1第一章原料(粘土)详解
小学科学一年级高效课堂资料黏土介绍
小学科学一年级高效课堂资料黏土粘土含沙粒很少、有黏性的土壤，水分不容易从中通过才具有较好的可塑性。
一般的粘土都由硅酸盐矿物在地球表面风化后形成。
一般在原地风化，颗粒较大而成分接近原来的石块的，称为原生黏土或者是一次黏土。
这种黏土的成分主要为氧化硅与氧化铝，色白而耐火，为配制瓷土之主要原料。
黏土，又作粘土，是颗粒非常小的可塑的硅铝酸盐。
除了铝外，黏土还包含少量镁、铁、钠、钾和钙，是一种重要的矿物原料。
黏土一般由硅铝酸盐矿物在地球表面风化后形成。
但是有些成岩作用也会产生黏土。
在这些过程中黏土的出现可以作为成岩作用进展的指示。
黏土是一种重要的矿物原料。
由多种水合硅酸盐和一定量的氧化铝、碱金属氧化物和碱土金属氧化物组成，并含有石英、长石、云母及硫酸盐、硫化物、碳酸盐等杂质。
黏土矿物的颗粒细小，常在胶体尺寸范围内，呈晶体或非晶体，大多数是片状，少数为管状、棒状。
黏土矿物用水湿润后具有可塑性，在较小压力下可以变形并能长久保持原状，而且比表面积大，颗粒上带有负电性，因此有很好的物理吸附性和表面化学活性，具有与其他阳离子交换的能力。
粘土一般由硅酸盐矿物在地球表面风化后形成。
一般在原地风化，颗粒较大而成分接近原来的石块的，称为原生黏土或一次黏土。
这种黏土的成分主要为氧化锡与氧化铝，色白而耐火，为配制瓷土之主要原料。
而黏土再继续风化而变幼，再经流水及风力迁移，而在下游形成一层厚厚的黏土，称为次生黏土或二次黏土。
这种黏土因受污染，含金属氧化物较多，色深而耐火度较低。
因黏性及可塑性佳，为配制陶土之主要原料。
高岭土是以高岭石亚族矿物为主要成分的软质黏土。
主要由高岭石矿物组成。
自然界中,组成高岭土的矿物有黏土矿物和非黏土矿物两类。
颜色为白色,最高白度大于95%,硬度为1~4。
1。
陶瓷工艺学1绪论、 第一章 原料 PPT课件
湖南醴陵
所产的瓷器有日用瓷与陈设瓷，薄胎注浆，瓷质洁 白，装饰的主要特色是釉下五彩，闻名中外。另除有釉上 贴花和喷花等外，1958年还试制成功一种感光晒花的新 装饰法。建国以后，这个地区的瓷器在技术方面不断革新 创造，生产发展很快，已成为全国重要的瓷区之一。
广东石湾陶器
相传有八百多年的历史。以人物、鸟兽等雕塑陈列品为主。釉色丰富， 刻画细腻，形象生动，别具风格。此外还有大量的日用陶器。建国后， 还首创了“结晶釉”
3.1陶瓷研究的发展历程
陶器
高铝质、粘土和 瓷土的应用 釉的发明
原料纯化 陶瓷工艺的发展 陶瓷理论的发展
陶器 传统陶瓷
先进陶瓷 微米级
纳米陶瓷
高温技术
显微结构 分析的进步 性能研究的深入 无损评估的成就 相邻科学的推动
3.2陶瓷在现代化建设中的作用
•
除用于日常生活中外，陶瓷作为结构和功能材料广泛
用于科学技术和工农生产领域的重要性，对此人们仍没有
• 唐代：远销日本、印度、波斯、埃及。 • 宋代：远销50余国，远至欧洲。 • 明代：郑和七次下西洋，将中国瓷器输送至世界各国，与
世界各国在文化、经济、贸易、政治上建立了联系。 • 中国瓷器在国外有：“白如玉，明如镜，薄如纸，声如磬”
的美誉，被外国人视为奇珍异宝。 • 十七世纪以后，各国竞相仿造，并逐渐创立自己的风格。 • 中国瓷器为人类文化的进步所做出的重大贡献，是值得我
由于其高温下的缺点，在陶瓷 生产中多不采用
钡长石 熔点高（1710℃），熔融温度 普通瓷制品不选用 范围较窄
1.2.3 长石类原料在陶瓷生产中的作用
1）长石是熔剂型原料，可降低烧成温度，减少燃料消耗。 高温下熔化后能填充坯体的孔隙，熔解粘土及石英类
粘土矿物1
（2）非膨胀性
在伊利石晶层之间 吸附有钾离子。它受到 相邻两晶层负电荷的吸 附，因而对相邻两晶层 产生了很强的键联效果， 连接力很强，使晶层不 易膨胀。
（3）电荷数量较大
同晶替代较普遍， 主要发生在硅片中， 但部分电荷被K＋离子 所中和，阳离子交换 量介于高岭石与蒙脱 石之间。
（4）胶体特性
3、水化云母组
又叫2：1型非 膨胀性矿物或伊利 组矿物。
水化云母组具有以下特征：
（1）2：1型晶层结构
晶层结构与蒙脱石相似， 同样是由两层硅片夹一层 铝片组成，硅片和铝片的 比例为2：1，故又称2：1 型非膨胀性矿物。
伊利石是其代表。分子 式为： K2（Al·Fe·Mg）4 （SiAl）8O20（OH） 4·nH2O。
晶层类型
两种晶片的配合比例不 同，而构成： 1：1型晶层 2：1型晶层 2：1：1型晶层
（1）1：1型单位晶层
由一个硅片和一个铝片构成。 硅片顶端的活性氧与铝片底层 的活性氧通过共用的方式形成单位 晶层。这样1：1型层状铝硅酸盐的 单位晶层有两个不同的层面，一个 是由具有六角形空穴的氧原子层面， 一个是由氢氧构成的层面。
2、单位晶片
从化学上来看，四面体 为 （ SiO4）4－， 八 面 体 为 （AlO6）9－，它们都不是化 合物，在它们形成硅酸盐粘 土矿物之前，四面体和八面 体分别各自聚合。
（1）四面体片（简称硅片）
在水平方向上四面体通过共 用底部氧的方式在平面两维方向上 无限延伸，排列成近似六边形蜂窝 状的四面体片（简称硅片）。
粘土矿物的分类
粘土矿物根据结晶学特征分 为三类：
一、层状硅酸盐粘土矿物， 二、纤维状硅酸盐粘土矿物， 三、非硅酸盐粘土矿物（非 晶质粘土矿物）。
第一章 油田化学——粘土矿物
☞蒙脱石由于晶格取代作用产生的负电荷由K+来平衡，由于
蒙脱石取代位置主要在Si-O四面体中，产生的负电荷离晶层 表面近，故与K+产生很强的静电力， K+不易交换下来。
☞ K+的大小刚好嵌入相邻晶层间的氧原子网格形成的空穴
