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| 我國高嶺土應用技術(shù)研究現狀及進(jìn)展 |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2014-03-06 08:36:46 瀏覽次數： |
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（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）我國是全世界利用高嶺土資源最早的國家，主要的生產(chǎn)省份有江蘇、江西、浙江、福建、湖南、廣東、廣西等地。高嶺土在日常生活與國民經(jīng)濟中的應用十分廣泛，現已用于油漆、涂料、造紙、橡膠、塑料、陶瓷、電纜、水泥、汽車(chē)、紡織、環(huán)保、化學(xué)、農業(yè)、耐火材料等諸多行業(yè)。目前國內對高嶺土的研究以對其性質(zhì)的深層次認識為主，并不斷拓寬其在更多領(lǐng)域中的應用。另外，從80 年代開(kāi)始，我國高嶺土產(chǎn)品由初加工向精加工、由普通產(chǎn)品向新科技產(chǎn)品得到進(jìn)一步發(fā)展。
一、高嶺土應用于催化裂化催化劑研究進(jìn)展
由于原油日益重質(zhì)化和劣質(zhì)化，煉油工業(yè)普遍以提高重油渣油的摻煉比作為主要的煉油加工途徑。重油的含硫量、含氮量、含酸量以及含金屬量較高，黏度也偏高，因此FCC催化劑應提供良好的催化活性、基質(zhì)活性、抗酸堿性、反應選擇性及抗重金屬污染能力。在催化劑中，高嶺土作為惰性載體一般不具備參與裂化反應的活性。而現階段，高嶺土經(jīng)過(guò)改性可具有一定的孔結構和裂化性能，可增強基質(zhì)活性，使基質(zhì)上的重油分子得到初步裂解。
在FCC 催化劑中，高嶺土充當一定量的基質(zhì)可以使催化劑更加穩定，并確保負載活性部分與重油分子的預裂化，而高嶺土的品質(zhì)與催化劑性能密切相關(guān)。高嶺土具有較高的酸催化活性和水熱穩定性，同時(shí)其表面的弱酸性對重油分子（直徑大于5nm）產(chǎn)生很強的裂化作用。另外，催化劑性能也與高嶺土的顆粒大小有關(guān)，高嶺土顆粒變小，可提高催化劑的強度。由于高嶺土質(zhì)地較軟，品質(zhì)較優(yōu)，價(jià)格較低，使其在FCC 催化劑的研究開(kāi)發(fā)過(guò)程中受到大家青睞。
二、高嶺土應用于插層復合材料研究進(jìn)展
20 世紀60 年代，高嶺土應用于插層方面的研究探索才逐漸起步，剛開(kāi)始人們利用有機小分子量的化合物來(lái)衡量高嶺土的膨脹性能，同時(shí)可用來(lái)鑒別粘土礦物。目前，隨著(zhù)對高嶺土探究認知的日益加強，人們不斷開(kāi)發(fā)出高嶺土新型有機復合材料，并逐漸展現出其在諸多領(lǐng)域的優(yōu)越性。
與傳統方法相比，插層法一般是由層狀聚合物或有機物分子插入層狀無(wú)機物中而制備出插層復合材料。復合材料經(jīng)過(guò)插層法后，不僅可以改善其力學(xué)性能，還可以獲得很多新的功能特性。作為一種新型材料，高嶺土插層復合物在催化劑、電性能材料、環(huán)境工程材料、功能陶瓷材料、選擇型吸附劑等領(lǐng)域均有重要的研究?jì)r(jià)值和廣闊的應用前景。因此，插層法的研究與利用已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。
三、 高嶺土應用于合成沸石分子篩研究進(jìn)展
高嶺土的主要化學(xué)成分是硅和鋁，可作為硅鋁源，用于合成沸石分子篩過(guò)程。利用催化劑噴霧高嶺土原材料并成型的方法將其制備成微球，接著(zhù)將高嶺土微球通過(guò)原位晶化技術(shù)，使微球上的硅鋁源在堿性環(huán)境中逐漸溶解，結構重新排列并形成沸石，剩下的部分微球變成為基質(zhì)。該過(guò)程微球中將產(chǎn)生多條孔道，沸石便出現在微球的內孔道和外表面上。其中，高嶺土微球原位晶化后可用作催化劑，如果將其制成Y 型沸石，將具備特有的性質(zhì)與優(yōu)點(diǎn)。
利用高嶺土合成的沸石分子篩，包括催化劑在內，比通常所用的凝膠法更具有優(yōu)越性。其沸石活性、顆粒大小、水熱穩定性、抗重金屬性等特性均得到很大的改善。又由于高嶺土價(jià)格較低、原料易得、合成過(guò)程成本不高，使其在學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域和工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域都受到人們的廣泛關(guān)注。
四、 高嶺土應用于制備納米材料研究進(jìn)展
20 世紀80 年代末期，在德國首先利用惰性氣體凝集法制備出納米顆粒，從理論到性能全面研究了該技術(shù)，并提出了納米材料的相關(guān)概念。此后，納米材料和納料技術(shù)廣泛應用于各個(gè)領(lǐng)域，由于具有光、電、磁、聲、力學(xué)方面的特殊性能，在宇航、國防、環(huán)保等領(lǐng)域均有應用，不僅在高科技領(lǐng)域，在傳統工業(yè)中也同樣充滿(mǎn)生機與活力。納米顆粒具有表面效應、小體積效應、量子尺寸效應、宏觀(guān)量子隧道效應等，由此產(chǎn)生傳統固體顆粒不具有的很多特殊性能。
