1、白度和亮度
白度是高嶺土工藝性能的主要參數(shù)之一,純度高的高嶺土為白色。高嶺土白度分自然白度和煅燒后的白度。對(duì)陶瓷原料來(lái)說(shuō),煅燒后的白度更為重要,煅燒白度越高則質(zhì)量越好。陶瓷工藝規(guī)定烘干105℃為自然白度的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),煅燒1300℃為煅燒白度的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。白度可用白度計(jì)測(cè)定。白度計(jì)是測(cè)量對(duì)3800—7000Å(即埃,1埃=0.1納米)波長(zhǎng)光的反射率的裝置。在白度計(jì)中,將待測(cè)樣與標(biāo)準(zhǔn)樣(如BaSO4、MgO等)的反射率進(jìn)行對(duì)比,即白度值(如白度90即表示相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)樣反射率的90%)。
亮度是與白度類(lèi)似的工藝性質(zhì),相當(dāng)于4570Å(埃)波長(zhǎng)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(jī)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(lán)、淡綠色;含MnO2呈淡褐色;含有機(jī)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(huì)影響煅燒白度,使瓷器出現(xiàn)色斑或熔疤。
2、粒度分布
粒度分布是指天然高嶺土中的顆粒,在給定的連續(xù)的不同粒級(jí)(以毫米或微米篩孔的網(wǎng)目表示)范圍內(nèi)所占的比例(以百分含量表示)。高嶺土的粒度分布特征對(duì)礦石的可選性及工藝應(yīng)用具有重要意義,其顆粒大小,對(duì)其可塑性、泥漿粘度、離子交換量、成型性能、干燥性能、燒成性能均有很大影響。高嶺土礦都需要進(jìn)行技術(shù)加工處理,是否易于加工到工藝所要求的細(xì)度,已成為評(píng)價(jià)礦石質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)之一。各工業(yè)部門(mén)對(duì)不同用途的高嶺土都有具體的粒度和細(xì)度要求。如美國(guó)對(duì)用作涂料的高嶺土要求小于2μm的含量占90—95%,造紙?zhí)盍闲∮?μm的占78—80%。
3、可塑性
高嶺土與水結(jié)合形成的泥料,在外力作用下能夠變形,外力除去后,仍能保持這種形變的性質(zhì)即為可塑性??伤苄允歉邘X土在陶瓷坯體中成型工藝的基礎(chǔ),也是主要的工藝技術(shù)指標(biāo)。通常用可塑性指數(shù)和可塑性指標(biāo)來(lái)表示可塑性的大小??伤苄灾笖?shù)是指高嶺土泥料的液限含水率減去塑限含水率,以百分?jǐn)?shù)表示,即W塑性指數(shù)=100(W液性限度-W塑性限度)。可塑性指標(biāo)代表高嶺土泥料的成型性能,用可塑儀直接測(cè)定泥球受壓破碎時(shí)的荷重及變形大小可得,以kg·cm表示,往往可塑性指標(biāo)越高,其成型性能越好。高嶺土的可塑性可分為四級(jí)。
可塑性強(qiáng)度可塑性指數(shù)可塑性指標(biāo)
強(qiáng)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、化學(xué)式
Al2O3-2SiO2-2H2O
5、結(jié)合性
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(tuán)并具有一定干燥強(qiáng)度的性能。結(jié)合能力的測(cè)定,是在高嶺土中加入標(biāo)準(zhǔn)石英砂(其質(zhì)量組成0.25—0.15粒級(jí)占70%,0.15—0.09mm粒級(jí)占30%)。以其仍能保持可塑泥團(tuán)時(shí)的高含砂量及干燥后的抗折強(qiáng)度來(lái)判斷其高低,摻入的砂越多,則說(shuō)明這種高嶺土結(jié)合能力就越強(qiáng)。通常凡可塑性強(qiáng)的高嶺土結(jié)合能力也強(qiáng)。
6、粘性和觸變性
粘性是指流體內(nèi)部由于內(nèi)摩擦作用而阻礙其相對(duì)流動(dòng)的一種特征,以粘度來(lái)表示其大小(作用于1單位面積的內(nèi)摩擦力),單位是Pa·s。粘度的測(cè)定,一般采用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì),以在含70%固含量的高嶺土泥漿中的轉(zhuǎn)速來(lái)衡量。在生產(chǎn)工藝中,粘度具有重要意義,它不僅是陶瓷工業(yè)的重要參數(shù),對(duì)造紙工業(yè)影響也很大。據(jù)資料表明,國(guó)外用高嶺土作涂料,在低速涂布時(shí)要求粘度約0.5Pa·s,高速涂布時(shí)要求小于1.5Pa·s。
