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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,因江西省景德鎮高嶺村而得名。
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、長石等礦物組成,質純的高嶺土呈潔白細膩、松軟土狀,具有良好的可塑性和耐火性等理化性質。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、農藥、紡織、石油、化工、建材等工業部門。
高嶺石的晶體化學式為2SiO2·Al2O3·2H2O,其理論化學組成為46.54%的SiO2,39.5%的Al2O3,13.96%的H2O。高嶺土類礦物屬于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形成六方排列的網格層,各個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。
以高嶺土礦床成因為基礎,根據不同成礦作用所體現的成礦地質、地理條件、礦床規模、礦體形態和賦存特征、礦石物質組分等方面的差異,《高嶺土礦地質勘探規范》將中國高嶺土礦床劃分為三種類型、六種亞類型。
1、風化型:又分為風化殘積亞型和風化淋積亞型;
2、熱液蝕變型:又分為熱液蝕變亞型和現代熱泉蝕變亞型;
3、沉積型:又分為沉積和沉積-風化亞型及含煤地層中高嶺石粘土巖亞型。
高嶺土白度分自然白度和煅燒后的白度。對陶瓷原料來說,煅燒后的白度更為重要,煅燒白度越高則質量越好。陶瓷工藝規定烘干105℃為自然白度的分級標準,煅燒1300℃為煅燒白度的分級標準。白度可用白度計測定。白度計是測量對3800—7000?(即埃,1埃=0.1納米)波長光的反射率的裝置。在白度計中,將待測樣與標準樣(如BaSO4、MgO等)的反射率進行對比,即白度值(如白度90即表示相當于標準樣反射率的90%)。
亮度是與白度類似的工藝性質,相當于4570Å;(埃)波長光照射下的白度。
高嶺土的顏色主要與其所含的金屬氧化物或有機質有關。一般含Fe2O3呈玫瑰紅、褐黃色;含Fe2+呈淡藍、淡綠色;含MnO2呈淡褐色;含有機質則呈淡黃、灰、青、黑等色。這些雜質存在,降低了高嶺土的自然白度,其中鐵、鈦礦物還會影響煅燒白度,使瓷器出現色斑或熔疤。
高嶺土與水結合形成的泥料,在外力作用下能夠變形,外力除去后,仍能保持這種形變的性質即為可塑性。可塑性是高嶺土在陶瓷坯體中成型工藝的基礎,也是主要的工藝技術指標。通常用可塑性指數和可塑性指標來表示可塑性的大小。可塑性指數是指高嶺土泥料的液限含水率減去塑限含水率,以百分數表示,即W塑性指數=100(W液性限度-W塑性限度)。可塑性指標代表高嶺土泥料的成型性能,用可塑儀直接測定泥球受壓破碎時的荷重及變形大小可得,以kg·cm表示,往往可塑性指標越高,其成型性能越好。高嶺土的可塑性可分為四級。
結合性指高嶺土與非塑性原料相結合形成可塑性泥團并具有一定干燥強度的性能。結合能力的測定,是在高嶺土中加入標準石英砂(其質量組成0.25—0.15粒級占70%,0.15—0.09mm粒級占30%)。以其仍能保持可塑泥團時的高含砂量及干燥后的抗折強度來判斷其高低,摻入的砂越多,則說明這種高嶺土結合能力就越強。通常凡可塑性強的高嶺土結合能力也強。
陶瓷工業是應用高嶺土早、用量較大的行業。一般用量為配方的20%~30%。高嶺土在陶瓷中的作用是引入Al2O3,有利于莫來石的生成,提高其化學穩定性和燒結強度,在燒成中高嶺土分解生成莫來石,形成坯體強度的主要框架,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,高嶺土具有一定的可塑性、粘結性、懸浮性和結合能力,賦予瓷泥、瓷釉良好的成形性,使陶瓷泥坯有利于車坯及注漿,便于成形。如用在電線中,可以增加絕緣性,降低其介電損耗。
在舊社會和三年困難時期,窮人在青黃不接時或災荒年間,常常靠吃觀音土活命;這種土可充饑,但不能被人體消化吸收,吃了以后腹脹,難以大便,少量吃不致命;盡管不會餓肚子,但由于沒有營養,人還是要死。饑荒年代因吃觀音土腹脹如鼓,無法排便,活活憋死之人不計其數。