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伊利石粘土矿石中主要矿物为伊利石(含量最高可达90%),其次为石英、绢云母、地开石、高岭石、锐钛矿、黄铁矿及褐铁矿等矿物。
伊利石多呈鳞片状块体,颜色为白色、灰白色、浅灰石、浅黄绿色;新鲜(矿石)硬度1,采出后多变为1.5-2;油脂光泽,微半透明,贝壳状断口,密度为2.6-2.9g/cm3,不具膨胀性及可塑性,耐热程度不高,在500-700℃失去化合水,750℃全脱水,伊利石晶体结构遭破坏。