高嶺石

高嶺石是長石和其他硅酸鹽礦物天然蝕變的產物，是一種含水的鋁硅酸鹽。它還包括地開石、珍珠石和埃洛石及成分類似但非晶質的水鋁英石，因此叫作一它們屬於粘土礦物。高嶺石為或緻密或疏鬆的塊狀，一般為白色，如果含有雜質便呈米色。高嶺石經風化或沉積等作用變成高嶺土，而高嶺土則是製作陶瓷的原料。除此以外，高嶺土還可作化工填料、耐火材料、建築材料等等，用途十分廣泛。中國江西的景德鎮有一個高嶺村，這裡盛產高嶺土，故名。明末，在景德鎮高嶺村開採此礦，后經德國地質學家李希霍芬按高嶺土之音譯成“Kaolin”介紹到世界礦物學界。

高嶺石屬於粘土礦物，其化學組成為Al4[Si4O10]·(OH)2，晶

體屬三斜晶系的層狀結構硅酸鹽礦物。多呈隱晶質、分散粉末狀、疏鬆塊狀集合體。白或淺灰、淺綠、淺黃、淺紅等顏色，條痕白色，土狀光澤。摩氏硬度2-2.5，比重2.6-2.63。吸水性強，和水具有可塑性，粘舌，干土塊具粗糙感。

高嶺石是組成高嶺土的主要礦物，常見於岩漿岩和變質岩的風化殼中。中國高嶺石的著名產地有江西景德鎮、江蘇蘇州、河北唐山、湖南醴陵等。世界其它著名產地有英國的康沃爾和德文、法國的伊里埃、美國的喬治亞等。高嶺石是陶瓷的主要原料，在其它工業中也有廣泛使用。

高嶺石英文名稱為kaolinite。主要是長石和其他硅酸鹽礦物天然蝕變的產物，是一種含水的鋁硅酸鹽。高嶺石為或緻密或疏鬆的塊狀，一般為白色，如果含有雜質便呈米色。高嶺石純者白色，因含雜質可染成其它顏色。集合體光澤暗淡或呈蠟狀。具極完全解理，硬度2.0~3.5，相對密度2.60~2.63。緻密塊體具粗糙感，乾燥時具吸水性，濕態具可塑性，但加水不膨脹。高嶺石亞族包括高嶺石、地開石、珍珠石三種多型。它們的理論結構式為Al[Si4O10](OH)8，層間不含水。

高嶺石分佈很廣，主要是由富鋁硅酸鹽在酸性介質條件下，經風化作用或低溫熱液交代變化的產物。在低溫熱液作用下，當含CO2的酸性水溶液作用於不含鹼的鋁硅酸鹽和硅酸鹽時，可引起高嶺石化作用，形成的高嶺石常依長石、雲母、黃玉等成假象。

中國高嶺石的著名產地有江西景德鎮、江蘇蘇州、河北唐山、湖南醴陵等。世界其它著名產地有英國的康沃爾和德文、法國的伊里埃、美國的喬治亞等。高嶺石是陶瓷的主要原料，在其它工業中也有廣泛使用。

高嶺石徠經風化或沉積等作用變成高嶺土，而高嶺土則是製作陶瓷的原料。除此以外，高嶺土還可作為化工填料、耐火材料、建築材料等等，用途十分廣泛。中國江西的景德鎮有一個高嶺村，這裡盛產高嶺土，故名。明末，在景德鎮高嶺村開採此礦，后經德國地質學家李希霍芬按高嶺土之音譯成“Kaolin”介紹到世界礦物學界。

緻密土狀塊體易捏碎成粉末、粘舌、加水具可塑性。灼燒后與硝酸鈷作用呈藍色反應（Al）。高嶺石及其多型可用X射線衍射和熱分析加以區分。埃洛石與高嶺石的不同點是在100~200℃範圍存在著明顯的吸熱效應，即相當於脫去層間水。

理論組成（wB%）：Al2O341.2，SiO248.0，H2O10.8。成分常較簡單，只有少量Mg、Fe、Cr、Cu等代替八面體中的Al。Al、Fe代替Si數量通常很低。鹼和鹼土金屬元素多是機械混入物。由於晶格邊緣化學鍵不平衡，可引起少量陽離子交換。

三斜晶系，a0＝0.514nm，b0=0.893nm，c0=0.737nm，α=91.8，β=104.7，γ=90；Z=1。結構屬TO型，即結構單元層由硅氧四面體片與“氫氧鋁石”八面體片連結形成的結構層沿c軸堆垛而成。層間沒有陽離子或水分子存在，強氫鍵（O-OH=0.289nm）加強了結構層之間的連結。

