高岭石是一般黏土中常见的黏土矿物,主要由高岭石组成的较纯净的黏土是高岭土,所以,高岭石是高岭土的一部分,高岭土是一个混合了各种矿物的综合体。
相较于“高岭石”,“高岭土”这个词大家会更熟悉。在前面的文章《滑石子》里,明确说明了“滑石子”是高岭土的一种。
一、高岭土(Kaolin)
我们从4个方面对高岭土进行介绍:
- 释义
- 作用
- 化学成分
- 耐火度
1.1 释义
说明
以高岭石为主要矿物成分的黏土。
名称源于其发现地 —— 中国江西景德镇附近的高岭村。古籍中的 “玉岭土”“明砂土”“东埠土” 等均为景德镇高岭村一带的高岭土。1869 年,德国人 F.von 李希霍芬著文将景德镇的高岭土译成 “kaoling”,随后以 “kaolin” 广用于世。高岭石英文名是由 kaolin 演变而来。
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1.2 作用
- 陶瓷坯料和釉料配方中会用到高岭土,这里的高岭土是作为配方里的“必需品”出现的。在配方中主要起到提供可塑性、稳定烧成性能和调整白度的作用。
- 高岭土作为一种黏土,它可以起到调节泥浆触变值的作用。泥浆触变值太高,不利于注浆和回浆;触变值太低又不利于储存和生产效率。虽说解胶剂可以调整泥浆的触变值,但是配方的合理性从根本上制约了解胶剂的发挥。
- 高岭土作为一种黏土,把它加入到釉料中可以起到悬浮的作用。比如说,我们在使用熔块釉时,就需要把高岭土和熔块一起球磨制成釉料,这样操作后,像玻璃一样的熔块也能悬浮起来不至于沉淀。
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1.3 化学成分(举例)
| 成分(氧化物) | 含量范围(%) | 说明 |
|---|---|---|
| SiO₂ | 45–48 | 提供硅源,影响耐火度和烧成性能 |
| Al₂O₃ | 36–39 | 提供铝源,增强可塑性和抗热震性 |
| Fe₂O₃ | 0.2–1.5 | 杂质,影响白度和烧成颜色 |
| TiO₂ | 0.2–2.0 | 杂质,影响白度与遮盖力 |
| K₂O | 0.1–1.0 | 碱性杂质,影响熔点和釉料反应 |
| Na₂O | 0.1–0.5 | 同上,属于助熔杂质 |
| CaO | <0.2 | 偶有,助熔作用但易引起变形 |
| MgO | <0.3 | 杂质,影响热膨胀与抗裂性 |
| LOI(灼减) | 12–15 | 主要为结晶水,烧成中释放水分 |
1.4 耐火度
- 高岭土中高岭石的含量越多,杂质就越少,化学成分就越接近高岭石的理论组成,纯度越高的高岭土耐火度就越高,烧后就越白。
- 熔点约为1700摄氏度。
二、高岭土的历史发展
- 殷商–商代:首次用于印纹白陶制作,表明高岭土早期在陶器中的应用。
- 唐宋时期:高岭土的开采与使用日益成熟,成为制瓷的重要原料。
- 元代–清中期:景德镇瓷业标准化使用高岭土与瓷石组合,推动白瓷工艺达到高峰。
- 18世纪:法国传教士将高岭土引入欧洲,推动德国、法国等地硬质瓷的诞生。
- 现代:高岭土广泛应用于造纸、塑料、涂料、耐火材料等工业领域,成为重要的非金属矿产资源。
三、高岭土的种类
- 按矿物组成分类:
- 软质高岭土(Soft kaolin)
- 硬质高岭土(Hard kaolin)
- 珍珠高岭土(Ball clay)
- 按加工方式分类:
- 原矿高岭土
- 洗涤(水洗)高岭土(Washed kaolin)
- 煅烧高岭土(Calcined kaolin)
- 按主要用途分类:
- 陶瓷用高岭土
- 造纸用高岭土
- 橡胶、塑料用高岭土
- 涂料用高岭土
- 耐火材料用高岭土
四、高岭石(Kaolinite)
我们从4个方面对高岭石进行介绍:
- 释义
- 化学式
- 晶体结构式
- 耐火度
4.1 释义
说明
二层型结构的含水铝硅酸盐矿物。
- 高岭石这一名称自 13 世纪元朝(蒙古)时期即已存在,被称为“高岭土”,并于 1637 年由宋应星在其著作《天工开物》(译为“天工开物”或“天工开物”)中首次被正确描述。
- 莫氏硬度:2.0-2.5
- 密度:2.6克每立方厘米左右
4.2 IMA化学式
Al₂Si₂O₅(OH)₄
4.3 晶体结构式
Al₂(OH)₄[Si₂O₅]- 解读说明:
- Si₂O₅]²⁻:表示一片由硅氧四面体组成的片层
- Al₂(OH)₄²⁺:表示由铝氧八面体构成的片层,含有4个羟基(–OH)
- 两者以氢键方式结合,形成稳定的1:1型层状结构(一个四面体层 + 一个八面体层)
- 展示如下:
4.4 耐火度
- 1750摄氏度左右。
- 影响耐火度的主要因素包括:
- 铁、钛等杂质含量:杂质多会降低耐火度;
- 晶体结构完整性:晶型越好,耐火度越高;
- 颗粒粒径:细粒更易烧结,导致表观耐火度降低;
- 是否经煅烧:煅烧后的高岭土(Metakaolin)耐火性能会略有下降,但反应活性提高。
五、与高岭石共生的常见矿物(只列举了一部分)
- 石英
- 黄铜
- 蓝铜矿
- 方解石
- 黄铁矿
- 赤铁矿
- 莹石
- 正长石
- 闪锌矿
六、如何选择合适的高岭土呢?
- 如果你是小规模的,自己做点东西,比如陶艺爱好者或初学者,关注点在于“是否好用”、“是否表现好看”,不需要太复杂。这种情况下,可以直接购买高质量的,毕竟一个产品的利润总比原料省的那点钱多。
- 如果是企业技术人员,就要从性能一致性、化学成分、颗粒分布、烧成行为等几个维度系统评估。例如硅铝占比、氧化铁含量、耐火度、颗粒分布、抗折强度、收缩率、可获得性和批次稳定性等等。价格方面那是能低就低,毕竟这个可以提升自己的绩效。
七、总结
无论你是陶艺爱好者还是陶瓷行业从业者,日常接触最多的还是高岭土。高质量的陶瓷制品离不开高质量的高岭土,虽说高岭土能够提供好的可塑性和悬浮性,以及坯料整体的干燥强度,但有时候反而需要的是去掉其可塑性的煅烧高岭土;
有些坯料配方中含高岭土比例高,注浆料的触变值又高,一味地增加解胶剂的量并不能很好地起作用,适当的陈腐是必要的;
实际生产时,高岭土的性能不一定能够完全满足我们的要求,有时候我们就需要膨润土。
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