在2021年3月30日星期二的关于煤系高岭土结构和性质介绍

1.煤系高岭土结构

高岭石是层状硅酸盐的一种，结构为二八面体(1：1)，轻质保温砖晶格间距为 7A，层状结构间不含水分子及其它离子，氢键是层间联结的主要价键[31]。其理想结构式为 A14[Si4010](0H)8，理论化学成分为 Si02 46.54%，A1203 39.50%，H20 13.96%。

高岭石属于三斜晶系，结晶单体为假六方板状，也有部分呈书册状，如图 1-1 所示。高岭石结晶集合体大多呈现为蠕虫状及手风琴状，粒度介于 0.5～2nm 之间，少数蠕虫状集合体粒径可能达到毫米级别。

高岭石晶体结构被破坏后，会产生两种不同类型的晶面：(001)晶面、(110)和(010)晶面。由于高岭土化学组分及结晶类型的特征，高岭石晶胞中普遍存在离子间(Al3+、Si4+、Fe2+、Mg2+、Fe3+)的类质同象替代，故而 (001)晶面上不可避免会有部分负电荷的存在。

在高岭土中普遍存在如下几种结构：胶凝，山东耐火砖粒度较细但极为致密;泥质，矿石中-10um 颗粒占绝大多数;含泥粉砂，砂在矿石中占到 25%～50%的比例;有机泥质，有机质如植物残体等存在于高岭石结构中;变余，含有凝灰及斑状变余结构的蚀变高岭土中。

图 1- 1 层状高岭石的二八面体构造

2.煤系高岭土性质

基于矿石品质、含砂量、可塑性进行分类，高岭土包括煤系(硬质/软质)和砂质两大类。煤系高岭土，包括硬质和软质高岭土，开发应用通常需进行高温煅烧。煅烧高岭土，层状结构的高岭石已变为无定型状偏高岭石。二者的理化性质区别很大：

(1)层状晶体变成无定形状晶体，表面-OH 被脱除，新形成的粉体多孔疏松;

(2)结晶水脱除， Si-O 和 Al-O 键替代-OH 成为表面官能团和活性点;

(3)酸度增加，，煅烧土 pH 值从 6~7 降为 5.6~6.1 之间;

(4)绝缘性能增强，高岭土煅烧经煅烧绝缘性能提高，并且低温煅烧(700℃)提升幅度较大。

硬质高岭土硬度较大，块状时不具有可塑性，粉碎、保温材料生产厂家细磨后才具有可塑性：软质高岭土质软，砂质含量通常小于 50%，可塑性强。高岭石无论硬质或软质，表面零电点 (PZC)保基本持一致，其表面 Zeta电位与 pH 值函数关系及变化规律也几乎相同。在胡岳华和 Changmiao Liu 等关于高岭土表面电位及可浮性的研究中，均表明 “在不同的 pH 值条件下，硬质高岭土具有比软质高岭土更低的Zeta 电位、更低的结晶有序度、更弱的药剂作用、更差的可浮性” 。硬质高岭土和软质高岭土都归属于煤系高岭土大类，和其他来源的高岭土不同，煤系高岭土成分单一且稳定。

了解更多耐火知识，请关注耐火材料厂家 http://www.jsjbwcl.com