觸變性指已經(jīng)稠化成凝膠狀不再流動(dòng)的泥漿受力后變?yōu)榱黧w,靜止后又逐漸稠化成原狀的特性。以厚化系數(shù)表示其大小,采用流出粘度計(jì)和毛細(xì)管粘度計(jì)測(cè)定。
粘性和觸變性與泥漿中礦物成分,粒度及陽(yáng)離子類(lèi)型有關(guān),一般,含量多的,顆粒細(xì)的,交換性陽(yáng)離子以鈉為主的,其粘度和厚化系數(shù)高。因此工藝上常用添加可塑性強(qiáng)的粘土、提高細(xì)度等方法提高其粘性和觸變性,用增加稀釋電解質(zhì)和水分等方法降低之。
7、干燥性能
干燥性能指高嶺土泥料在干燥過(guò)程中的性能。包括干燥收縮、干燥強(qiáng)度和干燥靈敏度等。
干燥收縮指高嶺土泥料在失水干燥后產(chǎn)生的收縮。高嶺土泥料一般在40—60℃至多不超過(guò)110℃溫度下就發(fā)生脫水而干燥,因水分排出,顆粒距離縮短,試樣的長(zhǎng)度和體積就要發(fā)生收縮。干燥收縮分線收縮和體收縮,以高嶺土泥料干燥至恒重后長(zhǎng)度及體積變化的百分?jǐn)?shù)表示。高嶺土的干燥線收縮一般在3—10%。粒度越細(xì),比表面積越大,可塑性越好,干燥收縮越大。同一類(lèi)型的高嶺土,因摻合水的不同,其收縮也不同,多者,收縮大。在陶瓷工藝中,干燥收縮過(guò)大,坯體容易發(fā)生變形或開(kāi)裂。
干燥強(qiáng)度指泥為干燥至恒重后的抗折強(qiáng)度。
干燥靈敏度指坯體干燥時(shí),可能產(chǎn)生變形和開(kāi)裂傾向的難易程度。靈敏度大,在干燥過(guò)程中容易變形和開(kāi)裂。一般干燥靈敏度高的高嶺土(干燥靈敏度系數(shù)K>2)容易形成缺陷;低者(干燥靈敏度系數(shù)K<1)在干燥中比較安全。
8、燒結(jié)性是指將成型的固體粉狀高嶺土坯體加熱至接近其熔點(diǎn)(一般超過(guò)1000℃)時(shí),物質(zhì)自發(fā)地充填粒間隙而致密化的性能。氣孔率下降到低值,密度達(dá)到大值的狀態(tài),稱為燒結(jié)狀態(tài),相應(yīng)的溫度稱為燒結(jié)溫度。繼續(xù)加熱時(shí),試樣中的液相不斷增加,試樣開(kāi)始變形,此時(shí)溫度即稱轉(zhuǎn)化溫度。燒結(jié)溫度與轉(zhuǎn)化溫度的間隔稱燒結(jié)范圍。燒結(jié)溫度和燒結(jié)范圍在陶瓷工業(yè)中是決定坯料配方、選擇窯爐類(lèi)型的重要參數(shù)。試料以燒結(jié)溫度低、燒結(jié)范圍寬(100—150℃)為宜,工藝上可以用摻配助熔原料及將不同類(lèi)型的高嶺土按比例摻配的方法控制燒結(jié)溫度及燒結(jié)范圍。
9、燒成收縮
燒成收縮性是指已干燥的高嶺土坯料在燒成過(guò)程中,發(fā)生一系列物理化學(xué)變化(脫水作用、分解作用、生成莫來(lái)石,易熔雜質(zhì)熔化生成玻璃相充填于質(zhì)點(diǎn)間的空隙等),而導(dǎo)致制品收縮的性能,也分為線收縮和體收縮兩種。同干燥收縮一樣,燒成收縮太大,容易導(dǎo)致坯體開(kāi)裂。另外,焙燒時(shí),坯料中若混有大量的石英,它將發(fā)生晶型轉(zhuǎn)化(三方→六方),使其體積膨脹,也會(huì)產(chǎn)生反收縮。
10、懸浮性和分散性
懸浮性和分散性指高嶺土分散于水中難于沉淀的性能。又稱反絮凝性。一般粒度越細(xì)小,懸浮性就越好。用于搪瓷工業(yè)的高嶺土要求有良好的懸浮性。一般據(jù)分散于水中的樣品經(jīng)一定時(shí)間的沉降速度來(lái)確定其懸浮性能的好壞。
11、可選性
可選性是指高嶺土礦石經(jīng)手工挑選,機(jī)械加工和化學(xué)處理,以除去有害雜質(zhì),使質(zhì)量達(dá)到工業(yè)要求的性能。高嶺土的可選性取決于有害雜質(zhì)的礦物成分、賦存狀態(tài)、顆粒大小等。石英、長(zhǎng)石、云母、鐵、鈦礦物等均屬有害雜質(zhì)。高嶺土選礦主要包括除砂、除鐵、除硫等項(xiàng)目。
12、離子吸附性及交換性
高嶺土具有從周?chē)橘|(zhì)中吸附各種離子及雜質(zhì)的性能,并且在溶液中具較弱的離子交換性質(zhì)。這些性能的優(yōu)劣主要取決于高嶺土的主要礦物成分。
表8 不同類(lèi)型高嶺土的陽(yáng)離子交換容量
礦物成份特點(diǎn)陽(yáng)離子交換容量
高嶺石為主2—5mg/100g
埃洛石為主13mg/100g
含有機(jī)質(zhì)(球土)10—120mg/100g
13、電絕緣性
高嶺土具有良好的電絕緣性,利用這一性質(zhì)可用之制作高頻瓷、無(wú)線電瓷。電絕緣性能的高低可以用它的抗電擊穿能力來(lái)衡量。