中，起到连接作用，周围有12个氧与它配伍，因此， K+连
吸附性越强交换能力越大，通常离子的交换能力由弱到强 的排列顺序为 Li+<Na+<K+(NH4+)<Mg2+<Ca2+<Ba2+<Al3+<Fe3+<H+ c. 离子浓度 离子浓度越大交换能力越强
粘土矿物的性质
四、 粘土的凝聚性
（1）概念：粘土矿物（颗粒）在水分散体系状态下， 通过不同的联结方式产生絮凝或聚结（集）的现象。 粘土颗粒的联结：絮凝和聚结（集）
②作用机理：浓差扩散。
粘土矿物的性质
1、 吸附：物质在两相界面上自动浓集(界面浓度大于内部 浓 度）的现象。 吸附质：被吸附的物质（钻井液处理剂） 吸附剂：吸附吸附质的物质（粘土） 2、分类 （1）物理吸附：范德华引力引起，一般无选择性， 吸附热较 小，容易脱附。例：阴离子和非离子处理剂在粘土上的吸附。 （2）化学吸附：化学键力引起，具有选择性，吸附热较大， 不易脱附。例：阳离子处理剂在粘土上的吸附。
构的）和非晶质，自然界中所见到的粘土矿物绝大多
粘 土
数是晶质的。 （2）粘土：疏松的尚未固结成岩的以粘土矿物为 主的（≥50%）沉积物。 （3）粘土岩（俗称：泥页岩）：粘土矿物经沉积、
陶瓷工艺学——原料
第二节 硅质原料
1.2.1 石英——SiO2——燧石
隐晶质SiO2 ，SiO2 液经化学沉积在岩石夹层中， 硬度高。
陶瓷工业常做研磨材料：砌筑球磨机内衬，研磨 体球石用。
SiO2>98%。
陶瓷——原料
陶瓷课件
第二节 硅质原料
1.2.1 石英——SiO2——石英砂
花岗岩、伟晶岩风化的产物，可简化工艺。 杂质多，成分变化波动较大。 河床砂用于墙地砖，大缸大生产，可减小其变形。 平潭海砂：大量用于玻璃工业生产。 东山海砂：是我国水泥行业的标准砂。
第三节 粘土类原料
1.3.1 ——粘土成因与分类
各种富含硅酸盐矿物的岩石经风化，水解，热液蚀变等作 用可变为粘土。
风化残积型 热液蚀变型 沉积型
陶瓷——原料
陶瓷课件
第三节 粘土类原料
1.3.1 ——粘土成因与分类
风化残积型——一次粘土
成因：深层的岩浆岩（花岗岩、伟晶岩、长石岩）在原产地风化后即残 留在原地，多成为优质高岭土的矿床，一般称为一次粘土（也称为残留 粘土或原生粘土）；粘土的产地不同，其成分也有较大波动。
一级转变的体积变化大，但由于其转化速度慢，体积效应小， 且在高温下有液相存在，对坯体影响不大。
二级转变的体积变化小，但转化速度快，瞬间完成，体积效 应大，无液相，对坯体影响大，必须严格控制。
陶瓷——原料
陶瓷课件
第二节 硅质原料
1.2.2 ——SiO2多晶转变特性
石英理论晶型转化的基础条件：慢升温，维持晶型转化在 平衡态下进行。
高档白瓷：白度大于75，Fe2O3 0.3%； 高压电瓷： Fe2O3+TiO2 0.6%（ Fe2O3高温分解， 有气体产生，留下气孔，高压下易被击穿。
粘土矿物分析
作为岩石组分的粘土矿物其含量、种类及其分布、产状等对地层伤害有着非常密切的关系。
由于粘土矿物颗粒细小（<0.01mm），比表面极大，并具有特殊的结构组成，因此它们对外来作业流体如注入水、压裂液、酸化液、压井液等的侵入极为敏感。
当与外来流体接触时，粘土矿物往往会发生膨胀、微粒运移、生成某种沉淀等从而堵塞储层油气流动的孔隙通道，造成储层渗流能力的下降，损害油气层。
因此了解粘土矿物的性质对油田开发十分重要。
通过X射线衍射分析和扫描电子显微镜技术可以确定岩石中粘土矿物的含量、分布及产状等。
选取了西泉5井的部分岩石样品进行了上述测定，测定结果见表1。
表1 西泉5井区三叠系储层粘土矿物含量统计表根据X衍射和扫描电镜分析，韭菜园子组砂层以蒙皂石（包括蒙脱石和皂石两个亚族）为主，63％～98％，平均87.8％；其次为伊/蒙混层（20％～99％，平均72.76％），绿泥石（1％～55％，平均9.33％），另有高岭石（1％～12％，平均5.74％）和伊利石（2％～16％，平均6.24％）（见表1）。
对韭菜园子组敏感性的简单分析：（供参考）韭菜园子组伊/蒙混层和绿/蒙混层含量较多，伊/蒙混层和绿/蒙混层是遇水易膨胀的矿物，易发生粘土膨胀和分散造成地层伤害。
韭菜园子组绿泥石含量相对较高（平均9.33％），绿泥石是酸敏性矿物，酸化时易造成氢氧化铁胶体沉淀（酸敏）。
另外伊利石和高岭石是速敏性矿物，易造成颗粒运移堵塞地层。
粘土矿物分析在储层潜在敏感性评价中的应用一、粘土矿物类型粘土矿物(clay minerals)是粘土和粘土岩中晶体一般小于2微米，主要是含水的铝、铁和镁的层状结构硅酸盐矿物。
有的在其成分中还有某些碱金属或碱土金属存在。
粘土矿物包括高岭石族矿物、蒙皂石、蛭石、粘土级云母、伊利石、海绿石、绿泥石和膨胀绿泥石以及有关的混层结构矿物，此外还包括具过渡性的层链状结构的坡缕石（凹凸棒石）和海泡石以及非晶质的水铝英石。
土力学
/tulixue/COURSE/CHAPTER3/Chap3_3_5.htm 当前位置：课程学习>第一章>第一节土的粒径级配第一节土的粒径级配一、土的粒度成分（粒径级配）二、土的粒径级配的测定方法三、粒径级配累积曲线当前位置：课程学习>第一章>第二节土的矿物成分第二节土的矿物成分一、土中矿物类型二、粘土矿物当前位置：课程学习>第一章>第三节土中的水第三节土中的水土中水和气体是土的基本组成部分，随外界条件的变化，二者比例相继变化，使土的状态和性质也发生改变，土中水对土的性质影响较为显著，气体则不太明显。
