什麽是高嶺土(即,我們通常所說的瓷土)?
介紹
高嶺土是一種白色的不易膨脹的粘土,通常是由于劇烈風化作用而形成,將其中主要的岩石過濾後便成了相對純淨的白色高嶺土。 雖然高嶺土幷不是一種罕見的礦物,但要想找到符合下列特點的礦床却實屬不易:
(a) 量大,足以進行商業開采;
(b) 純度高,具有工業使用價值;
(c) 易于開采;
(d) 具有某種性能特性,工業企業願意出誘人的價格購買經過加工的産品。
高嶺土地質學家必學確保礦體特性足够一致,可爲潜在客戶提供標準産品。 只有對潜在的高嶺土礦床的土壤進行全面的化驗,才能確定礦床的可信度,充分確保新礦價值頗豐。 礦床需要歷經多年勘探,大量地鑽孔,才能逐漸加深對礦床的瞭解。 試驗工廠需要完全瞭解礦體産品的特點幷確定特定礦床礦體加工/提煉的方式,這幾乎是一成不變的。 同時目標市場行業的特定需求也會對加工的層次起到决定作用。 如今Skardon河項目不但在項目內部開展廣泛的試驗工作,還聘請獨立實驗室開展試驗,這該項目從中獲益匪淺。
高嶺土的技術特性
礦物學特性
高嶺土是一種具有單斜或雙斜晶體結構的矽鋁酸鹽(Alumino silicate)。 這類物質包括:高嶺石(kaolinite)、地開石(dickite)、珍珠陶土(nacrite)和多水高嶺石(halloysite)。
硬度: 2 - 2.5級(莫氏硬度計)
顆粒尺寸: 通常在10微米以下,如用作塗層,其顆粒通常有90%在2微米以下。
顆粒形狀: 層叠或蠕蟲狀變形六方片晶
化學特性
近似方程式:Al2032Si022H2O
化學成分:大約含有39%的氧化鋁( Alumina),46%的矽(Silica),14%的水
活性:惰性物質,穩定性强
高嶺土的商業特性:
當前高嶺土最重要的同時也是用量最多的行業就是造紙業,産品在該終端市場的用途對高嶺土的商業價值具有重要的决定作用。 高嶺土可作爲紙纖維網填充物使用,在紙製品塗層時還可作爲顔料使用。 高嶺土最重要的特性主要是其光學特性,簡要總結如下:
顔色
作爲顔料,高嶺土的亮度至關重要。 這種粘土的亮度可以用ISO(或GE)等級加以劃分。 商業價值高的高嶺土的亮度不到80,在某些非常有限的情况下,還可達到ISO95。亮度超過ISO90的高嶺土便可以和二氧化鈦( titanium dioxide)——相媲美了,其同二氧化鈦混合後,可用于造紙和塗料行業。 雖然二氧化鈦的亮度較高嶺土要高出許多倍,但二氧化鈦每噸的售價要高出高嶺土許多,而且其周期性價格變動也比高嶺土要大。 除了整體亮度外,白度也是非常重要的。 高嶺土業內用Hunter 作爲其顔色的測量標準。 該標準可用于測量從黃色到綠色/白色等所有的顔色,而這其中的許多顔色如果用裸眼去看,全都是“白色”。紙張的顔色在造紙廠確定其是否爲混漿紙時非常重要。
不透明性
高嶺土的另外一個特性同樣非常重要,這就是不透明性(遮蓋力)。 我們中的大部分人對便宜的白色塗料都再熟悉不過了,我們需要塗抹兩到三層才能將墻上的標記掩蓋,而有一種價格很高的塗料(該塗料內很可能混有二氧化鈦和/或煆燒高嶺土)只需一層即可。 不透明性對于造紙廠來說至關重要,紙張一旦透明,從其背面便可看到正面的墨水。 (比學校用的寫字板等)廉價的紙張這樣還可以,但對質量要求高的紙張來說,這樣可就不行了。
其他重要特性:
粘性
粘性是指粘土在泥漿中的流動性,這對造紙業影響很大。 爲了成型容易,陶藝家更喜歡粘性大的粘土,而造紙廠需要粘性低易于流動的粘土。 人們用 Brookfield scale來測量低度旋轉流變,這對于確定泥漿處理所用固體的實際水平至關重要。 另外的一個重要因素就是高速剪切粘性(high shear viscosity)。 造紙業采用 Hercules scale來準確測量高速剪切的性能。 爲了盡可能縮短乾燥時間、節約能耗成本,現代化的造紙機器高速運轉幷使用大量固體物質。 高嶺土泥漿必須能够與塗布刮刀分離,幷保持平整,以滿足質量標準,做到無條紋、無破損。
顆粒尺寸:
在諸多應用領域,高嶺土顆粒的確切尺寸都很重要。商用的高嶺土需非常精細,大部分顆粒大小需小于2微米。
耐磨性
高嶺土泥漿不會刮傷或對造紙機造成磨損,這很重要。Einlehner 磨損儀就是用于測量高嶺土樣品的耐磨水平的。
其他質量因素:
優質的紙張塗層泥漿有很多其他質量性能特點,這其中包括吸墨性、附著力和光亮度。
高嶺土産品種類:
高嶺土采取多水或煆燒的形式出售。 多水高嶺土是一種天然的粘土,該産品經加工提煉,可製成一系列終端産品。 煆燒高嶺土是指在窑或煆燒爐內1100℃加熱,結構發生改變的高嶺土。 對于産自Skardon河的高嶺土兩說,顆粒尺寸上乘的高嶺土微粒不必過多加熱,便可達到煆燒的效果。 該過程會排除高嶺土內的水和氧化物,而不這樣這些物質便會留在粘土結構內。這樣做不但可以提高高嶺土微粒的白度、亮度,還可以增强其結構。
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