高岭土 比表面积分析

高 岭 土

高岭土的用途

高岭土：纯净的黏土，主要成分是铝和硅的氧化物。白色或灰白色粉末，熔点约1750℃，是陶瓷工业和其他化学工业的原料。因为我国江西景德镇高龄所产的质量最好，所以叫高岭土。

质纯的高岭土具有白度高、质软、易分散悬浮于水中、良好的可塑性和高的粘结性、优良的电绝缘性能；具有良好的抗酸溶性、很低的阳离子交换量、较好的耐火性等理化性质。因此高岭土已成为造纸、陶瓷、橡胶、化工、涂料、医药和国防等几十个行业所必需的矿物原料。有报道称，日本还有将高岭土用于代替钢铁制造切削刀具、车床钻头和内燃机外壳等方面应用。特别是最近几年，现代科学技术飞速发展，使得高岭土的应用领域更加广泛，一些高新技术领域开始大量运用高岭土作为新材料，甚至原子反应堆、航天飞机和宇宙飞船的耐高温瓷器部件，也用高岭土制成。

目前，全球高岭土总产量约为4000万吨(该数据属于简单的国与国产量的相加，其中没有统计原矿的贸易量，包含较多的重复计算)，其中精制土约为2350万吨。造纸工业是精制高岭土最大的消费部门，约占高岭土总消费量的60%。据加拿大Temanex咨询公司提供的数据，2000年全球纸和纸板总产量约为31900万吨，全球造纸涂料用高岭土总用量为约1360万吨。

高岭土在造纸工业的应用十分广泛。主要有两个领域，一个是在造纸(或称抄纸)过程中使用的填料，另一个是在表面涂布过程中使用的颜料。对于一般文化纸，填料量占纸重量的10-20%。对于涂布纸和纸板(主要包括轻量涂布纸、铜版纸和涂布纸板)，除了需要填料外，还需要颜料，填、颜料用的高岭土所占比重为纸重的20-35%。高岭土应用于造纸，能够给予纸张良好的覆盖性能和良好的涂布光泽性能，还能增加纸张的白度、不透明度，光滑度及印刷适性，极大改善纸张的质量。

高岭土的工艺特性

1．白度和亮度

白度是高岭土工艺性能的主要参数之一，纯度高的高岭土为白色。高岭土白度分自然白度和煅烧后的白度。对陶瓷原料来说，煅烧后的白度更为重要，煅烧白度越高则质量越好。陶瓷

工艺规定烘干105℃为自然白度的分级标准，煅烧1300℃为煅烧白度的分级标准。白度可用白度计测定。白度计是测量对3800—7000 ?波长光的反射率的装置。在白度计中，将待测样与标准样(如BaSO4、MgO等)的反射率进行对比，即白度值(如白度90即表示相当于标准样反射率的90%)。

亮度是与白度类似的工艺性质，相当于4570 ?波长光照射下的白度。

高岭土的颜色主要与其所含的金属氧化物或有机质有关。一般含Fe2O3呈玫瑰红、褐黄色；含Fe2+呈淡蓝、淡绿色；含MnO2呈淡褐色；含有机质则呈淡黄、灰、青、黑等色。这些杂质存在，降低了高岭土的自然白度，其中铁、钛矿物还会影响煅烧白度，使瓷器出现色斑或熔疤。

2．粒度分布

粒度分布是指天然高岭土中的颗粒，在给定的连续的不同粒级(以毫米或微米筛孔的网目表示)范围内所占的比例(以百分含量表示)。高岭土的粒度分布特征对矿石的可选性及工艺应用具有重要意义，其颗粒大小，对其可塑性、泥浆粘度、离子交换量、成型性能、干燥性能、烧成性能均有很大影响。高岭土矿都需要进行技术加工处理，是否易于加工到工艺所要求的细度，已成为评价矿石质量的标准之一。各工业部门对不同用途的高岭土都有具体的粒度和细度要求。如美国对用作涂料的高岭土要求小于2μm的含量占90—95%，造纸填料小于2μm的占78—80%。

3．可塑性

高岭土与水结合形成的泥料，在外力作用下能够变形，外力除去后，仍能保持这种形变的性质即为可塑性。可塑性是高岭土在陶瓷坯体中成型工艺的基础，也是主要的工艺技术指标。通常用可塑性指数和可塑性指标来表示可塑性的大小。可塑性指数是指高岭土泥料的液限含水率减去塑限含水率，以百分数表示，即W塑性指数=100(W液性限度-W塑性限度)。可塑性指标代表高岭土泥料的成型性能，用可塑仪直接测定泥球受压破碎时的荷重及变形大小可得，以kg·cm表示，往往可塑性指标越高，其成型性能越好。高岭土的可塑性可分为四级。