一、土粒与水的相互作用二、土中水的类型三、土中的气体当前位置：课程学习>第一章>本章小结第一章土的三相组成本章小结本章主要讨论了土的三相组成，包括土的粒度成分（颗粒级配）、土的矿物成分、土中水的类型、土中的气体等。
这些内容是学习土力学原理和基础工程设计与施工技术所必需的基本知识，也是评价土的工程性质、分析与解决土的工程技术问题时讨论的最基本的内容。
巩固与提高1.何谓土粒粒组？粒组划分的原则是什么？2.岩土工程勘察规范如何划分砂粒粒组与粉粒粒组？3.什么是土的粒度成分（颗粒级配），工程中如何表示粒度成分？4.土的矿物成分种类包括什么？5.常见的粘土矿物有那些？它们的性质如何？自我测试您想测试一下自己对本章基本概念的掌握程度吗？请进入在线测试。
您还可以进一步完成指导教师布置的习题作业，或选择习题库中的习题进行练习。
当前位置：课程学习>第二章>学习指导第二章土的物理性质与工程分类学习指导内容简介土的物理性质是指三相的质量与体积之间的相互比例关系及固、液二相相互作用表现出来的性质。
土的物理性质在一定程度上决定了它的力学性质，其指标在工程计算中常被直接应用。
土的工程分类应能反映土性质的变化规律。
视频导学教学目标掌握土的基本物理性质、粘性土的稠度与可塑性、土的工程分类学习要求1、重点掌握土的各种物理性质指标的定义2、掌握影响各指标大小的因素及各指标的单位与常见值3、掌握各指标之间的关系及求取方法，熟悉各指标的实际应用4、了解土的透水性和土的结构5、熟悉工程分类中的土质分类原则及建设部的土质分类标准6、了解土的压实性能基本概念天然密度、土粒密度、含水量、孔隙比、孔隙度、饱和度、容重、稠度、塑限、液限、塑性指数、液性指数学习内容第一节土的基本物理性质第二节粘性土的稠度与可塑性第三节土的透水性第四节土的结构第五节土的工程分类第六节土的压实性学时安排本章总学时数：7.0学时第一节 2.0学时第二节 2.0学时第三节 1.0学时第四节 0.5学时第五节 1.0学时第六节 0.5学时当前位置：课程学习>第二章>第一节土的基本物理性质第一节土的基本物理性质土的基本物理性质是指三相的质量与体积之间的相互比例关系。
第一章 有机质与粘土矿物的研究现状
第一章有机质与粘土矿物的研究现状第一节问题的提出粘土矿物和有机质是泥质烃源岩的二大组成部分，一直是岩石矿物学家和有机地球化学家研究的重点。
在泥质烃源岩中有机质常以分散状、顺层富集状、局部富集状和生物残体等形式分布于粘土矿物中（苗建宇等，1999；张林晔等，2003），二者间相互共存，属统一的地质体，表明粘土矿物与有机质具有密不可分性。
纵观泥质烃源岩的粘土矿物成分主要为蒙脱石和伊利石，在不同地质历史时期油气储量的变化与蒙脱石的变化相一致（Weaver,1960；王行信，1990）；在含油气盆地中随着埋藏深度的增加，蒙脱石不断地向伊利石转化，这些特征表明蒙脱石与伊利石相比，具有更大的变化性和不稳定性，与油气的关系更为密切，是更值得重视的无机矿物。
有机地球化学理论认为干酪根是烃源岩中有机质的主体，可以细分为腐殖体、镜质体、壳质体和惰质体等（Durand, 1980; Tissot and Welte, 1984），表明有机质组成的多样性。
干酪根的获得是在实验室中利用各种酸对烃源岩进行处理(Durand, 1980)，除去无机矿物后得到的一些有机质，因而，破坏了自然状态下有机质与无机矿物间的相互关系；从干酪根的结构上来看，不论是Ⅰ型干酪根，还是Ⅲ型干酪根，其结构不稳定且多变（傅家谟和秦匡宗. 1995），表明它不是稳定的化合物，而是经各种处理后得到的有机质的混合物。
由此看来，干酪根虽属烃源岩中的有机质，但它脱离了与之共存的无机矿物，不能很好地反映有机质的赋存状态以及有机质与无机矿物间的相互关系，需要探索新的方法开展研究。
综合烃源岩、无机矿物和有机质的特征，认为开展烃源岩中无机矿物与有机质的相互关系研究很有必要，特选取泥质烃源岩中易变化的粘土矿物—蒙脱石与有机质的相互关系作为探索研究的重点。
在石油地质学领域存在有机质的早期成油理论和晚期成油理论之争（黄第藩等，2003）；到70年代树立了干酪根热降解的晚期生油理论的核心(Durand，1979,Tissot and Welte,1978)，并在此理论指导下不论在海相，还是在陆相的油气勘探中都取得了成果。
粘土制作方法
粘土制作方法
粘土是一种非常有趣的材料，它可以用来制作各种各样的手工
艺品，如陶器、雕塑、模型等。
在这篇文档中，我将分享一些简单
易行的粘土制作方法，希望能够给你带来灵感和乐趣。
首先，我们需要准备一些材料。
常见的粘土材料有黏土、陶瓷
粘土和聚合物粘土。
你可以根据自己的需求和喜好选择合适的材料。
此外，还需要准备一些基本的工具，如刀具、擀面杖、模具等。
接下来，我们来谈谈制作过程。
首先，将粘土揉成适当的软硬度，然后用擀面杖将其擀平。
你可以根据需要使用模具或刀具进行
切割和塑形。
在制作过程中，要注意保持手部干净，以免留下指纹
或灰尘。
在完成基本形状后，可以进行一些装饰和细节的处理。
比如，
可以用刻刀在表面刻上纹路，或者用颜料进行涂饰。
这些装饰可以
让作品更加生动和丰富。
最后，将制作好的作品放置在通风处进行自然干燥或烘干。
在
干燥过程中，要避免阳光直射和湿气过大的环境，以免影响作品的
质量。
总的来说，粘土制作是一项非常有趣和创造性的活动。
通过灵活运用各种材料和工具，你可以制作出各种形态各异的作品。
希望这些制作方法能够给你带来灵感，也期待看到你的粘土作品能够闪耀出独特的魅力。
祝你制作愉快！。
陶瓷工艺学第一章原料ppt课件
热液蚀变型黏土： A12O3 含量高，
量黄铁矿、明矾石等含硫杂质。
S. iO2含量低，钛和碱金属含量低，但含少14
.
