| 粘土矿物是一种含水的硅酸盐矿物，具有颗粒细、黏结性、可塑性、膨胀性、烧结性、耐火性、离子交换性等特点，最主要且目前已成规模工业应用的有高岭石类、蒙脱石类和坡缕石类三大类矿物。
高岭石类粘土矿物包括高岭土、地开石、埃洛石（多水高岭石）、珍珠岩、陶土等，其中以高岭石为主要成分的高岭土最为典型。
蒙脱石类粘土矿物主要是各种类型的膨润土。
坡缕石类粘土矿物主要包括凹凸棒石和海泡石。
1、粘土矿物的晶体结构
粘土矿物的晶体结构主要是由1个或2个硅氧四面体与1个铝-氧或镁氧八面体相互叠置而形成层状或链层状结构。所有粘土矿物的交替不外乎1:1或者2:l结构。1:l结构是指一层硅氧四面体和一层铝氧八面体组成一个基本交替单元。2:1结构是指两层硅氧四面体和一层铝氧八面体组成一个基本交替单元。
高岭土为1:1结构，交替单元间遇水不膨胀
蒙脱石为2:1结构，高度膨胀
2、粘土矿物的加工工艺
每种矿物有不同的加工工艺。即使对同一种矿物，根据不同的用处，也会有不同的加工工艺。例如，对高岭土矿物粘土而言，可以有程序较复杂以及成本较高的湿法加工工艺和比较简单的干法加工工艺。对于蒙脱石类矿物也有湿法和干法加工的区别。对坡缕石/海泡石类矿物可以有粘结级产品的加工工艺和吸附级类的加工工艺。
但整体来讲，加工的过程都会涉及到两个基本问题：一是剔除杂质、提高产品的纯度；二是不同程度的降低产品的粒度。
关于提高产品的纯度，虽然有时加工难度很大，但其概念的理解比较容易。对于降低产品的粒度，即把产品加工细。此概念似乎比较简单，却可以在矿物领域里区别出加工技术水平的高低，并对最终矿物产品的利用程度起到极为重要的作用。
3、矿物加工细度举例探讨
虽然在上述粘土矿物类别部分谈到矿物的基本组成以及矿物间存在不同的结构，但实际看到的所有粘土不是单一的矿物颗粒，而是成千上万、数百万个甚至上亿个单个颗粒的集合体。这些集合体如果经过简单的破碎来降低粒度，表面上看颗粒是变小了，但实际上，这些集合体中的某部分颗粒被破坏了，而变成几个更小的颗粒，而有些部分颗粒还在一起，没有被分开。
破碎磨粉过程永远不会达到一个统一粒径颗粒的程度，而是大小颗粒共同存在，只不过是所有的颗粒粒径都在不同程度的降低了。经过破碎磨粉的程度越高，其中的部分颗粒被破坏的比例就越高，其结果在很大程度上不仅没有达到利用矿物性能的目的，同时由于深程度的破碎磨粉，能源消耗大、机器磨损高，使得加工成本增加。
（1）高岭土超细加工
A：以剥片加工为主，虽然加工后的片还是很大，但其应用性能会大大提高；
B：以超细粉磨为主，虽然颗粒变小，但颗粒径厚比还是很小，这种加工后的产品应用性能差。
片状集合体的高岭土矿物最理想的是沿层面剥开。这种剥开后的较薄单个颗粒或者较薄的集合体的表面积越大、保存越完整，则对产品的有效利用更为有利。比如剥片后的高岭土涂覆在纸张的表层，这些极薄片状高岭土会相互交错、叠加并平行于纸张的表面，就会纸张更光滑，更白、更亮，墨水不会有水印等效果。
在美国几乎所有的纸里面都含有一定量的高岭土，纸张和印刷质量较好的杂志用纸中含较高比例的高岭土。为了达到上述应用效果，需要尽量保持片的大小，尽量不要把片的面积降低了，不能无限制的破碎、磨粉以至于把片状体加工成细颗粒状。如果加工成细颗粒状，那么产品利用价值就很低了，只能作为附加值较低的填料级产品，而不能作为涂层级产品来利用。
如果颗粒继续破碎到纳米级，一方面达到纳米级产品的破碎、磨粉工艺目前对矿物加工来讲非常难，另一方面如能达到纳米级，也只是加工过程中部分或者一小部分可以达到纳米级别。即使达到纳米级粒度，由于矿物本身的应用性能几乎不存在了，只能作为一种极细的填料使用，这样一来其应用价值反而降低。
（2）坡缕石/海泡石超细加工
在矿物应用领域中，世界上非常稀有并具有独特性能的坡缕石/海泡石矿物类具有优异的增稠性能、摇融性能和极高的吸附性能。但如果对该类矿物加工仅是一味的追求破碎、磨粉等降级处理甚至要达到纳米级的效果，矿物的应用性能会很大程度的遭到破坏以至于使该类稀缺的矿物资源变为废品。
A：以分散工艺为主，虽然加工后的针棒状体还是很长，但其应用性能会大大提高。
