原岩風化期間,AI2O3含量增加,堿和堿土金屬離子大量流失,尤其是Na2O、CaO組分流失量明顯,K2O組分流失並不是很多,顯然,在表生風化條件下,斜長石比鉀長石更加不穩定,更容易通過水解作用向粘土礦物轉化,另外,K2O的存在除了代表鉀長石的組分外,還有一部分代表了水雲母的組分,尤其是在風化初期,鉀長石在水介質並不十分充足的條件下水解時,第一階段往往先轉變成水雲母,然後在充足的水介質淋濾環境下才能徹底轉變成高嶺石,

可見,經過淘洗後,礦石中高嶺石的含量明顯富集,AI2O3含量從原礦石中的平均17%增至19~38%,H2O的含量也明顯增加,最高可達11%,AI2O3和H20的含量主要代表了礦樣中高嶺石的含量。然而,各組分的變化趨勢和深度密切相關。除了AI2O3和SiO2含量隨深度減少而不斷增加外,含量則隨深度減少而減少,這些活動的易溶組分的流失,反映了一個風化作用從下至上加強的進程,隨深度減少礦石中的AI2O3和H2O含量呈相反變化的趨勢。Fe203含量的總體變化仍然是隨深度減少而減少,但流失最多的部位則在礦體中上部,靠近地表,由於風化作用不斷向下深人,礦體頂部逐漸變成風化終止帶,氧化作用的發育致使部分二價鐵又被氧化殘留在礦體中,因而,在礦體靠近地表處,Fe203含量又開始回升,甚至富集,TiO2的總體變化趨勢和Fe203很相似。

四、基本工藝性能

作為造紙塗料應用的高嶺土的基本工藝性能指標主要包括粒度組成、白度、粘度及磨耗值,前兩項指標是基礎,是高嶺石能否作為造紙塗料應用來考慮的先決條件,本節主要討論沙田高嶺土礦的粒度和白度指標特征。

(一)礦石的粒度分布特征

對CZ402孔320目精礦樣進行係統粒度分析,粒度分布特征,其中的粒級含量在整個礦樣中占60%以上,2帥的粒級含量在5—10%之間,平均粒徑為8.71um,粒度分布特征呈偏態,頻度峰值主要處於5—10%之間,粗粒部分,代表了原岩殘留組分的粒度特征,細粒部分代表了隨風化作用加強粘土級礦物含量不斷富集的特征。

與CZ403孔320目精礦樣的測試結果對比表明,兩個鑽孔樣的粒度分布特征基本相似,代表了礦體中總體的粒度組成是偏粗的,從CZ403孔礦樣中選擇50—18m之間的5個樣品進行了粒度分布測定。

這些特征表明,靠近上部,高嶺土化程度不斷加強,高嶺石顆粒脫離原始母礦物束縛的能力不斷加強,但是從粒度總體分布特征來看,在50—18m間的粒度分布中,其頻度峰值主要處於5—10um之間,而偏向於100um,即5—10um粒級的含量在沙田礦中占據主導地位,這種粒度分布特征在不經過芯片剝離加工處理的情況下就用於造紙塗料工業將會明顯影響礦石的利用率。

(二)礦石的自然白度

礦石的自然白度一般在礦體的中上部較好,平均可達75%,高者可超過83%。靠近礦體下部因風化不徹底,礦石白度降低,一般在50—60%之間,有時不超過50%。靠近地表處,由於大量鐵質汙染,高嶺石礦石白度僅達50%左右,沙田礦中TiO2的含量不高,所以礦石自然白度主要受含量的影響,根據CZ403孔的化學成分資料,高嶺土中的含量並不高,有機質對礦石的白度基本上無影響。因此選擇含Fe203低的高白度礦石進行加工處理,是獲得優良的造紙塗料產品的關鍵。

五、高嶺土的工業應用評價及存在問題

根據以上對沙田高嶺土礦的礦物組成、形態特征、化學成分和基本工藝性能特征的分折表明,沙田高嶺土礦以高嶺石為主要成分,大多呈5—10um粗粒集合體產出,Fe203含量中等,TiO2含量較低,礦石的自然白度分布不均,礦體中上部較好,粒度分布偏粗,這種自然特征作為造紙刮刀塗布原料應用的前景如何,存在哪些問題,正是本節工業應用評價要解決的問題,

根據刮刀塗料高嶺土的工業指標(詳見第二章),沙田高嶺土就自然狀態來說,基本上不符合造紙刮刀塗布應用要求,主要原因是礦石粒度太粗,<2um粒級含量無法達到要求,隻有在礦石精選加工的基礎上,對高嶺石的巨厚芯片進行剝離以增加<2um粒級的含量,使其達到造紙塗料的基本要求,

沙田高嶺土礦的選礦產品的基本指標,表中可見,選後產品在化學成分、白度等指標上已能基本滿足造紙塗料要求,隻是粒度分布上<2um含量仍然偏低,需要進一步剝離加工,在目前國內高嶺土剝離加工技術還不完善的情況下,高州縣礦產公司將所采樣品送往美國休伯高嶺土公司進行加工試驗,以確定礦石的加工途徑和應用前景。所送樣品經325目精選,亮度達87,2%,精礦經剝離加工處理後,粒度分布為:粒度分布已完全符合造紙塗料要求。經塗布試驗及對塗布紙的鑒定結果、表明高州沙田高嶺土在保證白度和磨耗滿足要求的前提下,經過剝離加工處理,是完全可以作為造紙刮刀塗料應用的,目前除了要解決高嶺土的剝片加工技術外,精製塗布土磨耗值超過規定標準也是一個很不利的因係。造成塗料磨耗值偏高的原因之一可能是高嶺土中含有較多細粒的電氣石;因此,摸淸電器石的分布規律,對降低高嶺土的磨耗是至關重要的。