15
化学组成在一定程度上反映其工艺性质。
（1）SiO2 ：若以游离石英状态存在的SiO2多时，黏土可塑性降低， 但是干燥后烧成收缩小。
（2）Al2O3 ：含量多，耐火度增高，难烧结。 （3）Fe2O3＜1％ ，TiO2 ＜0.5％ ：瓷制品呈白色，含量过高，颜色 变深，还影响电绝缘性。
随着地质条件不同，含有少量的碱金属氧化物K2O、Na2O，碱土金属 氧化物CaO、MgO，以及着色氧化物Fe2O3、TiO2等。
结晶水一般不进行直接测定，而以“灼烧减量”的形式测定：除了结晶 水外，还包括碳酸盐的分解和有机物的分解、挥发等。
风化残积型黏土：一般SiO2含量高，A12O3含量低，铁含量高于钛，富 含游离石英及未风化的残余长石，化学组成和矿物组成很不稳定。
.
9
长石及绢云母通过风化作用转化为高岭石的反应：
风化生成的基本产物是Al2Si2O5(OH)4，称为高岭石，主要由高岭石组成 的黏土就是高岭土。此外，还有可溶性的K2CO3、难溶性的CaCO3以及 游离的SiO2。
母岩不同，风化与蚀变条件不同，常形成不同类型的黏土矿物。
蒙脱石类黏土：由火山熔岩或凝灰岩在碱性环境中经热液蚀变形成
黏土是自然界产出的多种矿物混合体，普遍存在于各种类型的沉积岩 中，占沉积岩矿物组成的40%以上
各种富含铝硅酸盐的岩石，如长石、伟晶花岗岩、斑岩、片麻岩等， 经过漫长地质年代的风化或热液蚀变作用，均可形成黏土。
经风化或蚀变作用而生成黏土的岩石统称为黏土的母岩。
母岩经风化作用而形成的黏土产于地表或不太深的风化壳以下，而经 热液蚀变作用而形成的黏土常产于地壳较深处。
16、什么是粘土质原料,常用的粘土质原料有哪些
什么是粘土质原料，常用的粘土质原料有哪些粘土质原料是指提供水泥熟料中的SiO2、Al2O3、Fe2O3等成分的原料的总称。
它是制造水泥的主要原料之一。
可供生产水泥用的天然粘土质原料有黄土、粘土、页岩、泥灰岩、粉砂岩和河泥。
使用最多是黄土和粘土。
为了保护农业尽量不占良田。
少占耕田，应尽量使用页岩和粉砂岩。
对于必须选用粘土类原料的生料成球煅烧工艺时，必须注意其塑性指数。
目前使用最多的黄土类和粘土类两种粘土质原料，一般都可以符合成球工艺要求。
黄土中的矿物主要是石英，以及长石、云母、方解石、石膏等，氧化钙含量一般在5%～10%之间。
所含的氧化钾和氧化钠主要由云母、长石中带入，含量约为 3.5%～4.5%之间。
硅酸率较高，在3.5～4.0之间。
铝氧率在2.3～2.8之间。
一般分布在华南和西南地区。
黄土的含水率随分布地区的降水量而不同，在华北、西北地区的黄土水份一般在10%左右。
容重为2.6～2.7，体重为1.4%～2.0%，塑性指数较低，一般在8～12之间。
粘土类的主要特征是颗粒级配＜0.005mm占大多数，达40%～70%，分布面广，是生产水泥的主要原料之一。
其分布为华北、西北地区的第三系红土、东北地区的粘土和南方地区的红土壤和黄土壤等。
红土中粘土矿物为伊利石和高岭土，SiO2含量较低，Al2O3和Fe2O3含量较高。
硅酸率一般在1.4～2.6之间，铝氧率在2～5之间，塑性指数为18～27。
东北粘土以冲积成因为主，其粘土矿物为水云母和蒙脱石，粘粒级约占40%～55%，塑性指数在17～20之间。
硅酸率一般在2.7～3.1之间，铝氧率以2.6～2.9之间为多。
碱含量南部较低，一般小于3.5%；北部较高，约在4%～5%左右。
南方红土壤中的粘土矿物主要为高岭石，其次为伊利石、三水铝矿等。
粘粒级约占40%～60%，塑性指数介于17～45之间，一般在20～25范围内。
硅酸率偏低，一般为2.5～3.3，铝氧率在2～3之间，含碱量较低。
1粘土矿物
• 粘土在钻井工艺中起着极其重要的作用，粘土的种 类和数量直接影响钻井液的性能、井眼的稳定性以 及油气层的保护。
• 粘土主要由粘土矿物（含水的硅铝酸盐）组成，呈 颗粒状，其颗粒大多数小于2μm。它在水中具有水 化性、分散性、带电性、离子交换性。这些性能对 于处理与配制钻井液都具有重要作用，是主要的配 浆用原料。
粘土带负电荷
Al-O八面体： Mg2+、Fe2+取代Al3+
二、粘土的性质 （一）粘土的带电性 粘土颗粒通常带有负电荷。 粘土带负电是它具有一系列电化学性质的根本原因。
1、永久性（负）电荷
永久性电荷是由于粘土在自然界形成时发生晶格取代作用 产生的 ，如四价硅被三价铝取代如伊利石等；三价铝为Fe2+、 Mg2+取代如蒙脱石。晶格取代是粘土带电荷的主要来源。 特点：电荷量不受pH值、介质的影响！
•如果交换离子是Ca2+，则晶层间的静电吸引力大于晶层间 斥力，只能发生晶格膨胀，只能形成粗分散体系。
•如果是Na+则晶层间的静电吸引力小于晶层间斥力，形成水 化分散好的细分散体系。
蒙脱石水化膨胀过程
（六）粘土-水分散体系的稳定性
1、粘土颗粒表面的双电层结构 扩散双电层特点是粘土表面紧 密吸附着部分阳离子及其部分 水分子，构成了吸附溶剂化层。
3、可变性（端面 ）正电荷 • 当粘土介质的pH值小于9时，粘土晶体端面上带正电荷， 这是因为裸露在边缘上的铝氧八面体在酸性条件下从介质 中解离出OH-: ＞Al-OH→＞Al++OH-（两性偏碱性）
粘土表面-OH的两性表现
4、净电荷数
粘土的正电荷与负电荷的代数和称为粘土晶体颗粒的净电 荷数。粘土的负电荷数一般多于正电荷，所以粘土颗粒总起来 讲是带负电荷。
粘土型砂讲座(1)
分别用符号“PNa ”和“PCa”表示。
