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山西高岭土的分类及性能特点

来源: 时间:2021-02-25 16:02:09 次数:

山西高岭土的分类及性能特点

山西高岭土的分类及性能特点

高岭土是以高岭土亚族矿物为主要成分的软质黏土,主要由高岭石矿物组成。

自然界,组成高岭土的矿物有黏土矿物和非黏土矿物两类:

黏土矿物主要是高岭石族矿物,其次是绿泥石、蒙脱石和水云母;

非黏土矿物主要为石英、长石和云母以及铝的氧化物和氢氧化物(水铝英石和伊利石)、铁矿物(磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、白铁矿和菱铁矿)、铁的氧化物(钛铁矿、金红石等)、有机物(植物纤维、有机泥炭及煤)等。

1、高岭土的分类

自然产出的高岭土矿石,根据其成因、质量、可塑性和砂质(石英、长石、云母等矿物,粒径大于50μm)的含量,可划分为硬质高岭岩、软质高岭土和砂质高岭土3种工业类型:

硬质高岭岩:高岭土岩,包括大量的以煤层的顶板、底板、夹矸形式产出或赋存于距煤层较近的所谓煤系高岭岩,由于含有有机质及杂质而呈黑灰、褐、淡绿、灰绿等色,致密块状或砂状,瓷状断口或似贝壳状断口,无光泽至蜡状光泽,条痕灰色-白色,硬度3-4,粉碎细磨后才有可塑性。

软质高岭土:土状高岭土,质软,可塑性一般较强,砂质含量<。

砂质高岭土:质松软,可塑性一般较弱,除砂后较强,砂质含量≥。

2、高岭土的性能特点

高岭土广泛的用途与其优良的理化性能是分不开的。质纯的高岭土具有白度高、质软易分散悬浮于水中,良好的可塑性和高的黏结性、优良的电绝缘性能以及良好的抗酸溶性、很低的阳离子交换容量、较高的耐火度等理化性能。

(1)颜色

白色或近于白色,白度大于95%。

(2)硬度

软质高岭土硬度一般为1-2,硬质高岭土的有时达3-4。

(3)粒度及颗粒形态

高岭土的粒度分布通常为0.2-5μm,粒度对其可塑性、泥浆黏度、离子交换量、成形性、干燥性、烧结等性能均有影响。一般高岭土粒度越细,可塑性越好,干燥强度越高,易于烧结,烧后气孔率低,机械强度高。

许多行业和领域对高岭土的粒度有特殊的要求。如作为纸张涂布、高光泽油漆、油墨、特种陶瓷和橡胶用的高岭土,其粒度小于2μm的部分不应低于80%。

高岭土颗粒形态对其应用价值也十分重要,如生产铜版纸所需的涂布级高岭土必须是片状的。

(4)可塑性

可塑性是高岭土在陶瓷坯体中成形工艺的基础,也是重要的工业技术指标。高岭土具有良好的成型、干燥和烧结性能。

影响高岭土可塑性的因素主要有:

粒度:高岭土粒度越细,分散度越大,比表面积越大,则可塑性越好。

阳离子交换能力:高岭土的阳离子交换容量越大,可塑性越好。

颗粒形态:高岭土颗粒的形状若是薄片状,则易于结合和相对滑动,比板状、柱状等其他形状的颗粒具有更高的可塑性。

杂质含量:高岭土中若含有石英、长石等碎屑矿物杂质时,将降低可塑性;含蒙脱石、水铝英石或有机物时将提高可塑性。一般情况下,高岭土具中、低可塑性,比蒙脱石的可塑性低。当高岭土被加热至400-700℃时,可塑性将消失。

(5)烧结性

高岭土的烧结性是制造陶瓷产品所必须具备的重要工艺性质之一。所谓烧结性是指当物体被加热到一定温度后,由于易熔物产生的液相充填在未熔颗粒之间的空隙中,靠其表面张力使气孔率下降、密度提高、体积收缩,从而变得致密、坚硬的性能。当气孔率下降到值、密度达到值时的状态称为烧结状态,此时,对应的温度称为烧结温度。

影响高岭土烧结的因素很多,主要与陶瓷制作过程以及泥坯中其他矿物的含量有关:

从矿物成分看,伊利石、蒙脱石比高岭土易于烧结;

从化学成分上看,碱性氧化物多、游离SiO2少的泥坯易于烧结;

从陶瓷生产的角度看,希望烧结温度低、烧结范围宽,这样一方面节能,另一方面便于操作控制。

通常对高岭土的烧结温度范围为1000-1500℃,在工艺上可以掺配助熔剂或采用白土类型的高岭土按比例掺配的办法来控制烧结温度和烧结范围。

(6)分散性

高岭土在水中易分散、悬浮,能形成稳定性良好的悬浮液。

(7)电绝缘性

高岭土具有优良的电绝缘性能,200℃时电阻率大于1010Ω·cm,可用于电缆填料。

(8)化学稳定性

化学稳定性是矿物材料用作填料的主要性能指标之一,高岭土具有较强的化学稳定性和一定的耐酸碱能力。

(9)阳离子交换量(CEC)

高岭土的阳离子交换量一般为0.03-0.05mmol/g。

(10)耐火度

高岭土的化学成分为Al2O3和SiO2,所以具有优良的耐火性能,耐火度为1770-1790℃。当高岭土中含有水云母、长石等矿物时,会降低其耐火度。一般随Al2O3含量的增加,耐火度增高;随碱性氧化物、铁的氧化物的含量增加,耐火度降低。

(11)与有机质相互作用

山西高岭土可与许多性有机分子,如甲酰胺(HCONH2)、乙酰胺(CH3CONH2)、尿素(NH2CONH2)等相互作用产生高岭土-性有机分子嵌合复合体。有机分子可进人层间域,并与结构层两表面以氢键相联结。其结果一是使高岭土的结构单元层厚度增大;二是改变了高岭土的表面性质,如亲水性等。


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