高嶺土的分類(lèi)

 

 

自然界，組成高嶺土的礦物有黏土礦物和非黏土礦物兩類(lèi)：

 

黏土礦物主要是高嶺土族礦物，其次是綠泥石、蒙脫石和水云母；

 

非黏土礦物主要為石英、長(zhǎng)石和云母以及鋁的氧化物和氫氧化物（水鋁英石和伊利石）、鐵礦物（磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、白鐵礦和菱鐵礦）、鐵的氧化物（鈦鐵礦、金紅石等）、有機(jī)物（植物纖維、有機(jī)泥炭及煤）等。

 

1、高嶺土的分類(lèi)

 

自然產(chǎn)出的高嶺土礦石，根據(jù)其成因、質(zhì)量、可塑性和砂質(zhì)（石英、長(zhǎng)石、云母等礦物，粒徑大于50μm）的含量，可劃分為硬質(zhì)高嶺巖、軟質(zhì)高嶺土和砂質(zhì)高嶺土3種工業(yè)類(lèi)型：

 

硬質(zhì)高嶺巖：高嶺土巖，包括大量的以煤層的頂板、底板、夾矸形式產(chǎn)出或賦存于距煤層較近的所謂煤系高嶺巖，由于含有有機(jī)質(zhì)及雜質(zhì)而呈黑灰、褐、淡綠、灰綠等色，致密塊狀或砂狀，瓷狀斷口或似貝殼狀斷口，無(wú)光澤至蠟狀光澤，條痕灰色-白色，硬度3-4，粉碎細(xì)磨后才有可塑性。

 

軟質(zhì)高嶺土：土狀高嶺土，質(zhì)軟，可塑性一般較強(qiáng)，砂質(zhì)含量＜50%。

 

砂質(zhì)高嶺土：質(zhì)松軟，可塑性一般較弱，除砂后較強(qiáng)，砂質(zhì)含量≥50%。

 

2、高嶺土的性能特點(diǎn)

 

高嶺土廣泛的用途與其優(yōu)良的理化性能是分不開(kāi)的。質(zhì)純的高嶺土具有白度高、質(zhì)軟易分散懸浮于水中，良好的可塑性和高的黏結(jié)性、優(yōu)良的電絕緣性能以及良好的抗酸溶性、很低的陽(yáng)離子交換容量、較高的耐火度等理化性能。

 

（1）顏色

 

白色或近于白色，白度大于95%。

 

（2）硬度

 

軟質(zhì)高嶺土硬度一般為1-2，硬質(zhì)高嶺土的有時(shí)達(dá)3-4。

 

（3）粒度及顆粒形態(tài)

 

高嶺土的粒度分布通常為0.2-5μm，粒度對(duì)其可塑性、泥漿黏度、離子交換量、成形性、干燥性、燒結(jié)等性能均有影響。一般高嶺土粒度越細(xì)，可塑性越好，干燥強(qiáng)度越高，易于燒結(jié)，燒后氣孔率低，機(jī)械強(qiáng)度高。

 

許多行業(yè)和領(lǐng)域?qū)Ω邘X土的粒度有特殊的要求。如作為紙張涂布、高光澤油漆、油墨、特種陶瓷和橡膠用的高嶺土，其粒度小于2μm的部分不應(yīng)低于80%。

 

高嶺土顆粒形態(tài)對(duì)其應(yīng)用價(jià)值也十分重要，如生產(chǎn)銅版紙所需的涂布級(jí)高嶺土必須是片狀的。

 

（4）可塑性

 

可塑性是高嶺土在陶瓷坯體中成形工藝的基礎(chǔ)，也是重要的工業(yè)技術(shù)指標(biāo)。高嶺土具有良好的成型、干燥和燒結(jié)性能。

 

影響高嶺土可塑性的因素主要有：

 

粒度：高嶺土粒度越細(xì)，分散度越大，比表面積越大，則可塑性越好。

 

陽(yáng)離子交換能力：高嶺土的陽(yáng)離子交換容量越大，可塑性越好。

 