第一节 粘土砂材料及其质量要求
7、两种粘土的主要共同点：
● 都是亲水的，都具有吸水膨胀增加自身体
积的能力 ● 粘土的最大特性是粘结性和可塑性，这种 特性只有当被水充分湿润后才能表现出出来。 ● 在显微镜下观察，都属于层片状结构
5、粘土的粘结机理： 带负电荷的粘土颗粒将极性水分子吸附 在自己的周围，形成胶团的水化膜，依靠粘 土颗粒间的公共水化膜，通过其中的水化阳 离子起“桥”的作用，使粘土颗粒相互连结
起来。
第一节 粘土砂材料及其质量要求
6、铸造用粘土分类：
铸造用粘土可分为两大类： 膨润土和普通粘土
分别用符号“P”和“N”来表示。
一、石英质原砂 1、原砂的来源： 天然砂： 山砂、海砂、湖砂、河砂、风积砂等。 人造砂：是由石英岩或石英砂岩经人工破碎而得到。 2、原砂的矿物组成： 原砂的主要矿物组成是石英。其次是长石及少量的云 母、铁的氧化物、硫化物和碳酸盐等。
第一节 粘土砂材料及其质量要求
3、原砂的化学成分及物理特性：
原砂的化学成分主要是SiO2。其理化特性为： SiO2的熔点为1713℃，硬度为莫氏7级，密度 为2.65 。 纯洁的石英呈无色透明或半透明状态，有杂质存在时 呈红、黄等其他颜色。石英的最大特点：耐磨、耐 高温。
第一节 粘土砂材料及其质量要求
8、两种粘土的主要异同点：
① 矿物组成不同 ● 普通粘土的主要矿物组成为高岭石，其分子式结构
为Al2O3· 2SiO2· 2H2O ，带有2个层间水
● 膨润土的主要矿物组成为蒙脱石，其分子式结构为
Al2O3· 4SiO2· H2O ·nH2O ，带有N个层间水
第一节 粘土湿型
湿型砂的混制工艺
1.碾轮式混砂机混砂。混合和揉搓作用较 好，混制的型砂质量较高，但生产率低。 多用于面砂的混制。 2.摆轮式混砂机混砂。生产效率高，而且 在混砂机内能鼓风冷却型砂，但混制的型 砂质量较碾轮式的差，多用于机械化程度 较高的铸工车间混制单一砂和背砂。
3.叶片式泥砂机混砂。仅有混合作用而无 搓揉作用，只用于混制背砂或粘土含量 低的单一砂。
透气性的测定及表示： 目前，国内外普遍采用的气钟式及电动 式透气性测定仪，均是将标准试样让一恒压 气源经其排气，通过测定气源进入试样之前 的压力来表征试样材料透气性。测得压力值 越高说明透气性越差，反之则说明透气性好。
强 度
1.表示方法：用型砂标准试样在外力作用下 遭到破坏时的应力值（Mpa/KPa）来表示。 2.检测指标 3)湿态抗拉强度 1)湿态抗压强度 2)湿态抗剪强度 4)湿态劈裂强度 3.强度对铸件质量的影响 1) 强度不足 铸型损坏,引起砂眼或胀砂、跑火等现象。 2) 强度过高 增加湿度，降低透气性，增加生产成本， 增加加工难度。
型砂标准试样的湿压强度（104MPa）
2.韧性 1)定义：型砂抵抗外力破坏的性能。 2)影响因素： 粘土含量、含水量、粉尘和杂质含量等 3)检测标准
W0 e 100 % W
落球法或跌碎法
破碎指数e越大，表示韧性越好
光亮碳的形成与作用： 煤粉在高温下的挥发物在缺氧条件下 燃烧，热解成一层闪亮的碳膜沉积在型砂 表面，这层黑亮的碳膜就是光亮碳。 铸型中这种闪亮的碳膜是在600℃以 上，或在800℃左右由气相在铸型表面上 析出的一种微晶碳。金属与铸型之间的 光亮碳是由铁水浇入用煤粉面砂制成的 铸型时，产生的烟而形成的。
湿型砂性能要求
（一）湿度
（二）透气性 （三）强度
1粘土矿物的结晶结构及基本特征(可编辑修改word版)
3 粘土矿物的结晶结构及基本特征3.1粘土矿物概念、类型及其结构化学特征粘土的本质是粘土矿物。
粘土矿物是细分散的含水的层状硅酸盐和含水的非晶质硅酸盐矿物的总称。
晶质含水层状硅酸盐矿物有高岭石、蒙脱石、伊利石、绿泥石等: 含水非晶质硅酸盐矿物有水铝英石、胶硅铁石等。
粘土矿物决定了整个粘土类或岩石的性质，它是最活泼的组分。
粘土矿物的晶体结构主要是由两个最基本结构单元组成，即硅氧四面体和铝氧八面体，并沿X 轴方向发展。
四面体的中心是四价的硅Si4+，而四个二价的氧O2－分布于四面体的四个顶角，四面体的四个面均为等边三角形(如图3.1- (a))，有时四面体中的氧原子为氢氧原子所代替，四面体的底面落在同一平面上，以三个尖顶彼此连结，第四个尖顶均指向同一个方向，在平面上组成六角形网格状结构或链状结构(如图3.1- (b))，成为四面体层(片)。
八面体由六个氧或氢氧原子以等距排列而成，A13+(或Mg2＋)居于中心(如图3.2- ( a ))，八面体亦排列成层状态结构，成为八面体层(片)(如图3.2- (b))。
由于单位晶格的大小相近似，四面体层与八面体层很容易沿C 轴叠合而成为统一的结构层，此结构层称为结构单位层，简称晶层，几个结构层组成晶胞。
四面体层与八面体层的不同组合堆叠重复，便构成了各种粘土矿物的不同层状结构。
由一个四面体层与一个八面体层重复堆叠的称为1:1 型结构单位层(如高岭石等)，也称为二层型; 由两个四面体层间夹一个八面体层重复堆叠的称为2:1 型结构单位层(如蒙脱石、伊利石等)，也称为三层型;在层状结构中四，面体层与八面体层间共用一个氧原子层，故四面体层与八面体层间的键力大，联结较强，但在1:1 型或2:1 型结构单位层间并不共用氧原子层，层间的联结较弱。
在高岭石类粘土矿物中，结构单位层间为O 与HO(或OH 与OH)相邻(如图3.3 )，堆叠时，在相邻两晶层之间，除了范德华(Van der waals)力增扩的静电能外，主要为表层(羟)基及氧原子之间的氢键力，将相邻两晶层紧密地结合起来，使水不易进入晶层之间。
