粘土礦物是一種含水的硅酸鹽礦物，具有顆粒細、黏結性、可塑性、膨脹性、燒結性、耐火性、離子交換性等特點(diǎn)，最主要且目前已成規模工業(yè)應用的有高嶺石類(lèi)、蒙脫石類(lèi)和坡縷石類(lèi)三大類(lèi)礦物。
高嶺石類(lèi)粘土礦物包括高嶺土、地開(kāi)石、埃洛石（多水高嶺石）、珍珠巖、陶土等，其中以高嶺石為主要成分的高嶺土最為典型。
蒙脫石類(lèi)粘土礦物主要是各種類(lèi)型的膨潤土。
坡縷石類(lèi)粘土礦物主要包括凹凸棒石和海泡石。
1、粘土礦物的晶體結構
粘土礦物的晶體結構主要是由1個(gè)或2個(gè)硅氧四面體與1個(gè)鋁-氧或鎂氧八面體相互疊置而形成層狀或鏈層狀結構。所有粘土礦物的交替不外乎1:1或者2:l結構。1:l結構是指一層硅氧四面體和一層鋁氧八面體組成一個(gè)基本交替單元。2:1結構是指兩層硅氧四面體和一層鋁氧八面體組成一個(gè)基本交替單元。
高嶺土為1:1結構，交替單元間遇水不膨脹
蒙脫石為2:1結構，高度膨脹
2、粘土礦物的加工工藝
每種礦物有不同的加工工藝。即使對同一種礦物，根據不同的用處，也會(huì )有不同的加工工藝。例如，對高嶺土礦物粘土而言，可以有程序較復雜以及成本較高的濕法加工工藝和比較簡(jiǎn)單的干法加工工藝。對于蒙脫石類(lèi)礦物也有濕法和干法加工的區別。對坡縷石/海泡石類(lèi)礦物可以有粘結級產(chǎn)品的加工工藝和吸附級類(lèi)的加工工藝。
但整體來(lái)講，加工的過(guò)程都會(huì )涉及到兩個(gè)基本問(wèn)題：一是剔除雜質(zhì)、提高產(chǎn)品的純度；二是不同程度的降低產(chǎn)品的粒度。
關(guān)于提高產(chǎn)品的純度，雖然有時(shí)加工難度很大，但其概念的理解比較容易。對于降低產(chǎn)品的粒度，即把產(chǎn)品加工細。此概念似乎比較簡(jiǎn)單，卻可以在礦物領(lǐng)域里區別出加工技術(shù)水平的高低，并對最終礦物產(chǎn)品的利用程度起到極為重要的作用。
3、礦物加工細度舉例探討
雖然在上述粘土礦物類(lèi)別部分談到礦物的基本組成以及礦物間存在不同的結構，但實(shí)際看到的所有粘土不是單一的礦物顆粒，而是成千上萬(wàn)、數百萬(wàn)個(gè)甚至上億個(gè)單個(gè)顆粒的集合體。這些集合體如果經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的破碎來(lái)降低粒度，表面上看顆粒是變小了，但實(shí)際上，這些集合體中的某部分顆粒被破壞了，而變成幾個(gè)更小的顆粒，而有些部分顆粒還在一起，沒(méi)有被分開(kāi)。
破碎磨粉過(guò)程永遠不會(huì )達到一個(gè)統一粒徑顆粒的程度，而是大小顆粒共同存在，只不過(guò)是所有的顆粒粒徑都在不同程度的降低了。經(jīng)過(guò)破碎磨粉的程度越高，其中的部分顆粒被破壞的比例就越高，其結果在很大程度上不僅沒(méi)有達到利用礦物性能的目的，同時(shí)由于深程度的破碎磨粉，能源消耗大、機器磨損高，使得加工成本增加。
（1）高嶺土超細加工
A：以剝片加工為主，雖然加工后的片還是很大，但其應用性能會(huì )大大提高；
B：以超細粉磨為主，雖然顆粒變小，但顆粒徑厚比還是很小，這種加工后的產(chǎn)品應用性能差。
片狀集合體的高嶺土礦物最理想的是沿層面剝開(kāi)。這種剝開(kāi)后的較薄單個(gè)顆?；蛘咻^薄的集合體的表面積越大、保存越完整，則對產(chǎn)品的有效利用更為有利。比如剝片后的高嶺土涂覆在紙張的表層，這些極薄片狀高嶺土會(huì )相互交錯、疊加并平行于紙張的表面，就會(huì )紙張更光滑，更白、更亮，墨水不會(huì )有水印等效果。
在美國幾乎所有的紙里面都含有一定量的高嶺土，紙張和印刷質(zhì)量較好的雜志用紙中含較高比例的高嶺土。為了達到上述應用效果，需要盡量保持片的大小，盡量不要把片的面積降低了，不能無(wú)限制的破碎、磨粉以至于把片狀體加工成細顆粒狀。如果加工成細顆粒狀，那么產(chǎn)品利用價(jià)值就很低了，只能作為附加值較低的填料級產(chǎn)品，而不能作為涂層級產(chǎn)品來(lái)利用。
如果顆粒繼續破碎到納米級，一方面達到納米級產(chǎn)品的破碎、磨粉工藝目前對礦物加工來(lái)講非常難，另一方面如能達到納米級，也只是加工過(guò)程中部分或者一小部分可以達到納米級別。即使達到納米級粒度，由于礦物本身的應用性能幾乎不存在了，只能作為一種極細的填料使用，這樣一來(lái)其應用價(jià)值反而降低。
