粒級均有分布。Fe₂O₃、TiO₂、MnO、有機質及稀有元素對高嶺土的白度有影響。高嶺土泥漿性能穩定、粒度細、懸浮性能好，細度、厚比系數越高（即徑厚比），觸變性越大。高嶺土的離子交換性與礦物的種類有關。一般陽離子交換容量3～15 m mol，陰離子交換容量為7～20 m mol。按照可塑性指數，高嶺土及其泥料的可塑性分強塑性（＞15）、中塑性（7～15）、弱塑性（1～7）、非塑性（＜1）四個級別。高嶺土的耐火度一般為1700℃，屬於一般耐火粘土，優質高嶺土耐火度達1800℃。

三、用途

高嶺土以其潔白的基色，高度的分散性和可塑性，很高的電阻和耐火度，良好的吸附性、燒結性、離子交換性和物化穩定性，廣泛應用於許多工業部門，成為國民經濟中的重要礦產資源之一。

1）陶瓷工業：由於高嶺土的可塑性、黏結性、懸浮性和結合能力，陶瓷泥坯有利於車坯及注漿，便於成形。

2）造紙工業：用作塗料和填料，可以提高紙張的覆蓋性能、塗布光澤性能，增加紙張的白度、不透明度、光滑度及印刷適應性。

3）耐火材料工業：用來生產耐火材料，其製品具有抵抗高溫不變形的能力。

4）橡膠工業：用作填料，可提高橡膠製品的機械強度，增強耐磨性和化學穩定性，延緩橡膠的硬化時間。

5）油漆工業：主要用作充填物和色料替代物。

6）塑料工業：作為填料使產品表面光滑、減少熱裂和收縮，有利於拋光、尺寸的精確度、耐化學腐蝕性等。

7）搪瓷工業：在琺琅釉中加入高嶺土，使琺琅釉層經煅燒後與鐵質坯體牢固結合。

8）環境方面：可用於化工和生活用水的過濾，去除水中重金屬陽離子污染物，吸附廢水中的NH^3--N、

等。同時還可用於大氣污染的凈化和土壤的自凈。

9）製造池窯玻璃纖維：含鐵低的高嶺土用於玻璃纖維製造業，提供鋁和硅的來源，還能使其光澤黯淡。

10）其他用途：高嶺土還可用於生產白水泥、聚合鋁，低鐵、硫的高嶺土可在催化劑生產中應用。此外，在化肥、農葯、化妝品等方面有廣泛的應用。

四、地質特徵

高嶺土礦床廣泛分布於熱液蝕變、風化和沉積的岩石中。根據高嶺土礦床的成礦地質特徵和成礦作用，高嶺土礦床一般劃分為風化型、熱液蝕變型和沉積型。

（一）風化型高嶺土礦床

分風化殘積型高嶺土礦床和風化淋積型高嶺土礦床兩個亞類。

1.風化殘積型高嶺土礦床

風化殘積型高嶺土，是富含鋁硅酸鹽礦物的岩石經強烈的化學風化作用，在原地殘積而成的。礦體呈帽狀、似層狀、槽狀、透鏡狀、囊狀、楔狀、脈狀等，產於潛水滯流帶上部。礦床具有明顯的垂直分帶，自上而下包括全風化帶、半風化帶、微風化帶至新鮮岩石。湖南衡陽界牌高嶺土礦床是該類型的典型礦床。

湖南衡陽界牌高嶺土礦床處在衡陽縣與衡山縣交界的地區，位於燕山早期白石峰二雲母花崗岩與前震旦系板溪群五強溪組凝灰質板岩、泥質粉砂岩的接觸帶上，見有條紋條帶狀鈉化混合岩、絹雲母斜長片麻岩、白雲母片岩、石英鈉長岩，並有偉晶岩脈穿插，這些遭受了蝕變的岩石，又遭受了強烈的風化，具有明顯的風化殼垂直分帶，形成了巨大的高嶺土礦床。高嶺土主要是母岩中各種長石經風化的高嶺土化的產物，部分是由白雲母轉化而成的。礦物成分以高嶺石、埃洛石、伊利石為主。礦體呈似層狀產出，走向北東，傾向北西，傾角30°～40°。礦體厚度為25～30 m，沿傾向延伸70～150 m。逐漸呈楔形尖滅。底板為鈉化混合岩，頂板為石英岩。礦體內常見板岩、千枚岩、片岩等殘留體。優質界牌高嶺土的化學成分見表2-40-1。

圖2-40-1 中國主要高嶺土礦區分布示意圖

風化殘積型高嶺土礦床在南方廣泛分布。成礦時代較新，主要形成於新近紀上新世—第四紀，風化淋積型高嶺土礦床產於二疊系樂平統龍潭煤系和早二疊世陽新統茅口灰岩的岩溶侵蝕面之間。熱液蝕變型高嶺土礦床在東部主要與中生代中—晚期火山活動有關。大多數礦床賦存於侏羅繫上統的火山岩中。碎屑建造沉積型高嶺土礦床多屬古近紀、新近紀或第四紀河、湖、海灣沉積，它們多沉積於斷陷盆地、河谷窪地或鄰近的海灣。含煤建造沉積型高嶺土礦床分布在石炭紀—二疊紀煤系地層中。

六、可供資源

截止2005年底，全國共有高嶺土礦產地232處，主要集中在廣東、陝西、福建、廣西、江西、湖南、江蘇等省區。全國查明資源儲量182995×10⁴t，其中廣東省查明資源儲量佔全國查明資源儲量的29.63%；陝西查明資源儲量佔全國查明資源儲量的24.54%；福建查明資源儲量佔全國查明資源儲量的10.96%；廣西查明資源儲量佔全國查明資源儲量的7.83%。我國主要高嶺土礦區高嶺土查明資源儲量分布情況見表2-40-2。

表2-40-2 中國主要高嶺土礦區查明資源儲量的分布

（據國土資源部《全國礦產資源儲量通報》，2005）

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70年代末與國家海洋局杭州第二研究所共同研製出我國第一台水處理電滲析器以後，與中國科學院、中國工程院、浙江大學、江南大學、河海大學以及美國麻省理工大學等科研院所長期合作，從事工業用水處理和污水處理設備的延伸開發，特別是在鹵液提煉技術、木署糖脫鹽、絲蛋白脫鹽、葯液脫鹽、乳清脫鹽、海水淡化和電鍍污水、印染污水處理等領域有重大突破，技術指標國內領先。
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公司集幾十年水處理生產製造經驗，工程業績逾千項，產品出口歐洲、中東、東南亞、非洲、南美洲等地區，生產的機械過濾器、活性碳過濾器、反滲透裝置、電滲析裝置、超濾裝置、離子交換器、軟化器、EDI等水處理設備廣泛應用於電子、電力、石油、化工、電鍍、印染、醫葯、食品、飲料等各個行業，深受廣大用戶的青睞與好評，是集水處理的技術咨詢、設計、生產、安裝、調試、服務培訓於一體的專業化公司。