第一章土壤矿物质
石） 2、母质影响 不同母质粘土矿物差异较大
1）河流冲积物：富含水云母 2）湖积物、淤积物：富含蒙脱石、水云母 3）黑云母：易形成蛭石或黑云母蛭石夹层矿物 4）表土层：矿物组成具有明显地带性，受风化淋溶成土作用强烈。 3、地形因素影响 1）水热再分配影响风化强度，影响粘土矿物类型。 2）影响风化产物搬云堆积。
第二节 粘土矿物
一、层状硅酸盐粘土矿
（二）硅酸盐类粘土矿物的种类及一般特性
4、绿泥石组：
混层型矿物，富含Mg Fe极少量铬，由母质遗留下来 较多，也可由其它粘土矿物转化而来。
片。
1）2：1：1型： 1层2：1型晶片，1层水镁片或水铝
2）同晶替代普遍：含Mg2+, Al3+, Fe3+, Si4+ 还含有 Cr, Mn, Ni, Li 10~40cmol(+)/kg
（一）构造特征 1、硅氧四面体和硅氧片
硅氧四面体：SiO44- 正四面体形状。
第二节 粘土矿物
一、层状硅酸盐粘土矿物(晶体) （一）构造特征
1、硅氧四面体和硅氧片
硅氧片：（单位晶片）
第二节 粘土矿物
一、层状硅酸盐粘土矿（晶体)
（一）构造特征
2、铝氧八面体和铝氧片
铝氧八面体：AlO69-
第二节 粘土矿物
➢
严格把控质量关，让生产更加有保障 。2020年10月 上午3时 32分20.10.1903:32Oc tober 19, 2020
➢
作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2020年10月19日星期 一3时32分55秒 03:32:5519 October 2020
土工合成材料1
聚酯
Polyester
聚酰胺(尼龙) Polyamide
LDPE PVC HDPE PP PS PET PA
11
聚合物的分类
聚合物按性能分为塑料、纤维和橡胶三大类。
(1) 塑料 在一定条件下具有流动性、可塑性，并能 加工成型，当恢复平常条件(如除去压力和降 温)，则仍保持加工时形状的聚合物称为塑料。 从性能上又分为：
增强剂形成比钢材强度还要高的纤维加筋塑料，例如玻璃纤 维增强塑料 (玻璃钢，Glass Fabric Reinforced Plastics, 简称 GFRP(#)、 碳纤维增强塑料（CFRP) c.稳定剂，例如在聚乙烯中添加2％的碳黑(早期常用的稳定剂)， 可以使抗老化能力提高30倍。
（6）加工工艺 例如格栅在生产过程中是否经过拉伸定向，对
1
隧道防渗
水库防渗
2
湖北恩施芭蕉变电站
3
第1章 绪 论
1.1 概述 土工合成材料（Geosynthetics) 是指应用于岩土工程和土木工
程中合成材料的总称。 1、材料
聚丙烯、聚乙烯、聚酯等 2、产品形式
土工织物（geotextiles)、土工膜（geomembranes）、 土工格栅 （geogrids）、土工复合材料 (geocomposites)、 土工其它（geoothers) 。 例如，土工泡沫(EPS)，土工格室 (Geocell)、土工合成材料粘土垫（GCL） 等 3、功用 排水反滤、隔离、防渗、加筋、减载、防护 4、应用领域 土建、水利、交通、采矿、环境保护等
4
发展历史 1、塑料布在1930年美国已用到游泳池的防漏措施之
中。到50年代美国、前苏联、印度等国家开始在渠 道表层采用土工膜的防渗措施。1963年荷兰采用 聚乙烯土工膜作为一个占地50公顷的小型水库的 防渗措施。 2、土工织物在1957年应用在荷兰的堵口工程。 3、泡沫塑料在1960年用于路工中作为隔热保温材料； 1972年用其质轻特点在道路工程中起到减载作用。 4、1984年英国Tensar公司生产出世界上第一条土工
制作粘土最简单的方法
制作粘土最简单的方法制作粘土是一项简单而有趣的手工活动，无论是孩子还是成年人都可以享受这个过程。
在这篇文档中，我将分享给大家制作粘土的最简单方法，让您可以轻松地在家里制作自己的粘土作品。
首先，您需要准备以下材料，面粉、盐、水、食用色素（可选）、搅拌碗、搅拌棒和保鲜膜。
接下来，按照以下步骤进行制作：1. 将2杯面粉和1杯盐倒入搅拌碗中，然后慢慢地加入1杯水，同时用搅拌棒搅拌均匀。
您也可以根据需要适量增减材料的比例，以达到适合您的粘土质地。
2. 如果您想要给粘土上色，可以在搅拌的过程中加入适量的食用色素。
您可以根据自己的喜好选择颜色，也可以将粘土分成几份，分别加入不同的色素以制作多彩的粘土。
3. 当面团变得光滑且没有颗粒感时，就可以停止搅拌了。
如果面团太干，可以适量加入一些水；如果太粘，可以加入一些面粉来调整质地。
4. 将搅拌好的面团放在一张保鲜膜上，用保鲜膜包裹好，然后让其静置15-30分钟。
这样可以让面团更加柔软，更容易塑形。
5. 面团静置好后，您就可以开始用手将其塑形成各种形状了。
您可以制作成动物、植物、食物等各种造型，发挥您的想象力和创造力。
6. 制作完成后，将您的作品放置在通风处晾干，大约需要24-48小时时间。
您也可以选择在微波炉中低火加热数分钟，以加快干燥过程。
通过以上简单的步骤，您就可以制作出自己的粘土作品了。
这种方法简单易行，材料也易于获取，非常适合家庭DIY活动。
制作粘土不仅可以锻炼手部灵活性，也可以激发创造力，让您享受手工艺的乐趣。
希望以上方法能够帮助到您，祝您制作粘土的过程愉快！。
