高嶺土的分類

 

 

自然界，組成高嶺土的礦物有黏土礦物和非黏土礦物兩類：

 

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）、有機物（植物纖維、有機泥炭及煤）等。

 

1、高嶺土的分類

 

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，無光澤至蠟狀光澤，條痕灰色-白色，硬度3-4，粉碎細磨后才有可塑性。

 

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

 

2、高嶺土的性能特點

 

高嶺土廣泛的用途與其優(yōu)良的理化性能是分不開的。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)高嶺土的有時達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，可塑性越好，干燥強度越高，易于燒結(jié)，燒后氣孔率低，機械強度高。

 

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)對其應(yīng)用價值也十分重要，如生產(chǎn)銅版紙所需的涂布級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，分散度越大，比表面積越大，則可塑性越好。

 

陽離子交換能力：高嶺土的陽離子交換容量越大，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)合和相對滑動，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、長石等碎屑礦物雜質(zhì)時，將降低可塑性；含蒙脫石、水鋁英石或有機物時將提高可塑性。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，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、堅硬的性能。當(dāng)氣孔率下降到最低值、密度達到最大值時的狀態(tài)稱為燒結(jié)狀態(tài)，此時，對應(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型的高嶺土按比例摻配的辦法來控制燒結(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，高嶺土具有較強的化學(xué)穩(wěn)定性和一定的耐酸堿能力。

 

（9）陽離子交換量（CEC）

 

高嶺土的陽離子交換量一般為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、長石等礦物時，會降低其耐火度。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）與有機質(zhì)相互作用

 

高嶺土可與許多極性有機分子，如甲酰胺（HCONH2）、乙酰胺（CH3CONH2）、尿素（NH2CONH2）等相互作用產(chǎn)生高嶺土-極性有機分子嵌合復(fù)合體。有機分子可進人層間域，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。