近几年来，兖州矿业（集团）有限责任公司对煤炭开采过程中的副产品——高岭岩矿床进行了研究，并且与有关单位共同开展了高岭土利用的科技攻关，目前已经取得了良好的经济效益。
1 鲁西沉积粘土岩的研究
最近，煤炭科学研究总院西安分院对鲁西沉积粘土岩的主要类型、成因及其分布进行了研究，分析了石炭纪泥炭沼泽的古地貌——古地理形成历史，并且还对沉积粘土岩的经济意义进行了综合评价。鲁西石炭纪煤系地层是由中石炭统本溪组、上石炭统太原组组成的。近几年来，在鲁西各个煤田的石炭系地层中发现了多层火山碎屑，其中火山灰蚀变成因的粘土岩岩性特殊、分布广、层位厚度稳定，不仅是良好的煤岩层对比标志，也是具有经济价值的矿产。
根据矿物成分的不同，该区沉淀粘土岩可以分为三种类型：高岭石粘土岩、蒙脱石粘土岩和两者的过渡类型高岭石—蒙脱石粘土岩。新汶、肥城、莱芜、临沂等地的高岭石粘土岩是由空降火山灰沉积在泥炭沼泽里形成的。由于泥炭沼泽的高酸度条件和旺盛的生物活动，火山灰沉积以后的变化相当剧烈，所释放出来的组分大部分被地下水带走，可溶性离子如碱和碱土几乎完全流失掉了。而在济宁、滕县等地则形成于深水环境，夹于厚层泻湖—浅海相泥岩中。火山灰沉积以后被渗透性差的厚层泥质岩所包围，阳离子被水介质带走的不多，大部分保留下来而形成以蒙脱石为主的粘土岩。
鲁西高岭石粘土岩的远景储量相当可观，目前作为煤矿的副产品已经开始在一些地方得到了利用。由于其矿物和化学成分稳定，高岭石的含量高于90%、杂质含量低（氧化铁少于0.5%）、耐火度高于
2 北宿井田高岭岩矿床特征研究
最近，兖州矿业（集团）公司地质工程公司开展了北宿井田高岭岩矿床特征的研究，对井田内煤18底板高岭岩矿床的赋存状态、岩性特征、矿物成分及化学组成进行了详细的研究，并且分析了高岭岩的沉积环境及沉积规律。北宿井田的高岭岩赋存在上石炭统太原组底部、煤18夹矸及其底板，呈层状或者似层状分布。根据其岩性特征可以划分为夹矸高岭岩及N1、N2和N3高岭岩三个分层，各分层全区分布稳定至较稳定。高岭岩矿层底板为鲕状菱铁质泥岩，灰至深灰色，鲕状明显可见但分布不均，自上而下鲕粒逐渐增多，偶见植物碎屑化石，在井田东南部尖灭。据57个勘探钻孔统计，高岭岩矿层厚0.74～4
通过对北宿井田高岭岩矿物组成和化学成分特征的综合分析可知，N2及局部夹矸、N1和N3高岭岩的有益矿物高岭石和有益组分Al2O3含量比较高，为用途比较广的矿石，但是其有害杂质Fe2O3和TiO2的含量亦比较高，降低了矿石的质量。区内高岭岩矿层，尤其是质量较好的N2矿层，高岭石含量高，颗粒结构明显，集合体大小一般为2～3μm，少数为5μm，高岭石为片状和它形片状，说明矿物经母岩风化后以高岭石颗粒的形式进行搬运，在适合的情况下沉积形成。矿石的碎屑基本上为石英，而且粒径细小，颗粒的形状在矿石沉积过程中保留较完整，为角状至次角状，说明石英的搬运过程以悬浮载荷搬运为主，颗粒受到的磨损比较少。研究结果表明：北宿井田高岭岩矿床分布稳定，质量较好，具有重要的开采价值；其形成环境与成煤环境相似，系泻湖、泥坪等弱水动力环境中由粘土质点及细粒陆源碎屑沉积而成，其母岩为酸性岩浆岩。
3 高岭土矿石的利用途径研究
兖州矿区在煤炭的开采过程中，发现18上层煤的底板赋存着一层品质优良的高岭石粘土岩，即煤系硬质高岭土。兖州矿业（集团）公司地质工程公司和煤炭科学研究总院西安分院根据北宿煤矿和唐村煤矿两个煤矿高岭土的赋存特性和矿岩性质，研究了矿石的化学成分、物相组成及工艺物理性能，同时分析了矿石的利用途径。此项研究表明，这些矿石中的有益成分如Al2O3和高岭石含量当从充分利用其有益成分和组分的角度出发，尽量避开有害成分的不利影响。①生产化工系列产品可以充分利用矿石中的有益成分，同时在工艺中进行简单的除铁、除钛，而不增加成本。经过试验和行业检测，利用北宿煤矿和唐村煤矿的高岭土生产精制硫酸铝、聚合氯化铝、氢氧化铝及氨明矾、水玻璃和白碳黑等均可以达到相应的国家与行业标准，并且成本低廉，效益良好。