【笔记】2.2 黏土类原料

黏土类原料，用于制备陶瓷、耐火材料和水泥，为制品成型提供必须的可塑性，悬浮性。

2.2.1 黏土的成因和分类

黏土主要成分：含水硅铝酸盐

黏土形成：硅铝酸盐岩石经过长期地质时代的自然风化或热液蚀变作用而逐步形成。

由于形成复杂性，黏土中含有多种杂质（岩石碎屑、黄铁矿、石英砂、有机物等），既无固定熔点，也没有固定化学组成。

2.2.2 粘土的组成

1. 化学成分

由前文，黏土主要是含水的硅铝酸盐构成，其化学成分主要为和 ，同时含有少量碱金属氧化物、碱土金属氧化物、着色氧化物等，以及结晶水。

2. 矿物组成

黏土按照矿物组成分为三大类：高岭石类、蒙脱石类和伊利石类。

高岭石()

最常见

高岭土：以高岭石为主要矿物组成的较纯净的黏土。

特性：吸附能力小，可塑性和结合性交叉，杂质少，白度高，耐火度高。

蒙脱石( )

结构：层状

特性：遇水膨胀，具有很强的吸附能力和阳离子交换能力

膨润土：以蒙脱石为主要矿物组成的黏土，可塑性很强，提高坯料的可塑性和干坯强度，但其杂质含量大、收缩大、烧结温度低。

伊利石类()

形成：水云母类矿物，云母水解为高岭石的中间产物。

特性：可塑性较低，干燥后强度低，干燥收缩小，烧结温度较低，一般800℃开始烧结，完全烧结的温度为1000~1150℃。

3. 颗粒组成

黏土的颗粒组成：黏土中所含不同粒径颗粒的含量（%）。

测定黏土颗粒分布的方法：光学显微镜法、电子显微镜法、水簸法、混浊计法、吸附法、筛分法、沉降法等。

其中，筛分和沉降最常用。

2.2.3 黏土的工艺性质

黏土的工艺性质主要取决于其组成。

选择黏土质原料需要考虑黏土的组成以及工艺性质。

1. 可塑性

可塑性：在一定外力下，物质具有抗变形的能力。

黏土的可塑性：黏土和适量水混合后形成泥团，在外力作用下塑造成各种形状而不开裂，且外力去除后仍保持形状不变的性能。

通常采用塑性指数和塑性指标来表示。

黏土吸附结合水的指标

液限

液限含水量，简称液限，是黏土从可塑状态到流动状态的界限含水量，用表示。

塑限

塑限含水量，简称塑限，是黏土从半固态过渡到可塑状态的界限含水量，用表示

塑性指数

黏土的液限和塑限的差值，用表示。

塑性指数是黏土最基本、最重要的物理指标之一，综合反映了黏土的物质组成。

黏土的天然稠度

原状土样测定的液限和天然含水率的插值，与其塑性指数之比，用表示

黏土的塑性指标

以应变能来表示，指在工作水分下，泥料受外力而初出现裂纹时应力和应变的乘积，也就是物体在受力变形时以应力应变形式存储在物体内部的势能，用U表示。

2. 离子交换性

黏土的离子交换性：黏土颗粒由于表面层的断键和晶格内部离子不等价置换而带电荷，从而吸附溶液中异性离子，这些被吸附的离子也可以被其他离子替换。

离子交换能力的大小可以用离子交换容量IEC来表示，即PH=7时100g干黏土吸附的阳离子或阴离子的物质的量mmol。

3. 触变性

触变性：黏土泥浆或泥团在静置后变浓变稠，搅拌振动后黏度降低又可以继续流动的性质。

这个可以想到为什么水泥使用的时候会放到搅拌机里面去搅拌。

触变性的大小用厚化度表示。

4*. 膨化性

膨化性：黏土加水后体积膨胀。

膨化性的大小用膨化容EC来表示。

5. 收缩性

干燥收缩

黏土经110℃干燥后，自由水吸附水排除引起体积收缩。

烧成收缩

干燥粘土经过高温煅烧，发生结晶水脱水、分解、熔化等一系列物化变化导致的体积收缩。

黏土泥料的总收缩

是上面的干燥收缩和烧成收缩之和。

但不是简单的黏土泥料的总收缩=干燥收缩+烧成收缩。

这里涉及求收缩性，如果用线收缩代表收缩性，那么干燥收缩的原长是试样干燥前的长度，而烧成收缩的原长是试样干燥后的长度，于是这两种收缩的分母部分，也就是参考基准是不一样的，所以不能简单加和。

烧成收缩和干燥收缩实际的关系：

6. 烧结性能

在还没有到达之前，试样膨胀，气孔变大，导致气孔率p增大。

开始烧结温度：黏土加热到800℃以上，体积剧烈收缩，气孔率明显减小。

烧结温度：达到最大收缩率率时的温度。

软化温度：继续升温，试样由于液相过多而发生变形对应的最低温度。

烧结温度范围：

优质高岭土的烧结温度范围可达200℃，但是伊利石类只有50~80℃，显然如果烧结温度范围更广一点，那么容错率增加，更加方便调控。所以，陶瓷生产中的黏土要求温度范围在100~150℃以上。

7.耐火度

耐火度

耐火度：材料在高温下达到特定软化程度的温度，反映抗高温的能力。

黏土的耐火度主要取决于其化学成分。

耐火度的测定：将一定细度的接头三角锥型的原料升温，直到三角锥顶软化下弯至锥底平面的温度。

去掉尖端，是因为尖端不耐火。

耐火性

耐火性：黏土在高温下软化并开始熔融时的温度，反映抵抗高温不熔化的能力。

耐火度的测定：标准测温锥或高温显微镜直接测定，或者经验公式：