可塑性强度可塑性指数可塑性指标

强可塑性>153.6

中可塑性7—152.5—3.6

弱可塑性1—7<2.5

非可塑性<1

4．结合性

结合性指高岭土与非塑性原料相结合形成可塑性泥团并具有一定干燥强度的性能。结合能

力的测定，是在高岭土中加入标准石英砂(其质量组成0.25—0.15粒级占70%，0.15—0.09mm 粒级占30%)。以其仍能保持可塑泥团时的最高含砂量及干燥后的抗折强度来判断其高低，掺入

的砂越多，则说明这种高岭土结合能力就越强。通常凡可塑性强的高岭土结合能力也强。

5．粘性和触变性

粘性是指流体内部由于内摩擦作用而阻碍其相对流动的一种特征，以粘度来表示其大小(作用于1单位面积的内摩擦力)，单位是Pa·s。粘度的测定，一般采用旋转粘度计，以在含70%固含量的高岭土泥浆中的转速来衡量。在生产工艺中，粘度具有重要意义，它不仅是陶瓷

工业的重要参数，对造纸工业影响也很大。据资料表明，国外用高岭土作涂料，在低速涂布时

要求粘度约0.5Pa·s，高速涂布时要求小于1.5Pa·s。

触变性指已经稠化成凝胶状不再流动的泥浆受力后变为流体，静止后又逐渐稠化成原状的

特性。以厚化系数表示其大小，采用流出粘度计和毛细管粘度计测定。

粘性和触变性与泥浆中矿物成分，粒度及阳离子类型有关，一般，蒙脱石含量多的，颗粒

细的，交换性阳离子以钠为主的，其粘度和厚化系数高。因此工艺上常用添加可塑性强的粘土、提高细度等方法提高其粘性和触变性，用增加稀释电解质和水分等方法降低之。

6．干燥性能

干燥性能指高岭土泥料在干燥过程中的性能。包括干燥收缩、干燥强度和干燥灵敏度等。

干燥收缩指高岭土泥料在失水干燥后产生的收缩。高岭土泥料一般在40—60℃至多不超过110℃温度下就发生脱水而干燥，因水分排出，颗粒距离缩短，试样的长度和体积就要发生收缩。干燥收缩分线收缩和体收缩，以高岭土泥料干燥至恒重后长度及体积变化的百分数表示。高岭土的干燥线收缩一般在3—10%。粒度越细，比表面积越大，可塑性越好，干燥收缩越大。高岭土比表面积研究是非常重要的，高岭土比表面积检测数据只有采用BET方法检测出来的结

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同一类型的高岭土，因掺合水的不同，其收缩也不同，多者，收缩大。在陶瓷工艺中，干燥收缩过大，坯体容易发生变形或开裂。

干燥强度指泥为干燥至恒重后的抗折强度。

干燥灵敏度指坯体干燥时，可能产生变形和开裂倾向的难易程度。灵敏度大，在干燥过程中容易变形和开裂。一般干燥灵敏度高的高岭土(干燥灵敏度系数K＞2)容易形成缺陷；低者(干燥灵敏度系数K＜1)在干燥中比较安全。

7．烧结性

烧结性是指将成型的固体粉状高岭土坯体加热至接近其熔点(一般超过1000℃)时，物质自发地充填粒间隙而致密化的性能。气孔率下降到最低值，密度达到最大值的状态，称为烧结状态，相应的温度称为烧结温度。继续加热时，试样中的液相不断增加，试样开始变形，此时温度即称转化温度。烧结温度与转化温度的间隔称烧结范围。烧结温度和烧结范围在陶瓷工业中是决定坯料配方、选择窑炉类型的重要参数。试料以烧结温度低、烧结范围宽(100—150℃)为宜，工艺上可以用掺配助熔原料及将不同类型的高岭土按比例掺配的方法控制烧结温度及烧结范围。

8．烧成收缩

烧成收缩性是指已干燥的高岭土坯料在烧成过程中，发生一系列物理化学变化(脱水作用、分解作用、生成莫来石，易熔杂质熔化生成玻璃相充填于质点间的空隙等)，而导致制品收缩的性能，也分为线收缩和体收缩两种。同干燥收缩一样，烧成收缩太大，容易导致坯体开裂。另外，焙烧时，坯料中若混有大量的石英，它将发生晶型转化(三方→六方)，使其体积膨胀，也会产生反收缩。