②生产不定型耐火材料是高岭土的又一个良好的利用途径，硬质高岭土更是如此。利用北宿煤矿和唐村煤矿的高岭土生产普通精密铸造砂与新产品单晶相莫来石已经获得了成功，经过国家一级试验室测试的各项性能达到航天航空工业标准，产品可以用于兵器制造、航天航空、机械制造和民用行业。③利用硬质高岭土生产的煅烧土，一般用于造纸和橡塑填料，同时还可以用于食品 、医药、农药等行业。北宿煤矿和唐村煤矿的高岭土若不经过除铁、除钛，其煅烧白度较低，无法用于对白度要求较高的造纸、油漆、彩色橡塑材料等行业，而且铁、钛含量高还会影响到产品的绝缘性，无法用于电缆包皮的填料，但除铁、除钛将使成本呈几何级数增加，这一问题技术含量高，尚有待于进一步研究解决。
4 剥片高岭土在轻涂纸生产上的应用
轻涂纸的成纸性能介于铜版纸和胶版纸之间，其彩印效果可以与铜版纸相媲美。迄今为止，我国轻涂纸生产采用的重要颜料——高岭土基本都是进口的。刚建成投产的兖州矿业（集团）公司北海高岭土有限公司生产的剥片高岭土，由于具有较大的径厚比和较高的白度等特点，在轻涂纸的生产应用中被行家们看好。高岭土的使用性能如何将会直接影响到轻涂纸的质量性能。我国两广地区的高岭土矿床属于风化型矿床，晶体结构呈现为叠片（或者称为书册状）的假六边形片状，有着很好的遮盖力，是优良的涂布纸生产颜料。北海剥片高岭土是经过水力洗选分级以后，将粒度范围在2~5μm的高岭土通过立式磨剥机湿法磨剥，使叠片实现解离，然后进行化学漂白、洗涤、压滤、干燥等工艺处理以后得到的产品，比自然风化产生的细粒级高岭土具有更大的径厚比。
不久前，他们先后委托中国制浆造纸研究院和山东造纸工业研究设计院对剥片高岭土的涂布应用进行了试验研究，并且与进口的剥片高岭土进行了对比，得到了轻涂颜料配方、涂料性能和成纸性能等大量的试验数据。使用北海剥片高岭土的纸样，其成纸的光泽度、平滑度均明显地优于进口的高岭土，而且单独采用北海剥片高岭土的纸样在成纸的表面强度上优势更加突出。总之，北海剥片高岭土用于轻涂纸生产表现出了良好的成纸性能和适应性，成纸的总体物理性能优于进口的剥片高岭土。虽然国内对于轻涂纸的认识和使用还处于一个比较初级的阶段，包括轻涂纸的原纸生产和涂料配方还有一定的研究空间，在未来的几年之内我国的轻涂纸生产将会达到较大的规模，为北海剥片高岭土产品的开发和应用提供了良好的发展前景。
5 高岭土剥片机自动控制系统研制成功
剥片机是高岭土超细加工的关键设备。迄今为止，国内的剥片机一直采用就地监控、就地手动调节的方式，自动化水平较低，调节难以掌握，而且车间设备噪声大，工人劳动环境恶劣。针对这种情况，兖州矿业（集团）公司北宿煤矿高岭土厂成功地对BP-500剥片机就自动控制系统在高岭土超细加工中的应用进行了研制开发。如何在给料泵流量、剥片介质及分散剂的添加量之间寻找最佳工况点是控制的关键。传统的控制方式为：首先，添加一定数量的剥片介质，根据化验数据调整给料泵的流量；其次，每一级磨矿设备配备一人随时观测浆料液位。由于人工调节的随意性比较大，使得产量和质量的波动性大，设备的运行难以达到最佳状态，不能够充分地发挥设备的生产能力。
利用工业控制计算机实现生产的集中监控以后，解决了上述问题。将设备在一定介质填充量（通过主机电流间接反映）情况下最佳工况的有关参数输入到计算机，计算机根据剥片介质的填充量、流量和原料浓度调整产品的产量，使得系统在保证质量的前提下提高了产量。由于分散剂的添加不均匀，在末级磨矿设备有的时候会发生浆料的膨胀，造成浆料溢流“冒顶”事故的发生，给加工设备带来损害。因此。防止事故的发生是控制系统的一项重要工作。在不同的剥片介质填充量下，给料泵的流量有上限，当液位尚未达到正常工作高度时，计算机能够根据程序的设定自动调节流量。当液位高或者超高的时候，计算机一方面报警，一方面自动将给料泵的流量降低，防止浆料溢出“冒顶”。这样，既保持了质量和产量的稳定，又保证了生产的安全，使主机的运行状态自动稳定在较好水平。
