中国粉体网讯 10月30日，由中国粉体网主办的“非金属功能粉体加工与应用技术交流会”在上海跨国采购会展中心成功举办。大会期间，我们邀请了中国地质大学(武汉)傅梁杰教授做客“对话”栏目，分享高岭土精细化加工和高值化应用的技术内核。
中国地质大学(武汉)傅梁杰教授
粉体网：傅教授，您和您的团队针对矿物复合材料加工、提纯、结构调控等过程，做了很多研究工作，您能否给大家介绍一下你们的研究成果?
傅教授：近几年，我们主要在高岭土、膨润土、滑石、云母、萤石等非金属矿和煤矸石、粉煤灰、铁尾矿、磷石膏、电石渣等固废资源的提纯和材料化利用方面开展了一些工作。针对目前非金属矿加工利用过程出现的高梯度磁选除铁效果不佳、回转窑煅烧脱碳能耗高等瓶颈难题，开发了多场耦合磁选、低温高效煅烧等关键技术和设备。依托科技部项目，针对高岭土基止血材料止血速度、高岭土基航天分子筛强度、高岭土基橡胶填料补强性能等瓶颈指标，开发了高岭土超薄纳米化、加压剥片等结构调控技术，研发了超大比表面积高岭土、高白度高活性煅烧高岭土、低成本矿物基复合散热涂料、高性能重金属吸附材料以及其他多种矿物基复合材料用于建筑、石油催化、橡胶、环境、新能源、电网等领域。
粉体网：傅教授，您能否科普一下，什么是矿物材料微结构功能设计，这和改性技术有何区别？这种设计主要适用于哪些矿物，可以赋予或提升矿物的哪些功能?
傅教授：矿物材料微结构功能设计这个概念，是我博士导师、著名矿物材料专家杨华明教授提出的。我们主要是通过密度泛函理论计算等理论研究方法，从原子电子尺度进行矿物的晶体结构、表面结构、界面结构的解析，然后根据天然矿物在不同领域应用性能的功能需求进行材料微观结构的设计，为后续材料改性技术提供理论指导。目前，基于微结构功能设计，我们已经成功合成出了多种具备优异功能性的矿物基新材料，在高岭土、膨润土等矿物材料的抗菌性能、止血性能、分子筛粘结性能、橡胶补强性能、高分子耐高温阻燃、重金属离子吸附性能、锂电储能性能、催化降解性能等方面取得了显著提升。
粉体网：傅教授，大家都在谈矿物高值化利用，您认为高岭土哪些应用属于高值化范畴？在高值化应用方面，高岭土有哪些优势？
傅教授：简单来说，附加值能获得大幅提升的利用都属于高值化利用。目前，附加值特别高的产业，主要是在生物医药、航空航天、精细化工等领域，在载药、止血材料、护肤辅料等，高岭土的主要优势是生物安全性优良、绿色低毒等；在高端陶瓷、硅橡胶、高端涂料、高端造纸、高性能催化剂、航天分子筛等领域，高岭土的优势是特殊片层结构和表面铝羟基带来的优异界面复合性能。
粉体网：傅教授，你们研究过不同产地的高岭土矿，您能否概括一下不同产地高岭土矿的特点？对于不同的高岭土矿，深加工和应用主要存在哪些差异？
傅教授：全国高岭土资源丰富、产地分布广泛，我简单说一下研究较多的几个产地。目前水洗高岭土中，茂名高岭土具有纯度高、粒度细、易剥片等优点，广泛用于造纸、涂料、橡胶、陶瓷等领域；龙岩高岭土，具有铁、钛含量低，烧成白度高、成瓷性能好、比表面积高等特点，广泛应用于日用陶瓷、高档建筑陶瓷、石油催化等领域；北海高岭土，低品位高岭土资源丰富，具有片状结构好、粘结性强等优点，铁、钾杂质含量偏高，广泛用于陶瓷、造纸、涂料、塑料等领域。江西、湖南等地高岭土粘结性能优异，较多用于陶瓷领域。煤系高岭土中，内蒙古、山西等地的高岭土，高岭石含量高、铁钛钾和石英等杂质含量低，一般通过煅烧工艺用于生产优质煅烧高岭土产品，广泛用于涂料、橡胶、电泳漆、造纸、玻璃纤维等领域。
高岭土的加工工艺，根据高岭土类型主要有两大类。水洗高岭土，常见流程为：原矿→破碎→捣浆→除砂→旋流器分级→剥片→离心分级→磁选（或漂白）→浓缩→压滤→干燥。煤系（硬质）高岭土，常见流程为：原矿→破碎→粉碎→捣浆→湿法超细研磨→干燥→煅烧→解聚。一般来说，分级和剥片可以提升高岭土粒度分布和径厚比、粘结性；磁选和漂白可以显著提升高岭土白度和绝缘性，可提升高岭土在涂料、造纸、高端陶瓷和复合材料等领域应用价值。超细研磨可以大幅减少煤系高岭土的粒径，提升高岭土的分散性；煅烧可以调控高岭土的表面活性、吸油值等。
值得一提的是，目前我们针对广西低品位高岭土资源利用难题，开发了多场耦合磁选和超薄纳米化等加工技术，攻克了微细粒级高硅高铁高岭土的提纯技术瓶颈，大幅提升了北海高岭土产品的白度、比表面积和径厚比，提升了高岭土在硅橡胶、催化剂、止血材料、抗菌材料等领域的应用性能，目前正在积极开展成果转化。
粉体网：傅教授，您能否总结一下，当前高岭土矿分选、提纯的发展方向有哪些？这些技术主要存在哪些关键的技术瓶颈呢?
傅教授：当前高岭土分选提纯主要向高纯、高回收率、窄粒径分布等方向发展，相关的技术难点主要是：重选、磁选过程，如何实现低磁性细粒级杂质矿物的高效分离；分级过程，如何获得高径厚比大片状高岭石、窄粒径分布的细粒级高岭土；煤系高岭土，如何高效脱除碳质和含铁杂质。这些技术的突破，将显著提升我国高岭土资源的利用率和附加值。
(中国粉体网编辑整理/昧光)
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