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(jié)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。
以高嶺土礦床成因為基礎(chǔ),根據(jù)不同成礦作用所體現(xiàn)的成礦地質(zhì)、地理條件、礦床規(guī)模、礦體形態(tài)和賦存特征、礦石物質(zhì)組分等方面的差異,《高嶺土礦地質(zhì)勘探規(guī)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(xiàn)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。
亮度是與白度類似的工藝性質(zhì),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(zhì)有關(guān)。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(zhì)則呈淡黃、灰、青、黑等色。這些雜質(zhì)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。
結(jié)合性指高嶺土與非塑性原料相結(jié)合形成可塑性泥團并具有一定干燥強度的性能。結(jié)合能力的測定,是在高嶺土中加入標準石英砂(其質(zhì)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(jié)合能力就越強。通常凡可塑性強的高嶺土結(jié)合能力也強。
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。
陶瓷不僅對高嶺土的可塑性、結(jié)合性、干燥收縮、干燥強度、燒結(jié)收縮、燒結(jié)性質(zhì)、耐火度及燒后白度等有嚴格要求,而且涉及到化學特性,特別是鐵、鈦、銅、鉻、錳等致色元素的存在,使燒后白度降低,產(chǎn)生斑點。
對高嶺土的粒度要求一般是越細越好,使瓷泥具有良好的可塑性和干燥強度,但對要求快速澆鑄、加快注漿速度和脫水速度的澆鑄工藝,需提高配料的粒度。此外,高嶺土中高嶺石結(jié)晶程度的差異,也將明顯影響瓷坯的工藝性能,結(jié)晶程度好,則可塑性、結(jié)合能力就低,干燥收縮小,燒結(jié)溫度高,其雜質(zhì)含量也減少;反之,則其可塑性就高,干燥收縮大,燒結(jié)溫度較低,相應雜質(zhì)含量也偏高。