9．耐火性

耐火性是指高岭土抵抗高温不致熔化的能力。在高温作业下发生软化并开始熔融时温度称耐火度。其可采用标准测温锥或高温显微直接测定，也可用M．A．别兹别洛道夫经验公式进行计算。

耐火度t(℃)=[360+Al2O3-R2O]/0.228

式中：Al2O3为SiO2和Al2O3分析结果之和为100时其中Al2O3所占的质量百分比；R2O 为SiO2和Al2O3分析结果之和为100时其它氧化物所占的质量百分比。

通过此公式计算耐火度的误差在50℃以内。

耐火度与高岭土的化学组成有关，纯的高岭土的耐火度一般在1700℃左右，当水云母、长

石含量多，钾、钠、铁含量高时，耐火度降低，高岭土的耐火度最低不小于1500℃。工业部门规定耐火材料的R2O含量小于1.5—2%，Fe2O3小于3%。

10．悬浮性和分散性

悬浮性和分散性指高岭土分散于水中难于沉淀的性能。又称反絮凝性。一般粒度越细小，悬浮性就越好。用于搪瓷工业的高岭土要求有良好的悬浮性。一般据分散于水中的样品经一定时间的沉降速度来确定其悬浮性能的好坏。

11．可选性

可选性是指高岭土矿石经手工挑选，机械加工和化学处理，以除去有害杂质，使质量达到工业要求的性能。高岭土的可选性取决于有害杂质的矿物成分、赋存状态、颗粒大小等。石英、长石、云母、铁、钛矿物等均属有害杂质。高岭土选矿主要包括除砂、除铁、除硫等项目。

12．离子吸附性及交换性

高岭土具有从周围介质中吸附各种离子及杂质的性能，并且在溶液中具较弱的离子交换性质。这些性能的优劣主要取决于高岭土的主要矿物成分，见表8。

表8 不同类型高岭土的阳离子交换容量

矿物成份特点阳离子交换容量

高岭石为主2—5mg/100g

埃洛石为主13mg/100g

含有机质（球土）10—120mg/100g

13．化学稳定性

高岭土具有强的耐酸性能，但其耐碱性能差。利用这一性质可用它合成分子筛。

14．电绝缘性

优质高岭土具有良好的电绝缘性，利用这一性质可用之制作高频瓷、无线电瓷。电绝缘性能的高低可以用它的抗电击穿能力来衡量。

高岭土的传说

做瓷器用的瓷土，现在世界上都把它叫做“高岭土”，这高岭土就出产在景德镇的高岭村呢！

高岭村的瓷土是怎样被发现的？

那是在很久很久以前，高岭村有一家姓盛的穷苦夫妻，他们佃了大地主张剥皮的几亩薄田，一年到头，风里来，雨里去，好不容易打下一点儿粮食，可张剥皮的阎王账一翻，算盘珠一响，就会给刮去了。他们靠着红薯、萝卜和野菜当餐，日子苦得就像黄连一样。

盛家夫妻日子过得虽然清苦，但心地却特别善良。听到谁家揭不开锅，他们就宁愿自己挨饿，也要省出点口粮送去。因此，村里人都称他们是“好心的盛家”。

有一年冬天，天气特别寒冷，北风吹过来，就像刀子刮人一样。这一天清早，大风凛冽，雪花纷飞，盛家男人正抱着一捆柴禾，准备送到前村的一个孤苦伶仃的高老太婆家去。她打开屋门，只见屋檐下躺着个白发苍苍的老公公，这老公公衣衫破烂，满脸焦黄，冻得在瑟瑟发抖，嘴里还不停地发出痛苦地唤叫。

盛家男人见了，急忙放下柴禾，走上前把老公公扶进屋里。他一边脱下自己的破棉袄，披在老公公身上，一边忙喊妻子倒碗热水来。

盛家男人问：“老公公，你是哪个村的？这大冷的天，出门来做什么？”

那老公公深深地叹了口气，答道：“我家住在很远的地方，因为给地主老财逼得没办法，只好出外投亲，没想到病倒在这里。”男人一听，忙安慰说：“老公公，你莫急，病了，现在就在我家养病，等好了，开了春再走吧！”

那老公公感动地点点头。这时，盛家妻子端来了一碗热开水，送到那老公公跟前，请他喝下暖暖身子。老公公摇摇头说：“我实在饿得吃不消了，想喝碗热粥，不知有没有？”