但是由高嶺土制備的納米材料，其方法有很多種可能性，是否可以找到一種簡(jiǎn)單經(jīng)濟可行的方法，使納米顆粒均勻地分散在復合體系中，是否可以開(kāi)發(fā)出功能更多，性能更優(yōu)的納米材料，這些都是值得關(guān)注的課題。
總的來(lái)說(shuō)，多種高嶺土制備的納米材料將逐步地被開(kāi)發(fā)生產(chǎn)出來(lái)，高嶺土納米材料學(xué)將逐步在多種行業(yè)中具有廣闊的發(fā)展前景。
五、高嶺土應用于生產(chǎn)無(wú)機化工產(chǎn)品研究進(jìn)展
無(wú)機化工產(chǎn)業(yè)作為基礎性化學(xué)工業(yè)，利用天然礦物原材料，加工生產(chǎn)出的產(chǎn)品具有應用廣泛、需求量大的特點(diǎn)，在國民經(jīng)濟中占有重要地位。特別是近年來(lái)的精細專(zhuān)用產(chǎn)品使無(wú)機化工工業(yè)有了新的發(fā)展，無(wú)機鹽不僅被廣泛應用于原料業(yè)，也逐漸發(fā)展為材料業(yè)的一部分。而工業(yè)科技領(lǐng)域相對較發(fā)達的國家，對無(wú)機原料的需求量比其他國家更大。據統計，全球范圍無(wú)機產(chǎn)品有l3000 多種，其中我國約有l000 種，生產(chǎn)能力、產(chǎn)量位居世界第二。
我國高嶺土資源豐富，遍布二十多個(gè)省市自治區。過(guò)去高嶺土應用于陶瓷、分子篩、催化劑等行業(yè)，隨著(zhù)科技不斷進(jìn)步，高嶺土又可以應用于很多新的化工行業(yè)，如鋁酸鈉、硅酸鈉、硫酸鉀鋁、聚硅酸鋁、堿式氯化鋁鐵、二氧化硅系列、納米材料、各種分子篩等產(chǎn)品。
現如今我國的無(wú)機化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前進(jìn)目標為綜合運用新設備和新方法，有效拓寬原料應用范圍，使產(chǎn)品實(shí)現高純化、精細化、多樣化、系列化、復合化，產(chǎn)品市場(chǎng)完善化，使生產(chǎn)過(guò)程投資較少，工藝簡(jiǎn)便，技術(shù)成熟，靈活性強，生產(chǎn)加工途徑幾乎不造成環(huán)境污染。其產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝更能有效利用資源，適應各領(lǐng)域和社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展，同時(shí)加快我國無(wú)機化工產(chǎn)業(yè)的前進(jìn)步伐，其前景值得人們關(guān)注和深入研究。
六、高嶺土應用于內墻乳膠漆研究進(jìn)展
隨著(zhù)環(huán)保越來(lái)越受到人們關(guān)注，乳膠漆、UV 固化涂料等污染小的涂料逐漸成為人們的焦點(diǎn)。其中乳膠漆具備安全環(huán)保、干燥迅速、施工方便等特點(diǎn)，在建筑領(lǐng)域得到飛速發(fā)展，同時(shí)也推進(jìn)了功能性填料高嶺土的應用和發(fā)展，高嶺土能夠用來(lái)部分代替乳膠漆及一些裝飾漆中的鈦白粉。
隨著(zhù)乳膠漆技術(shù)研究的迅猛發(fā)展，對原材料的性能質(zhì)量要求也越來(lái)越高，乳液、顏料、助劑等方面的研究日趨成熟，但對填料的研究相對較少，對一些填料的選擇應用并不合理。乳膠漆產(chǎn)品發(fā)展迅速，但競爭也日益激烈，把握質(zhì)量和成本是提高競爭力的關(guān)鍵。這與原材料的選擇使用密切相關(guān)，煅燒高嶺土在乳膠漆中可以部分替代鈦白粉，并配合鈦白粉可提供很好的遮蓋力和展色力。由于高嶺土粒子可以改善顏料粒子間隔，提高涂層的反射率和顏色強度；又因其吸油量較低，可較大量的添加于配方中而不破壞漆膜性能，在不影響光澤、遮蓋力、柔韌性及其他性能的前提下極大地降低涂料成本。因此，高嶺土可廣泛用于水性或溶劑型平光漆、半光漆、蛋殼光漆及特種涂料中。
七、高嶺土應用于制備介孔氧化硅材料研究進(jìn)展
介孔材料是孔徑2 到50nm 的材料，它具有較大的孔隙率、吸附量及比表面積。由于該材料擁有表面效應、小尺寸效應、量子限域效應、介電限域效應、宏觀(guān)量子隧道效應等方面的性質(zhì)，使其在吸附、分離、催化裂化、廢水處理等行業(yè)得到充分利用。二十世紀九十年代，Mobil 公司最先提出制備MCM-41 型介孔氧化硅材料，其很快便由于性能和用途方面的優(yōu)勢成為研究的焦點(diǎn)。Dongyuan Zhao 等科學(xué)家[24]以?xún)尚怨簿畚顴O20PO70EO20 作為結構指向劑，制備出結構規整的介孔氧化硅材料SBA-15，它不僅水熱穩定性良好，而且孔徑可調，這一研究成果極大地推動(dòng)了介孔材料的發(fā)展。
高嶺土礦藏量大、開(kāi)采容易、處理簡(jiǎn)單、硅鋁含量高，以其作為原料通過(guò)水熱法制備介孔材料，具有方法簡(jiǎn)便、成本較低、無(wú)需模板等優(yōu)點(diǎn)，拓寬了介孔材料的制備途徑與研究范圍，使其在廢水處理及化學(xué)催化裂化等領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。
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