2019年粘土矿物超细粉碎和精细分级新工艺新装备高级研修班将于2019年9月3-5日在江苏昆山举行，具体内容请关注微信公众号“粉体技术网”，报名咨询：18301216601
我国粘土矿物资源丰富，是经济价值和应用价值较高的非金属矿产资源之一，其主要包括高岭石、蒙脱石、凹凸棒石、伊利石、绢云母、海泡石、累托石等。
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。
粘土矿物的结构性质不同，应用领域不同，其加工工艺也不尽相同。但整体来讲，加工的过程都会涉及到三个基本问题：
- 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；
- 三是改性与改型。
很多人认为，对于降低产品的粒度，就是简单地把产品加工细。但对于粘土矿物来说，将其加工成超细或纳米级，并且不影响最终矿物产品的利用程度，却不是一件容易的事情。
一
粘土矿物粉碎，不能一味追求细度
众所周知，粘土矿物并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，有片状的，也有棒状的。
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，只是这些集合体中的某部分颗粒被破坏了，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。
对于粘土矿物来说，天然的片状或棒状结构，正是其利用价值所在。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
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。
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。
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。
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）凹凸棒石/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凹凸棒石/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。
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。
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。
上述两个实际矿物例子说明，对矿物的超细加工，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。
二
矿物细度检测的真相
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，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。
因此，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。
三
粘土矿物与其加工技术，就像谈恋爱
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。
粘土矿物与其加工技术，就像谈恋爱，不是长（先）得（进）帅就好，合适的才是最好的！
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.
,
