高岭石晶体化学

高岭石属于三斜晶系，a0=0.514nm，b0=0.893nm，c0=0.737nm，α=91.8，β=104.7，γ=90，Z=1。结构属TO型，即结构单元层由硅氧四面体片与“氢氧铝石”八面体片连结形成的结构层沿c轴堆垛而成。层间没有阳离子或水分子存在，强氢键（O-OH=0.289nm）加强了结构层之间的连结。

实际结构中，由于“氢氧铝石”片的变形以及大小（a0=0.506nm，b0=0.862nm）与硅氧四面体片的大小(a0=0.514nm，b0=0.893nm)不完全相同。因此，四面体片中的四面体必须经过轻度的相对转动和翘曲才能与变形的“氢氧铝石”片相适应。

高岭石中结构层的堆积方式是相邻的结构层沿a轴相互错开1/3a，并存在不同角度的旋转。所以，高岭石存在着不同的多型。最常见的多型是1Tc，其次有迪开石（dickite）和珍珠石(nacrite)，而1M多型少见。通常所说的高岭石是指1Tc高岭石。

上述高岭石结构层在堆叠过程中，如果在层间域内充填一层水分子，则形成埃洛石Al4[Si4O10](OH)8·4H2O。在埃洛石的晶体结构中，由于层间水分子的存在，破坏了原来较强的氢键连结系统，硅氧四面体片与“氢氧铝石”片之间的差异通过卷曲才能得以克服。从而使埃洛石呈四面体片居外、八面体片居内的结构单元层的卷曲结构形态出现。因此，埃洛石的结构可视为被水分子层隔开的高岭石结构，c0=1.01nm。

多呈隐晶质致密块状或土状集合体。电镜下呈自形六方板状、半自形或它形片状晶体。鳞片大小一般为0.2~5μm，厚度0.05~2μm。有序度高的2M1高岭石鳞片可达0.1~ 0.5mm，有序度最高的2M2高岭石鳞片可达5mm。集合体通常为片状、鳞片状、放射状等。

高岭石(kaolinite) 亦称“高岭土”、“瓷土”。一种黏土矿物。因首先在江西景德镇附近的高岭村发现而得名。由长石、普通辉石等铝硅酸盐类矿物在风化过程中形成。呈土状或块状，硬度小，湿润时具有可塑性、黏着性和体积膨胀性，特别是微晶高岭石(亦称“蒙脱石”、“胶岭石”)膨胀性更大(可达几倍到十几倍)。由微晶高岭石和拜来石为主要成分的称“斑脱土”。

高岭石特征

高岭石英文名称为kaolinite。主要是长石和其他硅酸盐矿物天然蚀变的产物，是一种含水的铝硅酸盐。高岭石为或致密或疏松的块状，一般为白色，如果含有杂质便呈米色。高岭石纯者白色，因含杂质可染成其它颜色。集合体光泽暗淡或呈蜡状。具极完全解理，硬度2.0~3.5，相对密度2.60~2.63。致密块体具粗糙感，干燥时具吸水性，湿态具可塑性，但加水不膨胀。高岭石亚族包括高岭石、地开石、珍珠石三种多型。它们的理论结构式为 Al[Si4O10](OH)8，层间不含水。

高岭石分布

高岭石分布很广，主要是由富铝硅酸盐在酸性介质条件下，经风化作用或低温热液交代变化的产物。在低温热液作用下，当含CO2的酸性水溶液作用于不含碱的铝硅酸盐和硅酸盐时，可引起高岭石化作用，形成的高岭石常依长石、云母、黄玉等成假象。

中国高岭石的著名产地有江西景德镇、江苏苏州、河北唐山、湖南醴陵等。世界其它著名产地有英国的康沃尔和德文、法国的伊里埃、美国的佐治亚等。高岭石是陶瓷的主要原料，在其它工业中也有广泛使用。

高岭石经风化或沉积等作用变成高岭土，而高岭土则是制作陶瓷的原料。除此以外，高岭土还可作为化工填料、耐火材料、建筑材料等等，用途十分广泛。中国江西的景德镇有一个高岭村，这里盛产高岭土，故名。明末，在景德镇高岭村开采此矿，后经德国地质学家李希霍芬按高岭土之音译成“Kaolin”介绍到世界矿物学界。