B：以超细粉磨为主，虽然颗粒变小，但针棒状体没有分开，并且针棒状的长度收到很大程度的破碎，这种加工后的产品应用性能差。
经过高度分散加工的矿物，提高了产品的应用性能，原因是该类矿物只有高度分散后，尤其是要保存单个针棒状体的长度越长越完整，才可以发挥其增稠和吸附作用。而只是简单的按破碎、磨粉降级方法处理，虽然整体粒度变细了，但对矿物的应用性能会起到破坏性的作用，无法用来增稠和起到高吸附作用。
上述两个实际矿物例子说明，对矿物的加工，不能只追求对细度的要求、一定要达到所谓的纳米级的高水平；如果不注意矿物本身的特点，把矿物加工到纳米级程度的话，反而降低了矿物的应用性能。
4、矿物细度的真相
目前，使干粉达到纳米级的矿物加工技术和设备现在还不具备。大部分纳米级矿物产品实际是指这些矿物颗粒遇水分散后的颗粒大小，并且这些颗粒大小的测定基本都是用粒度分布仪做的测试。不论粒度分布仪是激光的还是X-衍射（XRD）方法，都是以统计学的方式按颗粒显示的一个方向的大小做的测试和统计的结果。
对于等轴晶系的矿物（在这里不再讨论更细的矿物知识），比如石英矿物，这种粒度分布测试比较可靠，但对于片状或者针棒状的矿物来讲，这种测试只可以作为相对比较来使用，不能作为绝对的粒度来使用。颗粒分散后的粒径大小，很大程度上与干粉的颗粒大小没有太直接的关系，而是与原矿和分散技术有直接关系。如果原矿主要是由很细的矿物颗粒组成，那么这些很细颗粒在干燥情况下的集合体遇水后，经过一定程度的分散，其结果就是分散后的很细颗粒。而如果原矿本身都是由很粗的颗粒组成，这些颗粒在干燥时的集合体遇水后即便单个颗粒分开，也不会是很细的颗粒。而这个细度的单个颗粒，在加工过程中很难再把整体产品加工得更细，如果可以加工得更细，那很大程度上就破坏了矿物的很多固有的应用性能。所以所谓的纳米级矿物在很大程度上不是指矿物在干粉状态下的粒径大小，而是指矿物在水性液体中分散后的颗粒粒径大小，这种粒径的大小不与加工程度有直接的关系。
在矿物质加工生产中，要以矿物本身的特点来加工和挖掘矿物的应用，不要追求其他领域的时髦技术来做矿物加工。对于矿物加工而言，最合适的技术就是最好的加工方法，最先进的技术不一定就是最好的加工方法。
5、结论
即使存在干粉状态下的纳米级矿物，但能达到应用于工业化程度的却很少。对绝大多数矿物而言，目前世界上的技术很难在不破坏矿物基本性能的前提下，生产纳米级干粉的矿物产品。但是矿物遇水分散后，根据不同的矿物以及不同的产地，会有很高比例的纳米级分散颗粒。但这些纳米级颗粒的存在与加工技术没有直接的关系。
对于矿物的加工，重要的不是一定达到纳米技术，而是根据不同矿物的基本性能和应用特点来找到最合适的加工技术。最合适的技术在一定程度上比先进的技术更为重要。
参考资料：[1].周慧堂.粘土矿物加工的细度以及其对应用性能的影响[J].2012:25-28.
时间：2019年3-5日，地点：江苏 昆山
培训内容：
（一）粉体的超细粉碎技术与设备
1. 超细粉碎技术原理
2. 超细粉碎技术装备发展现状与发展趋势
3. 超细粉碎设备种类及其应用
4. 超细粉碎设备选型方法
5. 超细粉碎工艺设计方法
6. 超细粉碎常见问题剖析与解决方案
7. 交流互动
（二）粉体的精细分级技术与设备
1. 精细分级技术原理
2. 精细分级技术装备发展现状与发展趋势
3. 精细分级设备种类及其应用
4. 精细分级设备选型方法
5. 精细分级工艺设计方法
6. 精细分级常见问题剖析与解决方案
7. 交流互动
（三）粉体超细粉碎和分级过程中的性能表征与应用
1. 粉体各项性能指标的表征
2. 超细粉碎和分级对粉体结构及性能的影响
3. 超细粉碎和分级过程中粉体的理化特性控制及应用
4. 交流互动
（四）功能粉体的超细粉碎和分级
1. 热敏性物料的超细粉碎和分级设备与应用
2. 塑性物料的超细粉碎和分级设备与应用
3. 高纯粉体材料的超细粉碎和分级设备与应用
4. 针状粉体的超细粉碎和分级设备与应用
（五）参观考察
参观江苏密友粉体新装备制造有限公司
报名咨询：冯文祥 18301216601（微信同号）
更多精彩！欢迎扫描下方二维码关注中国粉体技术网官方微信（粉体技术网）
|