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国内：大多数陶瓷厂家还仅仅使用筛分法来表示和控制原 料的细度，此法只能测定粒径大于60μm的大颗粒，较粗糙， 精确度不高。
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四、粘土的工艺性质
粘土的组成和工艺性质是生产中合理选择粘土原料的重要指 标。粘土原料的工艺性质主要取决于其化学、矿物与颗粒组成。
性状态进入流动状态时的含水量。
可塑性指数则为液限与塑限 之差，表示粘土能形成可塑泥团 的水分变化范围。
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可塑性指数W：W=W2-W1（液限与塑限之差 ）
塑限W1——反映粘土被水润湿后，形成水化膜，使粘土颗粒能 相对滑动而出现可塑性的含水量。
液限W2——反映粘土颗粒与水分子亲和力的大小。
伊利石类矿物构成的粘土，一般可塑性低， 干后强度小，干燥烧成收缩小，烧结温度低，烧 结范围窄。一般在800℃左右开始烧结，完全烧结 温度在1000～1150℃
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粘土中的杂质矿物
它们通常以细小晶粒及其集合体分散于粘土中，也有成为 独立的矿物颗粒或者覆盖在粘土矿物颗粒表面上它们的数量有时 不多，但会影响甚至决定粘土的工艺性能。
Al2O3 2SiO2 nH2O (Al4 [Si4O10] (O H)3 nH2O) ( n=4~6)
白、黄 灰、褐
同上
片、粒 杆状
管、片 状
0.3~3 μm
< 1 μm
可塑性差，耐火度 高，白度好
可塑性好，综合性 比高岭石好，干燥
收缩大
蒙 蒙脱石 脱 （微晶高 石 岭石）
Al2O3 4SiO2 nH2O
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b．蒙脱石类 Ａl2O3·4ＳiO2·nＨ2O（蒙脱石n>2，叶蜡石n=1）
2:1型层状结构，两端[SiO4]四面体，中间 夹一个Al－（O，OH）八面体，构成单元层。单 元层间靠O键相连，结合力较小，水分子及其它 极性分子易进入晶层中间形成层间水，层间水的 数量是可变的。
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可塑性指标：在工作水分下，粘土（或坯料）受外力作用最 初出现裂纹时应力与应变的乘积。
可塑性指标——反映粘土的成型性能
应力大，应变小——挤坯成型 应力小，应变大——旋坯成型
影响可塑性的因素：
矿物组成 固相颗粒大小和形状 液相的数量和性质 吸附阳离子的种类
水分适中，颗粒细小，有机杂质，阳离子浓度大、半径 小、电价高可塑性较好。
可塑性 定义：粘土—水系统形成泥团，在外力作用下泥团发生
变形，形变过程中坯泥不开裂，外力解除后，能维持形变， 不因自重和振动再发生形变，这种现象称为可塑性。
表示方法：可塑性指数，可塑性指标。
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可塑性——可塑性指数 可塑性限度（塑限）W1：塑限(塑性限度)系粘土(或坯料)由
固体粉末状态进入塑性状态时的含水量。 液性限度（液限）W2：液限(液性限度)系粘土(或坯料)由塑
(4)含碱矿物 主要是长石类，云母类矿物。它们的熔剂作用强烈，影响粘
土可塑性，会降低烧结温度。
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表5 粘土主要矿物组成
类
别
矿物
化学通式 （晶体结构式）
颜色
颗粒 形状
粒度
工艺特点
高 岭 高岭石 石 类 多水高岭石
（叙永石）
Al2O3 2SiO2 H2O (Al4 [Si4O10] (O H)3)
风化残积型粘土矿床一般SiO2含量高，而A12O3含量低。
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化学组成在一定程度上反映其工艺性质：
（1）SiO2 ：若以石英状态存在的SiO2多时，粘土可塑性降低， 但是干 燥后烧成收缩小。
（2）Al2O3 ：含量多，耐火度增高，难烧结，高岭石类。 （3）Fe2O3＜1％ ，TiO2 ＜0.5％ ：瓷制品呈白色，含量过 高，颜色变深，还影响电绝缘性。 （4）K2O、Na2O：降低烧结温度，缩小烧结范围,伊利石类。 （5） CaO、MgO：降低粘土的耐火度，缩小烧结范围，过量 可使坯体起泡。 （6） H2O、有机质：可提高可塑性，但收缩大。
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c ．伊利石类
化学通式：K<2(Al，Fe，Mg)4(Si，A1)8O20(OH)4·H2O
与蒙脱石结构类似，2:1型层状硅酸盐，但 [SiO4]四面体中Ａl３+较蒙脱石多，晶间阳离子常为 K+，也有部分被Ｈ+，Ｎa+取代， K+半径大小正好嵌 入层间，因此晶格结构牢固，不发生膨胀。
第一章 原料及预处理
原料是材料生产的基础 作用：主要是为产品结构、组成及性能提供合适的化学成 分和加工处理过程所需的各种工艺性能。 包括：天然原料、化工原料
特点：天然原料化学组成不纯，便宜；化工原料高纯度。
节约资源，物尽其用。
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一、粘土
