高岭石和高岭土白志民

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1、高岭石和高岭土（kaolinite）(kaolin,chinaclay)白志民博士，教授，博士生导师材料科学与工程学院副院长主要研究方向：矿物材料，陶瓷材料教育背景：本科——河北地质学院硕士、博士——中国地质大学一、概述1.概念（1）粘土岩（clayrock）：是一种主要由粒径<0.0039mm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。水云母——云母族向蒙脱石转变的过渡产物多水高岭石——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。23除粘土矿物外，粘土岩中还含石英、长石、云母等碎屑矿

2、物以及自生的非粘土矿物。粘土岩因质点极细，故肉眼与显微镜下不能准确地鉴定它的矿物成分，需采用电子显微镜、X射线粉晶衍射、差热分析等综合研究方法，才能较准确的确定其物相组成。（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）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%，其它矿物有石英、云母、伊利石、蒙脱石、绿泥石以及胶体级有机质，其煅烧后的白度比煅烧高岭土略低，但

3、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%、耐火度在1580℃以上、具有较好的热稳定性、主要用作耐火材料原料的一类粘土。（823）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

4、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，H2O10.8成分较简单，只有少量Mg、Fe、Cr、Cu等代替八面体中的Al。Al、Fe代替Si数量通常很低。碱金属和碱土金属元素多是机械混入物。由于晶格边缘化学键不平衡，可引起少量阳离子交换。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，强氢键（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

5、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=1.01nm234.高岭石的形态235.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：约600℃时的明显吸热谷，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。23约980℃的放热峰，是脱羟后形成的非晶质进一步生成γ-Al2O3、方石英和莫来石新相引起的。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熔点。6.理化性质纯净者白色，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

6、~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。一般阳离子交换容量为1~10mmol/100g。23二、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。高岭土一般粒度越细，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。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~

7、70%；（2）陶瓷级球土的粒度分布为：<2μm者占60~86%，<1μm者占45~80%；（3）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%，粒度大于10μm者最高不超过8%。高岭石剥片可采用机械剥片法和化学剥片法。机械剥片法利用球磨机、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。23化学剥片法则利用化学试剂（如乙酰胺、肼、尿素等）离子或分子的作用力，