（2）坡縷石/海泡石超細加工
在礦物應用領(lǐng)域中，世界上非常稀有并具有獨特性能的坡縷石/海泡石礦物類(lèi)具有優(yōu)異的增稠性能、搖融性能和極高的吸附性能。但如果對該類(lèi)礦物加工僅是一味的追求破碎、磨粉等降級處理甚至要達到納米級的效果，礦物的應用性能會(huì )很大程度的遭到破壞以至于使該類(lèi)稀缺的礦物資源變?yōu)閺U品。
A：以分散工藝為主，雖然加工后的針棒狀體還是很長(cháng)，但其應用性能會(huì )大大提高。
B：以超細粉磨為主，雖然顆粒變小，但針棒狀體沒(méi)有分開(kāi)，并且針棒狀的長(cháng)度收到很大程度的破碎，這種加工后的產(chǎn)品應用性能差。
經(jīng)過(guò)高度分散加工的礦物，提高了產(chǎn)品的應用性能，原因是該類(lèi)礦物只有高度分散后，尤其是要保存單個(gè)針棒狀體的長(cháng)度越長(cháng)越完整，才可以發(fā)揮其增稠和吸附作用。而只是簡(jiǎn)單的按破碎、磨粉降級方法處理，雖然整體粒度變細了，但對礦物的應用性能會(huì )起到破壞性的作用，無(wú)法用來(lái)增稠和起到高吸附作用。
上述兩個(gè)實(shí)際礦物例子說(shuō)明，對礦物的加工，不能只追求對細度的要求、一定要達到所謂的納米級的高水平；如果不注意礦物本身的特點(diǎn)，把礦物加工到納米級程度的話(huà)，反而降低了礦物的應用性能。
4、礦物細度的真相
目前，使干粉達到納米級的礦物加工技術(shù)和設備現在還不具備。大部分納米級礦物產(chǎn)品實(shí)際是指這些礦物顆粒遇水分散后的顆粒大小，并且這些顆粒大小的測定基本都是用粒度分布儀做的測試。不論粒度分布儀是激光的還是X-衍射（XRD）方法，都是以統計學(xué)的方式按顆粒顯示的一個(gè)方向的大小做的測試和統計的結果。
對于等軸晶系的礦物（在這里不再討論更細的礦物知識），比如石英礦物，這種粒度分布測試比較可靠，但對于片狀或者針棒狀的礦物來(lái)講，這種測試只可以作為相對比較來(lái)使用，不能作為絕對的粒度來(lái)使用。顆粒分散后的粒徑大小，很大程度上與干粉的顆粒大小沒(méi)有太直接的關(guān)系，而是與原礦和分散技術(shù)有直接關(guān)系。如果原礦主要是由很細的礦物顆粒組成，那么這些很細顆粒在干燥情況下的集合體遇水后，經(jīng)過(guò)一定程度的分散，其結果就是分散后的很細顆粒。而如果原礦本身都是由很粗的顆粒組成，這些顆粒在干燥時(shí)的集合體遇水后即便單個(gè)顆粒分開(kāi)，也不會(huì )是很細的顆粒。而這個(gè)細度的單個(gè)顆粒，在加工過(guò)程中很難再把整體產(chǎn)品加工得更細，如果可以加工得更細，那很大程度上就破壞了礦物的很多固有的應用性能。所以所謂的納米級礦物在很大程度上不是指礦物在干粉狀態(tài)下的粒徑大小，而是指礦物在水性液體中分散后的顆粒粒徑大小，這種粒徑的大小不與加工程度有直接的關(guān)系。
在礦物質(zhì)加工生產(chǎn)中，要以礦物本身的特點(diǎn)來(lái)加工和挖掘礦物的應用，不要追求其他領(lǐng)域的時(shí)髦技術(shù)來(lái)做礦物加工。對于礦物加工而言，最合適的技術(shù)就是最好的加工方法，最先進(jìn)的技術(shù)不一定就是最好的加工方法。
5、結論
即使存在干粉狀態(tài)下的納米級礦物，但能達到應用于工業(yè)化程度的卻很少。對絕大多數礦物而言，目前世界上的技術(shù)很難在不破壞礦物基本性能的前提下，生產(chǎn)納米級干粉的礦物產(chǎn)品。但是礦物遇水分散后，根據不同的礦物以及不同的產(chǎn)地，會(huì )有很高比例的納米級分散顆粒。但這些納米級顆粒的存在與加工技術(shù)沒(méi)有直接的關(guān)系。
對于礦物的加工，重要的不是一定達到納米技術(shù)，而是根據不同礦物的基本性能和應用特點(diǎn)來(lái)找到最合適的加工技術(shù)。最合適的技術(shù)在一定程度上比先進(jìn)的技術(shù)更為重要。
來(lái)源：粘土礦物加工的細度以及其對應用性能的影響，作者：周慧堂，單位：美國MINTECH公司總裁
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