中國粉體網訊 高嶺土是以高嶺石族粘土礦物為主的粘土或粘土巖，主要成分為氧化鋁和氧化硅，含少量的氧化鐵、氧化鈦等雜質。目前主要應用于陶瓷、造紙、橡塑、搪瓷、涂料等領域，其中陶瓷是高嶺土最大應用市場。
陶瓷用高嶺土總體情況
陶瓷產品的三大基礎原料為塑性原料、瘠性原料和熔劑原料，其中塑性原料主要是黏土類礦物原料，以高嶺土為主。
來源：龍高股份
高嶺土在陶瓷中的作用是引入Al2O3，可以提高其化學穩定性和燒結強度，在燒成中高嶺土分解生成的莫來石是形成坯體強度的主要框架，可防止制品的變形，使燒成溫度變寬，還能使坯體具有一定的白度。同時，高嶺土具有一定的可塑性、粘結性、懸浮性和結合能力，可使瓷泥瓷釉的成形性得到改善，更利于車坯、注漿、陶瓷成形等加工過程。
陶瓷領域的應用一般需要高嶺土的粒度越細越好，使瓷泥具有良好的可塑性和干燥強度。此外，高嶺土中高嶺石結晶程度的差異也會影響瓷坯的工藝性能，結晶程度好，則可塑性、結合能力就低，干燥收縮小，燒結溫度高，雜質含量少，反之，則其可塑性就高，干燥收縮大，燒結溫度較低，相應雜質含量也偏高。
近幾年來，全球陶瓷市場的總產量穩步上升，陶瓷市場需求呈現藝術化、多元化、個性化和配套化的特點。為應對國內外市場需求的變化，我國陶瓷行業產業結構正在調整，這將擴大對高嶺土需求量的同時也將推動我國高嶺土產品往中高品位發展。
陶瓷行業新寵——蜂窩陶瓷
蜂窩陶瓷是一種多孔性的工業用陶瓷，其內部構造是許多貫通的平行通道，這些蜂窩體單元由不同形狀的格子狀的薄的間壁分割而成。與一般的實心塊狀陶瓷相比，蜂窩陶瓷具有比表面積大、質輕、熱膨脹系數低、比熱容大、導熱性能好、抗熱震性好等優異特性。
蜂窩陶瓷自問世以來，發展趨向多樣化，主要材質有堇青石、鈦酸鋁、碳化硅、氧化鋯、氮化硅、剛玉、莫來石、石英等，也可以是其中兩種或多種復合而成。目前蜂窩陶瓷按照應用領域可分為蓄熱體、催化劑載體、過濾材料等。
來源：國瓷材料
2021年7月，堪稱全球最嚴排放標準的國六標準正式實施，距離國六實施半年后，我國又印發《“十四五”節能減排綜合工作方案》，提出要全面實施汽車國六排放標準和非道路移動柴油機械國四排放標準，基本淘汰國三及以下排放標準汽車。全面實施汽車國六排放標準進一步帶來蜂窩陶瓷的需求量。根據奧福環保招股說明書測算，2025年蜂窩陶瓷載體全球市場規模將超過280億元。對于我國而言，2025年國內商用車蜂窩陶瓷載體和乘用車蜂窩陶瓷載體的市場規模預計分別為1.18億升和1.42億升，合計對應近100億元市場空間。國產蜂窩陶瓷高端市場滲透率將不斷提升。
此外，工信部發布《重點新材料首批次應用示范指導目錄（2018年版）》對高性能蜂窩陶瓷載體提出明確要求。綜合來說，為了滿足更高的排放標準，蜂窩陶瓷載體需要提高尾氣的處理效率，其主要的發展趨勢是：高孔密度、薄壁化、低熱膨脹系數，另外，DPF、GPF還需滿足高孔隙率、窄孔徑分布和低熱膨脹系數的要求。這就要求作為主流催化劑載體的堇青石蜂窩陶瓷具有更好的抗熱震性能，其熱膨脹系數必須達到足夠低的水平。
高嶺土：助力蜂窩陶瓷搶占高端市場
蜂窩陶瓷上游原材料主要包括高嶺土、沸石、滑石、鋁土、添加劑等，合計占蜂窩陶瓷生產成本約48%，成本占比較大。在制備國六標準的蜂窩陶瓷時，高嶺土的質量和性能參數對于蜂窩陶瓷的最終性能有很大影響。
眾所周知，高嶺土是片狀結晶，因此不論從其化學成分還是晶體結構上看，高嶺土都應作為合成堇青石的主要原料。高純的片狀原料有助于降低蜂窩陶瓷的熱膨脹系數；堇青石單晶的熱膨脹系數為各向異性，a、b軸為正膨脹，c軸呈現為負膨脹。堇青石蜂窩陶瓷載體多采用擠出成型，采用片狀原材料在擠出成型通過模具時，泥料顆粒間受相互剪切作用，使片狀原料沿著蜂窩格子壁面上定向排列，堇青石的結晶在燒成時以定向排列的原料為基準生成，從而降低其熱脹系數。
此外，適度的SiO2含量，使得蜂窩陶瓷有較高的熱穩定性，較高的Al2O3含量有助于提高陶瓷的抗壓強度和耐磨性。CaO含量應低，減少燒結過程中的膨脹和收縮問題。超低的K2O和Na2O含量解決了蜂窩陶瓷燒結過程中的膨脹和熔融問題。
小結
高嶺土原材料是蜂窩陶瓷工藝過程能夠順利進行的重要因素，更是蜂窩陶瓷發揮優異性能的重要保證。目前車載蜂窩陶瓷所用的高嶺土，大多為進口高嶺土，國內需加強研究，進一步提高國產化替代。
參考資料：
馮勝雷等.超低熱膨脹系數堇青石蜂窩陶瓷的原材料特性
龍巖高嶺土股份有限公司招股說明書
李合等.高嶺土在蜂窩陶瓷中的應用
郝立苗等.蜂窩陶瓷的研究現狀及應用
非金屬礦開發應用.上海磐石推出車載蜂窩陶瓷專用高嶺土，助力關鍵材料國產化替代
東北證券.聚焦高嶺土主業，龍高股份：內生外延拓發展，傳統行業加速轉型
（中國粉體網編輯整理/黑金）
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