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(wǎng)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。
根據(jù)其質地、可塑性和砂質的質量分數(shù)分為三種類型:
1、硬質高嶺土:質硬,無可塑性,粉碎細磨后具可塑性。
2、軟質高嶺土:質軟,可塑性較強,砂質質量分數(shù)<50%。
3、砂質高嶺土:質松軟,可塑性較弱,砂質質量分數(shù)>50%。
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(guī)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F(xiàn)e2O3呈玫瑰紅、褐黃色;含F(xiàn)e2+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(xiàn)色斑或熔疤。
粒度分布是指天然高嶺土中的顆粒,在給定的連續(xù)的不同粒級(以毫米或微米篩孔的網(wǎng)目表示)范圍內所占的比例(以百分含量表示)。高嶺土的粒度分布特征對礦石的可選性及工藝應用具有重要意義,其顆粒大小,對其可塑性、泥漿粘度、離子交換量、成型性能、干燥性能、燒成性能均有很大影響。高嶺土礦都需要進行技術加工處理,是否易于加工到工藝所要求的細度,已成為評價礦石質量的標準之一。各工業(yè)部門對不同用途的高嶺土都有具體的粒度和細度要求。如美國對用作涂料的高嶺土要求小于2μm的含量占90—95%,造紙?zhí)盍闲∮?μm的占78—80%。
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(shù)和可塑性指標來表示可塑性的大小。可塑性指數(shù)是指高嶺土泥料的液限含水率減去塑限含水率,以百分數(shù)表示,即W塑性指數(shù)=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。
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。
高嶺土已成為造紙、陶瓷、橡膠、化工、涂料、等行業(yè)的礦物原料。高嶺土具有一定的可塑性、粘結性、懸浮性和粘結性,賦予陶瓷泥和釉料良好的成型性,使陶瓷泥體有利于車身和灌漿,且易于成型。
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(yǎng),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(shù)。