这对夫妻听了，感到很为难，因为他们家的米缸，早就空了，拿什么熬粥呢？盛家妻子正想对老公公直说，但她男人看到老公公饥饿痛苦的样子，心中实在不忍，就暗把妻子一拉，走进厨房，悄悄地说：“你去张剥皮家里借一升米来，熬粥给老公公喝吧。”妻子一听要她去张剥皮假借米，吓了一跳！提起这张剥皮，高岭村方圆几十里，谁不知他是个吸血的蚂蟥，叮人是越叮越深，不吸饱血是死不松口的。谁也不敢上他家去借东西。

盛家男人见妻子犹豫，又推了她一把，要她快去。

妻子借来米，男人生火熬粥，一会儿工夫，一大碗香喷喷，热腾腾的米粥端到了老公公的面前。老公公见了，也不客气，一口气就把粥喝了下去。

说也奇怪，老公公把这碗粥一喝下去，原来焦黄的脸，顿时红润起来，精神也好了，病也好像烟消云散了。这时，老公公站了起来，把破棉袄还给盛家男人，说：“你们真是名不虚传的：好心的盛家。我没有什么好报答你们，我走后，你们可到村后东南面的松山顶上一口气挖它个九九八十一锄，那时，就有办法偿还张剥皮的一升米了。”老公公说罢，抬脚走了。

盛家夫妻听了，感到十分奇怪，他们型：老公公躺在屋里，怎么会知道他们上张剥皮嫁借了米？莫非他是神仙不成？待夫妻俩出屋再看，那老公公早已不见踪影。

回到屋里，盛家夫妻真的扛起了把锄头，上了村后东南面的松山顶，奋力举锄挖了起来。一锄，二锄……三十、四十…….挖到那九九八十一锄时，奇迹出现了：那黑沉沉的泥土，一

下变成了白花花的，胜家男人用手捧起来，一捏，哈，软乎乎得就像糯米粉一样，在捧到鼻子尖闻闻，竟是香喷喷的，捏一点放进嘴里尝尝，又是甜滋滋的，跟真的糯米粉一模一样。

这下可乐坏了盛家夫妻俩。他们想到村里穷苦人家正在受苦挨饿，就兴冲冲地跑回村去，把穷苦人都叫了来，挑起大筐、小桶熙熙攘攘地来到了松山顶，大伙动手，锄呀、挖呀、装呀、挑呀，挖去一层，立刻又长出一层……这时候，穷人们哪个欢乐劲就不用说了啦！

穷人们兴高采烈地将“糯米粉”各自挑回家去，有时做汤团，有时做糍粑，真像过年一样。

这事被张剥皮知道了。他急急忙忙爬上松山顶一看，瞧得眼也红了，嘴也馋了。他把一帮狗腿家丁叫来，，团团围住了松山顶，把穷人们赶下山去，并且在四周钉上“张府”的木牌，说这松山是他家祖传的宝山，谁要再到松山来挖糯米粉，就要送官究办。穷人们听了，无不气恨。

再说，张剥皮叫人挖了一大筐，抬回家去做汤团，汤团做好了，张剥皮把全家都叫到大厅前，手捻着他那几根胡须，得意洋洋地说：“今天我请客，大家尽量地吃，吃完了，我们还可以上山去挖。哈哈！这下我可发大财了，”说着，张剥皮带头吃起来。

张剥皮囫囵一口就吞下了一只汤团，汤圆刚落肚，就双手捧住肚子，妈呀！妈的倒在地上打起滚来。家里人走前一看，哪里有什么汤团，碗里的汤圆全变成了石头，张剥皮肚子里有块石头，痛得他呼天叫地，一直闹到天亮，便活活地疼死了。

张剥皮一死，高岭村的男女老少可高兴了。盛家夫妻又领着穷人们上了松山顶，到了山顶一看，发现原先挖出来的“糯米粉”全部变成了石头。这时，大家就更恨张剥皮了。

这天晚上，盛家夫妻在梦里，只见老公公又来到跟前，说：“松山顶上的石头，可以拿来做瓷器，做成的瓷器能跟玉器一样的值钱哩！”第二天清早，盛家夫妻就和全村的穷人们来到了松山顶，只见满山全都是银光闪闪的土石，盛家夫妻按照那老公公嘱咐的话，将挖起的土石做成一个个碗和杯的坯子来，放进窑里一烧，果然个个晶莹洁白，真象玉器一样。

高岭村的穷人们把这些玉器般的瓷碗、瓷杯挑到镇上去卖，百姓们看了，都是喜爱万分，一忽儿就被抢购一空。

从此，高岭村的穷人们在盛家夫妻的带领下，改行挖土建窑烧瓷器了。松山因地处高岭，就改名叫高岭山，山上的瓷土，就叫做高岭土了。

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