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伊利石粘土礦石中主要礦物為伊利石(含量最高可達90%),其次為石英、絹云母、地開石、高嶺石、銳鈦礦、黃鐵礦及褐鐵礦等礦物。
伊利石多呈鱗片狀塊體,顏色為白色、灰白色、淺灰石、淺黃綠色;新鮮(礦石)硬度1,采出后多變為1.5-2;油脂光澤,微半透明,貝殼狀斷口,密度為2.6-2.9g/cm3,不具膨脹性及可塑性,耐熱程度不高,在500-700℃失去化合水,750℃全脫水,伊利石晶體結構遭破壞。