顆粒形態(tài)：高嶺土顆粒的形狀若是薄片狀，則易于結(jié)合和相對(duì)滑動(dòng)，比板狀、柱狀等其他形狀的顆粒具有更高的可塑性。

 

雜質(zhì)含量：高嶺土中若含有石英、長(zhǎng)石等碎屑礦物雜質(zhì)時(shí)，將降低可塑性；含蒙脫石、水鋁英石或有機(jī)物時(shí)將提高可塑性。一般情況下，高嶺土具中、低可塑性，比蒙脫石的可塑性低。當(dāng)高嶺土被加熱至400-700℃時(shí)，可塑性將消失。

 

（5）燒結(jié)性

 

高嶺土的燒結(jié)性是制造陶瓷產(chǎn)品所必須具備的重要工藝性質(zhì)之一。所謂燒結(jié)性是指當(dāng)物體被加熱到一定溫度后，由于易熔物產(chǎn)生的液相充填在未熔顆粒之間的空隙中，靠其表面張力使氣孔率下降、密度提高、體積收縮，從而變得致密、堅(jiān)硬的性能。當(dāng)氣孔率下降到最低值、密度達(dá)到最大值時(shí)的狀態(tài)稱為燒結(jié)狀態(tài)，此時(shí)，對(duì)應(yīng)的溫度稱為燒結(jié)溫度。

 

影響高嶺土燒結(jié)的因素很多，主要與陶瓷制作過(guò)程以及泥坯中其他礦物的含量有關(guān)：

 

從礦物成分看，伊利石、蒙脫石比高嶺土易于燒結(jié)；

 

從化學(xué)成分上看，堿性氧化物多、游離SiO2少的泥坯易于燒結(jié)；

 

從陶瓷生產(chǎn)的角度看，希望燒結(jié)溫度低、燒結(jié)范圍寬，這樣一方面節(jié)能，另一方面便于操作控制。

 

通常對(duì)高嶺土的燒結(jié)溫度范圍為1000-1500℃，在工藝上可以摻配助熔劑或采用白土類(lèi)型的高嶺土按比例摻配的辦法來(lái)控制燒結(jié)溫度和燒結(jié)范圍。

 

（6）分散性

 

高嶺土在水中易分散、懸浮，能形成穩(wěn)定性良好的懸浮液。

 

（7）電絕緣性

 

高嶺土具有優(yōu)良的電絕緣性能，200℃時(shí)電阻率大于1010Ω·cm，可用于電纜填料。

 

（8）化學(xué)穩(wěn)定性

 

化學(xué)穩(wěn)定性是礦物材料用作填料的主要性能指標(biāo)之一，高嶺土具有較強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性和一定的耐酸堿能力。

 

（9）陽(yáng)離子交換量（CEC）

 

高嶺土的陽(yáng)離子交換量一般為0.03-0.05mmol/g。

 

（10）耐火度

 

高嶺土的化學(xué)成分為Al2O3和SiO2，所以具有優(yōu)良的耐火性能，耐火度為1770-1790℃。當(dāng)高嶺土中含有水云母、長(zhǎng)石等礦物時(shí)，會(huì)降低其耐火度。一般隨Al2O3含量的增加，耐火度增高；隨堿性氧化物、鐵的氧化物的含量增加，耐火度降低。

 

（11）與有機(jī)質(zhì)相互作用

 

高嶺土可與許多極性有機(jī)分子，如甲酰胺（HCONH2）、乙酰胺（CH3CONH2）、尿素（NH2CONH2）等相互作用產(chǎn)生高嶺土-極性有機(jī)分子嵌合復(fù)合體。有機(jī)分子可進(jìn)人層間域，并與結(jié)構(gòu)層兩表面以氫鍵相聯(lián)結(jié)。其結(jié)果一是使高嶺土的結(jié)構(gòu)單元層厚度增大；二是改變了高嶺土的表面性質(zhì)，如親水性等。