實際結構中，由於“氫氧鋁石”片的變形以及大小（a0=0.506nm，b0=0.862nm）與硅氧四面體片的大小（a0=0.514nm，b0=0.893nm）不完全相同，因此，四面體片中的四面體必須經過輕度的相對轉動和翹曲才能與變形的“氫氧鋁石”片相適應。高嶺石中結構層的堆積方式是相鄰的結構層沿a軸相互錯開1/3a，並存在不同角度的旋轉。所以，高嶺石存在著不同的多型。最常見的多型是1Tc，其次有迪開石（dickite）和珍珠石（nacrite），而1M多型少見。通常所說的高嶺石是指1Tc高嶺石。

上述高嶺石結構層在堆疊過程中，如果在層間域內充填一層水分子，則形成埃洛石Al4[Si4O10](OH)8•4H2O。在埃洛石的晶體結構中，由於層間水分子的存在，破壞了原來較強的氫鍵連結系統，硅氧四面體片與“氫氧鋁石”片之間的差異通過捲曲才能得以克服，從而使埃洛石呈四面體片居外、八面體片居內的結構單元層的捲曲結構形態出現。因此，埃洛石的結構可視為被水分子層隔開的高嶺石結構，c0=1.01nm。

多呈隱晶質緻密塊狀或土狀集合體。電鏡下呈自形六方板狀、半自形或它形片狀晶體。鱗片大小一般為0.2~5μm，厚度0.05~2μm。有序度高的2M1高嶺石鱗片可達0.1~0.5mm，有序度最高的2M2高嶺石鱗片可達5mm。集合體通常為片狀、鱗片狀、放射狀等。

純者白色，因含雜質可染成其它顏色。集合體光澤暗淡或呈蠟狀。具極完全解理，硬度2.0~3.5，相對密度2.60~2.63。緻密塊體具粗糙感，乾燥時具吸水性，濕態具可塑性，但加水不膨脹。

偏光鏡下：無色。細鱗片狀。二軸晶（-）。2V=10~57。Np=1.560~1.570，Nm=1.559~1.569，Np=1.533~1.565。

高嶺石分佈很廣，主要是由富鋁硅酸鹽在酸性介質條件下，經風化作用或低溫熱液交代變化的產物。在低溫熱液作用下，當含CO2的酸性水溶液作用於不含鹼的鋁硅酸鹽和硅酸鹽時，可引起高嶺石化作用，形成的高嶺石常依長石、雲母、黃玉等成假象。

高嶺石具有白度和亮度高、質軟、強吸水性、易於分散懸浮於水中、良好的可塑性和高的粘接性、抗酸鹼性、優良的電絕緣性、強的離子吸附性和弱的陽離子交換性以及良好的燒結性和較高的耐火度等性能。我國有極其豐富的高嶺石礦物，僅廣東就有6個大型高嶺土礦床。納米高嶺石可用於塗料、造紙、環保、紡織、高檔化妝品、高溫耐火材料的製造。目前我國使用的塗料大多是傳統的有機化學溶劑型塗料，存在有毒性，危害人體健康，且耐洗刷性差。利用納米技術研製的納米高嶺石塗料顆粒細、白度高、分散性好、化學穩定性好、耐洗刷性可提高1000倍，無毒無害，具有自潔性、抗沾污性、抗老化性、透氣性，殺菌和防霉能力強，流變性、塗刷性、彈性好（可防止裂紋產生），質感細膩。另外，還可以製成不同用途的特種納米塗料，如抗紫外線塗料、隱身塗料等。現我校納米技術研究所已完成高嶺石納米化的實驗室研究工作，生產工藝成熟，中試已完成。

技術特點與應用領域：納米高嶺石塗料顆粒細、白度高、分散性好、化學穩定性好、耐洗刷性可提高1000倍，無毒無害，具有自潔性、抗沾污性、抗老化性、透氣性，殺菌和防霉能力強，流變性、塗刷性、彈性好（可防止裂紋產生），質感細膩。另外，還可以製成不同用途的特種納米塗料，如抗紫外線塗料、隱身塗料等。納米高嶺石還可用於造紙、環保、紡織、高檔化妝品、高溫耐火材料的製造。希望尋求合作夥伴進行納米塗料、陶瓷、造紙、塗層的研究和生產，申報國家專利，並與中外企業、公司合作建立股份有限公司，將產品打入國內、外市場，創造顯著的經濟效益。