高岭石工业应用

高岭石粘土除用作陶瓷原料、造纸原料、橡胶和塑料的填料、耐火材料原料等外，还可用于合成沸石分子筛以及日用化工产品的填料等。

高岭土的开发和利用，为景德镇制瓷业的快速发展奠定了坚实的基础，对世界陶瓷工艺的发展起了重大的变革作用。随着瓷胎最初的单料成瓷（使用瓷石一种原料制造瓷器）到后来的二元配方（使用瓷石和高岭土两种原料制造瓷器），制瓷工艺也日益优异。以高岭土作为制瓷原料，大大促进了陶瓷工艺水平和制品质量的提高，促进了陶瓷的发展。

高岭石具有白度和亮度高、质软、强吸水性、易于分散悬浮于水中、良好的可塑性和高的粘接性、抗酸碱性、优良的电绝缘性、强的离子吸附性和弱的阳离子交换性以及良好的烧结性和较高的耐火度等性能。我国有极其丰富的高岭石矿物，仅广东就有6个大型高岭土矿床。纳米高岭石可用于涂料、造纸、环保、纺织、高档化妆品、高温耐火材料的制造。我国使用的涂料大多是传统的有机化学溶剂型涂料，存在有毒性，危害人体健康，且耐洗刷性差。利用纳米技术研制的纳米高岭石涂料颗粒细、白度高、分散性好、化学稳定性好、耐洗刷性可提高1000倍，无毒无害，具有自洁性、抗沾污性、抗老化性、透气性，杀菌和防霉能力强，流变性、涂刷性、弹性好（可防止裂纹产生），质感细腻。另外，还可以制成不同用途的特种纳米涂料，如抗紫外线涂料、隐身涂料等。现我校纳米技术研究所已完成高岭石纳米化的实验室研究工作，生产工艺成熟，中试已完成。

高岭石技术特点

纳米高岭石涂料颗粒细、白度高、分散性好、化学稳定性好、耐洗刷性可提高1000倍。纳米高岭石还可用于造纸、环保、纺织、高档化妆品、高温耐火材料的制造。纳米涂料、陶瓷、造纸、涂层的研究和生产，申报国家专利，并与中外企业、公司合作建立股份有限公司，将产品打入国内、外市场，创造显著的经济效益。

指坚硬的或固结成岩的高岭石黏土岩，其主要质点呈胶体质点大小，可到1mm以上。它还可按其重结晶作用的程度再进行细分。

(1)无或弱重结晶作用(主要质点小于0.01 mm)

(狭义的)高岭石黏土岩(致密块状)，可分为胶体化学沉积的(如山东焦宝石)、混合沉积的(如河南六河沟的硬质黏土)、机械沉积的(如河北马家沟砂状硬质黏土)、其他的(如晋北火山灰淋蚀的)；高岭石页岩(具显微层理或页理)。

(2)重结晶作用

(50%以下的质点大于0.01 mm)：高岭石泥岩(块状，较粗糙)；高岭石泥页岩(具显微层理或页理)。

(3)重结晶作用

(50%以上的质点大于0.01 mm)：高岭石泥板岩或粗泥岩(块状，粗糙)；高岭石黏土板岩或粗泥页岩(具显微层理或页理)。

高岭石黏土岩类是主要由高岭石族矿物所组成的岩石，又可分为如下两个亚类。

指疏松或未固结成岩的，主要质点小于0.01 mm的高岭石黏土，还可再分为(广义的)高岭土和(狭义的)黏土。

(1)(广义的)高岭土。白色，主要质点小于0.01 mm，常产于母岩附近。按成因还可分为：原生高岭土未经搬运，风化残积的，常产于花岗岩风化壳中，可塑性较低，如江西九江星庐、景德镇高岭村、宜春新坊、福建同安和龙岩；次生高岭土经过搬运，堆积在河谷洼地或海湾盆地，周围往往为花岗岩，如福建龙海和漳州、广西合浦。

(2)(狭义的)黏土。非白色，可塑性较高，主要质点小于0.005 mm，距母岩较远，常用于生产耐火材料，称为耐火黏土。按成因又分为：机械沉积的，如广东清远、山西太原!圆混合沉积的，如河南焦作；胶体沉积的，如湖南测水煤系；残余的，如河北开平树皮黏；其他成因(如生物成因)的，我国很少报道，国外介绍的亦多无工业价值。球黏土主要质点小于0.001mm，具极高可塑性，产于新生界。