高嶺土(kaolin)是一種以高嶺石族粘土礦物為主的粘土和粘土巖,屬種非金屬礦產(chǎn),因江西省景德鎮(zhèn)高嶺村而得名。
高嶺土礦物成分主要由高嶺石、埃洛石、水云母、伊利石、蒙脫石以及石英、長(zhǎng)石等礦物組成,質(zhì)純的高嶺土呈潔白細(xì)膩、松軟土狀,具有良好的可塑性和耐火性等理化性質(zhì)。高嶺土用途十分廣泛,主要用于造紙、陶瓷和耐火材料,其次用于涂料、橡膠填料、搪瓷釉料和白水泥原料,少量用于塑料、油漆、顏料、砂輪、鉛筆、日用化妝品、肥皂、農(nóng)藥、紡織、石油、化工、建材等工業(yè)部門(mén)。
高嶺石的晶體化學(xué)式為2SiO2·Al2O3·2H2O,其理論化學(xué)組成為46.54%的SiO2,39.5%的Al2O3,13.96%的H2O。高嶺土類(lèi)礦物屬于1:1型層狀硅酸鹽,晶體主要由硅氧四面體和紹氫氧八面體組成,其中硅氧四面體以共用頂角的方式沿著二維方向連結(jié)形成六方排列的網(wǎng)格層,各個(gè)硅氧四面體未公用的尖頂氧均朝向一邊;由硅氧四面體層和招氧八面體層公用硅氧四面體層的尖頂氧組成了1:1型的單位層。
自然界中高嶺土所包含的礦物主要分為粘土礦物和非粘土礦物。其中粘土礦物主要包含高嶺石族礦物和少量的蒙脫石、云母和綠泥石;非粘土礦物主要包含長(zhǎng)石、石英和招的水化物,還有一些鐵礦物如赤鐵礦、菱鐵礦、褐鐵礦等、鈦礦物如金紅石等和有機(jī)質(zhì)如植物纖維等。決定高嶺土性能的主要是粘土礦物。
高嶺土白度分自然白度和煅燒后的白度。對(duì)陶瓷原料來(lái)說(shuō),煅燒后的白度更為重要,煅燒白度越高則質(zhì)量越好。陶瓷工藝規(guī)定烘干105℃為自然白度的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),煅燒1300℃為煅燒白度的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。白度可用白度計(jì)測(cè)定。白度計(jì)是測(cè)量對(duì)3800—7000?(即埃,1埃=0.1納米)波長(zhǎng)光的反射率的裝置。在白度計(jì)中,將待測(cè)樣與標(biāo)準(zhǔn)樣(如BaSO4、MgO等)的反射率進(jìn)行對(duì)比,即白度值(如白度90即表示相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)樣反射率的90%)。
干燥收縮指高嶺土泥料在失水干燥后產(chǎn)生的收縮。高嶺土泥料一般在40—60℃至多不超過(guò)110℃溫度下就發(fā)生脫水而干燥,因水分排出,顆粒距離縮短,試樣的長(zhǎng)度和體積就要發(fā)生收縮。干燥收縮分線收縮和體收縮,以高嶺土泥料干燥至恒重后長(zhǎng)度及體積變化的百分?jǐn)?shù)表示。高嶺土的干燥線收縮一般在3—10%。粒度越細(xì),比表面積越大,可塑性越好,干燥收縮越大。同一類(lèi)型的高嶺土,因摻合水的不同,其收縮也不同,多者,收縮大。在陶瓷工藝中,干燥收縮過(guò)大,坯體容易發(fā)生變形或開(kāi)裂。
陶瓷工業(yè)是應(yīng)用高嶺土早、用量較大的行業(yè)。一般用量為配方的20%~30%。高嶺土在陶瓷中的作用是引入Al2O3,有利于莫來(lái)石的生成,提高其化學(xué)穩(wěn)定性和燒結(jié)強(qiáng)度,在燒成中高嶺土分解生成莫來(lái)石,形成坯體強(qiáng)度的主要框架,可防止制品的變形,使燒成溫度變寬,還能使坯體具有一定的白度。同時(shí),高嶺土具有一定的可塑性、粘結(jié)性、懸浮性和結(jié)合能力,賦予瓷泥、瓷釉良好的成形性,使陶瓷泥坯有利于車(chē)坯及注漿,便于成形。如用在電線中,可以增加絕緣性,降低其介電損耗。