高嶺石粘土又稱“高嶺土”，俗稱“瓷土”。由含量90％以上的高嶺石組成。高嶺土是一種重要的非金屬礦產，與雲母、石英、碳酸鈣並稱為四大非金屬礦。高嶺土，一種以高嶺石或多水高嶺石為主要成分，質地純凈的細粒粘土，系首先發現於中國景德鎮附近的高嶺村而得名。主要由小於2個微米的微小片狀、管狀、疊片狀等高嶺石簇礦物（高嶺石、地開石、珍珠石、埃洛石等）組成，理想的化學式為AL2O3-2SiO2-2H2O，其主要礦物成分是高嶺石和多水高嶺石，除高嶺石簇礦物外，還有蒙脫石、伊利石、葉臘石、石英和長石等其它礦物伴生。高嶺土的化學成分中含有大量的AL2O3、SiO2和少量的Fe2O3、TiO2以及微量的K2O、Na2O、CaO和MgO等。

據歷史文獻記載，景德鎮高嶺村一帶的粘土在清初開採極盛，至光緒年間始漸衰落，並以潔白、細膩而聞名開世，為制坯不可缺少的原料。於是當鎮上瓷工遂沿用村名"高嶺"名之，以便與他處所產瓷土區別。后又引伸之，凡與高嶺地方所產的高嶺土有相同產狀和用途者，皆稱高嶺，如星子高嶺、撫州高嶺等。高嶺英文讀作"Kaoling"，后德國學者李希霍芬（Richthofen）按音譯成"Kao-lin"，介紹於歐美礦物學界，經一百多年廣泛採用，遂成世界通用之名稱。法國傳教士昂特柯萊，在1712年一份著名的書簡中向歐洲專門介紹過高嶺山上瓷土的特點，該文對全世界的瓷器製造業產生過深遠的影響，於是高嶺土在歐洲逐漸得名，並成為該類瓷土在國際上的通用名詞。中國是世界上最早發現和利用高嶺土的國家。遠在3000年前的商代所出現的刻紋白陶，就是以高嶺土製成。江西景德鎮生產的瓷器名揚中外，歷來有"白如玉、明如鏡、薄如紙、聲如罄"的美譽。現在國際上通用的高嶺土學名--Kaolin，就是來源於景德鎮東郊的高嶺村邊的高嶺山。

一般高嶺土原礦中含有少量蒙脫石、伊利石、水鋁英石、以及石英、雲母、黃鐵礦、方解石、有機質等雜質。經過手選或精製加工后高嶺土可達到高嶺石的理論組成。其理論組成是：SiO246.54%、Al2O339.5％、H2O13.96%。純凈高嶺土外觀呈白色或淺灰色。含雜質時呈黃、灰、青、玫瑰等色。原礦呈緻密塊狀或疏鬆土狀，質軟，有滑膩感，硬度小於指甲。比重2。4~2。6。乾燥后粘舌有吸潤性。耐火度高，可達1770~1790℃。中、低可塑性，具良好的絕緣性和化學穩定性。煅燒白度高，達60~90％不等。主要用來製作日用陶瓷、工業陶瓷、建築衛生陶瓷與耐火材料。也作為造紙、橡膠和塑料製品、油漆、紡織等的充填料或白色顏料。高嶺土按成因可分為原生與次生高嶺土二種。中國著名產地是江西景德鎮、江蘇蘇州及湖南南界牌、山西大同等地。

與飢荒

在中國民間，高嶺土又被稱為觀音土，在大飢荒時期曾被饑民當成食物充饑，吃下暫時解除飢餓感。崇禎三年（1630年）陝西大飢，陝西巡按馬懋才在《備陳大飢疏》說陝西人民只能吃觀音土填飽肚子。20世紀40年代，東北及湖南、河南、江西、山東、浙江、福建、山西、廣東、安徽、廣西等省大飢荒，饑民們始則挖草根、剝樹皮為食，繼以“觀音土”充饑。20世紀60年代發生的三年困難時期，也有不少人吃觀音土。

觀音土並非有機食物，含大量氧化鋁，不能被人體消化吸收，儘管吃了不會餓肚子，少量吃不致命，但由於毫無營養成份，吃久了人還是會死於營養不良。此外，吃了觀音土有會腹脹、手足浮腫、難以大便等癥狀。加上觀音土遇水後會膨脹，曾有人食用觀音土后被活活撐死。