自然界中高嶺土所包含的礦物主要分為粘土礦物和非粘土礦物。其中粘土礦物主要包含高嶺石族礦物和少量的蒙脫石、云母和綠泥石;非粘土礦物主要包含長石、石英和招的水化物,還有一些鐵礦物如赤鐵礦、菱鐵礦、褐鐵礦等、鈦礦物如金紅石等和有機(jī)質(zhì)如植物纖維等。決定高嶺土性能的主要是粘土礦物。
亮度是與白度類似的工藝性質(zhì),相當(dāng)于4570Å;(埃)波長光照射下的白度。
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、鈦礦物還會影響煅燒白度,使瓷器出現(xiàn)色斑或熔疤。
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(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礦石的可選性及工藝應(yīng)用具有重要意義,其顆粒大小,對其可塑性、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,已成為評價(jià)礦石質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)之一。各工業(yè)部門對不同用途的高嶺土都有具體的粒度和細(xì)度要求。如美國對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%。
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。可塑性是高嶺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。
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粒級占70%,0.15—0.09mm粒級占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)度來判斷其高低,摻入的砂越多,則說明這種高嶺土結(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)。
陶瓷工業(yè)是應(yīng)用高嶺土早、用量較大的行業(yè)。一般用量為配方的20%~30%。高嶺土在陶瓷中的作用是引入Al2O3,有利于莫來石的生成,提高其化學(xué)穩(wěn)定性和燒結(jié)強(qiáng)度,在燒成中高嶺土分解生成莫來石,形成坯體強(qiáng)度的主要框架,可防止制品的變形,使燒成溫度變寬,還能使坯體具有一定的白度。同時(shí),高嶺土具有一定的可塑性、粘結(jié)性、懸浮性和結(jié)合能力,賦予瓷泥、瓷釉良好的成形性,使陶瓷泥坯有利于車坯及注漿,便于成形。如用在電線中,可以增加絕緣性,降低其介電損耗。