高岭石与高岭土.ppt

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1、第十一章高岭石和高岭土（kaolinite）(kaolin,chinaclay)一、概述1.概念（1）粘土岩（clayrock）：是一种主要由粒径<3.9微米的矿物颗粒组成、含有大量高岭石、埃洛石、蒙脱石、水云母等粘土矿物的沉积岩。云母族向蒙脱石转变的过渡产物又称多水高岭石——相当于含层间水的高岭石。高岭石不含层间水，而多水高岭石含2~4H2O。其中，疏松者被称作粘土；固结的称为泥岩、页岩。（2）高岭土：以细粒板状高岭石为主要矿物（含量通常>90%）的白色软质粘土。因最早在我国江西景德镇附近的高岭村发现而得名。（3）瓷土或瓷石：是高岭土的商品名称，在陶瓷界使用较广。（4）

2、球土：在英国、美国、印度和南非等国使用的名称，是与高岭土成分和性质相近、呈球状的粘土（ballclay）。球土中高岭石的含量一般>70%，其煅烧白度比煅烧高岭土略低，但塑性较高岭土好。（5）埃洛石粘土：又称多水高岭石粘土，是高岭土的一个变种，主要由多水高岭石（Al4Si4(OH)12·2~4H2O）组成，外观呈致密状，瓷状断口，质地坚硬，塑性差。（6）硬质粘土：也称作燧石状粘土，是一种坚硬的非塑性高岭石质粘土岩，具有贝壳状断口，遇水不松散，但在水中研磨可产生一定的塑性。（7）耐火粘土：是指以高岭石等粘土矿物为主要组成、w(Al2O3)>30%、耐火度高于1580℃的粘土，

3、主要用作耐火材料原料。（8）普通粘土：又称杂粘土，是指粘土矿物含量较高岭土低、杂质矿物含量较高、且主要用作烧结砖瓦、建筑陶瓷制品、粗瓷陶器、水泥原料的一类粘土或粘土岩。2.高岭石——矿物化学式：Al4[SiO4O10](OH)8理论组成(wB%)：Al2O341.2，SiO248.0，H2O10.8Al、Fe代替Si数量通常很低。有时有少量Mg、Fe、Cr、Cu等代替八面体中的Al。碱金属和碱土金属元素多是杂质元素。3.高岭石的晶体结构(1)结构单元层由硅氧四面体片与“氢氧铝石”八面体片连结形成的结构层沿c轴堆垛而成。c0=0.737nm（2）层间没有阳离子或水分子存在，

4、强的氢键（O-OH=0.289nm）加强了结构层之间的连结。（3）如果在层间域内充填一层水分子，则形成埃洛石（Al4[Si4O10](OH)82~4H2O）——埃洛石的结构可视为被水分子层隔开的高岭石结构；c0=1.01nm4.高岭石的形态5.高岭石的热稳定性及高温相变加热过程中有两个主要的热效应：600℃左右出现明显的吸热谷，是由于脱去羟基并伴随晶格破所引起的。脱羟温度随高岭石结晶有序度的增高而升高。980℃左右的放热峰，是脱羟后的非晶质进一步生成γ-Al2O3、方石英和莫来石新物相引起的。高岭石之所以可作为耐火材料，就是因为相变产物γ-Al2O3和莫来石等具有很高的

5、熔点。6.理化性质纯净者呈白色，因含杂质可染成其它颜色。集合体光泽暗淡或呈蜡状。具{001}极完全解理，硬度2.0~3.5，相对密度2.60~2.63。致密块体具粗糙感，干燥时具吸水性，湿态具可塑性，但加水不膨胀。阳离子交换性能差，只能在颗粒边缘产生由于破键而引起的少量交换。阳离子交换容量为1~10mmol/100g。二、工艺技术特性1.粒度大小、分布及表面积高岭石粘土的粒度分布通常在0.2~5μm之间。粒度对高岭石粘土的可塑性、粘度、成型性、涂敷性、干燥性、烧结性及离子交换性能等都有很大影响。——粒度越细，可塑性越好，干燥强度越高，易于烧结，且烧结后气孔率小，机械强度高

6、。不同应用领域对其有不同的粒度要求。（1）陶瓷级高岭土的粒度分布为：>10μm者占2~20%<2μm者占35~70%（2）作为纸张涂层、高光泽油漆、油墨、橡胶以及技术陶瓷用高岭土，其粒度：小于2μm者应不低于80%大于10μm者最高不超过8%。可采用机械法和化学法对高岭石进行剥片处理：机械法是利用球磨机、高速搅拌机、高压挤出机、高压气流对撞机等，借助于摩擦、碰撞、剪切等机械力，使晶体沿解理破裂成很薄的晶片。化学法是利用化学物质（如乙酰胺、肼、尿素等）离子或分子的作用力，挤进高岭石结构层之间，使结构层张开且分离。高岭石的形态对其应用十分重要：生产铜板纸所需的涂层级高岭石必须

7、是片状高岭石。高岭石粘土矿物颗粒细小——具有较大的外比表面积。造纸级高岭石，其外比表面积通常在12~22m2/g之间。2.颜色和白度高质量的高岭石粘土通常为白色，含杂质较多时可呈现黄色、红色、褐色、蓝色，甚至黑色。工业应用领域通常以白度定量评价高岭石粘土的质量。白度主要影响制品的颜色，不同制品对原料白度的要求不尽相同：（1）纸张、油漆、橡胶等的填料，一般要求白度大于80，最好大于85。（2）白色陶瓷制品要求其原料煅烧白度大于85。（3）一般陶瓷、建筑陶瓷、耐火制品等，对高岭石粘土的白度要求不高。3.可塑性及粘结性（1）概念可塑