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質(zhì)如植物纖維等。決定高嶺土性能的主要是粘土礦物。
工業(yè)類型
根據(jù)其質(zhì)地、可塑性和砂質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)分為三種類型:
1、硬質(zhì)高嶺土:質(zhì)硬,無可塑性,粉碎細磨后具可塑性。
2、軟質(zhì)高嶺土:質(zhì)軟,可塑性較強,砂質(zhì)質(zhì)量分數(shù)<50%。
3、砂質(zhì)高嶺土:質(zhì)松軟,可塑性較弱,砂質(zhì)質(zhì)量分數(shù)>50%。
就高嶺土當前加工方式而言,有機械粉碎和氣流粉碎兩種方式。而機械粉碎一般粉碎到300目-1000目左右,但其粉碎加工為機械方式,因此粉碎細粉里有鐵含量增加與其他雜質(zhì),對應用純度要求較高行業(yè)而言,有缺陷;氣流粉碎由于采取物料與物料之間相互碰撞與剪切,沒有粉碎介質(zhì)參與,因而有效保障了物料的純度,從而滿足純度要求較高行業(yè)的應用效率,同時氣流粉碎機的粉碎細度可達5000目(細度范圍可調(diào)1000目-5000目)。
陶瓷工業(yè)是應用高嶺土早、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,有利于莫來石的生成,提高其化學穩(wěn)定性和燒結(jié)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(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。
陶土指含有鐵質(zhì)而帶黃褐色、灰白色、紅紫色等色調(diào),具有良好可塑性的粘土,主要用于燒制陶制品和粗瓷器的高嶺土。陶土具有抗凍融、透氣性、吸音等作用,燒制外墻、地磚、陶器等均使用陶土。
紫砂,屬于陶土的一種,但陶土并非只有紫砂。
所謂的陶土,顧名思義,就是可以成陶的土質(zhì)。遠古以陶為器,所以這里的“成陶”,意即成器的意思。
按照燒結(jié)溫度劃分,陶器分為土器、炻器、紫砂、瓷器四種。燒結(jié)溫度的決定物質(zhì),是低熔點物質(zhì)—有機化合物,主要是鉀鈉鈣的硅酸鹽復合體,這也正是黏土的主要成分。
土器,即常見的磚瓦。地表黏土皆可燒成,燒制溫度達到7、800攝氏度,坯體不僅可以定型,而且還能達到一定的強度。土器,因為由黏土燒成,所以土腥味較重。紫砂壺中的“熟砂”(其實應該叫“熟粉”),就是將燒到這個溫度的紫砂泥,再根據(jù)需要磨成所需大小的顆粒,通過改變泥料的物理結(jié)構(gòu),滿足制作和成品顆粒效果的需要。一些假的紫砂壺(非用紫砂泥制作的“紫砂壺”,有些看起來也具有顆粒感,就是采用的這個方法。
炻器,即紫砂制品。燒結(jié)溫度在1000—1240℃,特點是燒結(jié)后坯體透氣不透水,坯體保持開放性氣孔和封閉性氣孔的物理結(jié)構(gòu)。封閉性氣孔,即顆粒(以石英為核心的團結(jié)顆粒)中的氣孔和顆粒之間的氣孔。紫砂器皿的雙氣孔結(jié)構(gòu),導致紫砂器皿具有隔熱效能和保鮮(透氣)功能。封閉性性氣孔的形成是紫砂泥中含的有機成分(主要是鉀鈉鈣的化合物),在一定溫度下發(fā)生化學反應,釋放出氣體。但化學反應未盡充分,釋放的氣體不多,容納在顆粒之中。如果反應充分,釋放的氣體就會較多,出現(xiàn)鼓泡和破泡現(xiàn)象。破泡后的地方,常溫下收縮,就在坯體表面形成了“針孔”。紫砂未燒結(jié),其中的黏土成分未充分發(fā)生化學反應,鉀鈉鈣化合物依然較多,所以也會有土腥味,同時,坯體強度不夠,受到外力容易破損。
陶土粉是一種陶瓷原料,礦物成分復雜,主要由水云母、高嶺石、蒙脫石、石英及長石所組成的粉砂一砂質(zhì)粘土,化學成分與一般粘土相似。與高嶺土、膨潤土相比,Al2O3含量較低,SiO2、Fe2O3含量較高。