第一节 粘土类原料
定义：粘土是一种颜色多样，细分散的一种或者多种含 水铝硅酸盐矿物的混合体。
类细小。非粘土矿物如石英、长石等杂质一般是较粗的颗粒。 淘洗可获得较纯的粘土。
<1um的细颗粒愈多，则可塑性愈强，干燥收缩大，干后强 度高， 而且烧结温度低，（比表面积大，表面能高）片状比 杆状堆积面积大，塑性大，强度高。
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颗粒组成——测定方法 国外：对超细粉体的分级技术研究较早（早在五、六十年
(Al4 [Si8O10] (O H)4 nH2O) (n>2)
白、浅 细粒、 黄色 鳞片状
<0.5 μm
易碎，颗粒细小可 塑性好，收缩大烧 结温度低，色泽差
蒙 脱 叶腊石 石 类
Al2O3 4SiO2 H2O (Al2 [Si4O10] (O H)2)
白、浅 黄、浅
灰色
鳞片状
含结晶水少，总收 缩不大，膨胀系数 小，宜用于快速烧
(1)石英 使粘土可塑性差，坯料成型困难，干燥后强度低，影响上
釉操作。所以我国南方陶瓷工厂多采用淘洗法(也可用水力旋流 器)将粘上中的石英颗粒除去。
(2)铁质矿物 针铁矿、褐铁矿、赤铁矿、黄铁矿、菱铁矿等；影响产品
烧后色泽，介电性能、化学稳定性等；如果分散度大则往往采用 电磁选矿法除铁。
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三：膨润土可塑性大，触变厚化性强，严重影响泥浆性能。 煅烧时脱水过程长，收缩大，Ａl2Ｏ3含量低，又吸附了其它阳 离子，杂质较多。因此烧结温度低，烧后色泽差，会使坯体软 化变形，用量不宜太多，一般在５％左右。
四：随外界环境的温度和湿度而变化，引起Ｃ轴膨胀与收 缩，因此蒙脱石吸水性强，吸水后体积膨胀，容易破裂。颗粒 极细，可塑性强，干燥后强度大，干燥收缩也大，烧结温度低。
(3) 碳酸盐及硫酸盐 方解石(CaCO3)、菱铁矿(MgCO3)、石膏(CaSO4·2H20)、明矾
石(K2SO4·A12(SO4)·6H2O)及可溶性硫酸盐K2SO4、Na2SO4等。碳酸 盐分解产生CaO、MgO，起熔剂作用，能降低陶瓷的烧成温度。 硫酸盐分解温度较高，容易引起坯泡。石膏还会和粘土熔化形成 绿色玻璃质熔洞。
特点：
一：蒙脱石显著的特点是能吸收大量的水，体积膨胀，如 以蒙脱石为主的膨润土其吸水后体积可膨胀20～30倍，这就是 膨润土的名称的由来。
二：离子交换能力强，晶格中的四面体层Ｓi4+部分被Ａ l3+、Ｐ5+置换。八面体层中Ａl3+被Ｍg2+、Ｆe3+、Ｚn2+、Ｌi+ 等置换，使晶格中电价不平衡。晶层之间吸附阳离子如 Ｃa2+、 Ｎa+等，又增加了蒙脱石的离子交换能力。根据吸附离子不同 分为Ｎa蒙脱石，Ｃa蒙脱石。
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化学组成的意义
1）矿物鉴定 2）估计耐火度 3）制品的颜色 4）成型性能 5）制品在烧结中膨胀或气泡的可能性 6）示性分析
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2、粘土的矿物组成
粘土矿物主要为高岭石类（包括高岭石、多水高岭石等）、
蒙脱石类（包括蒙脱石、叶蜡石等）和伊利石类（也称水云母）
等等。
高岭石
叶腊石
伊利石
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a．高岭石类 晶体结构式：Al4［Si4O10]（OH）8，1:1型层状结构硅酸盐，
Si－O四面体层和Al－（O，OH）八面体层通过共用氧原子联系成 双层结构，构成结构单元层。层间以氢键相连，结合力较小，所 以晶体解理完全并缺乏膨胀性。
特点：吸附能力小，可塑性和结合性较 差，杂质少、白度高、耐火度高。
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粘土类型 强塑性粘土 中塑性粘土 弱塑性粘土 非塑性粘土
措 施：
表3 粘土可塑性
指数 >15 7~15 1~7 <1
指标
>3.6 25~3.6 <2.5
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离子交换性 定义： 起因：粘土颗粒带电荷，来源于Si4+被Al３+，Fe２+等置换以
及边缘断键，而出现负电荷。
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二、粘土的成因及分类
各种富含硅酸盐矿物的岩石经风化，水解，热液蚀变等作 用可变为粘土。
粘土的成因是什么？ 风化残积型 热液蚀变型 沉积型
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风化残积型—— 一次粘土
成因：深层的岩浆岩（花岗岩、伟晶岩、长石岩）在原产 地风化(物理、化学、有机风化）后即残留在原地，多成为优 质高岭土的矿床，一般称为一次粘土（也称为残留粘土或原生 粘土）；粘土的产地不同，其成分也有较大波动。
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粘土的分类
按成因分： 原生粘土（一次粘土）
次生粘土（二次粘土）
两者区别：
化学组成 耐火度