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2016-11-27 10:41:52 科学百科 阅读 2 次

基本资料/高岭石 编辑

高岭石
高岭石高岭石是长石和其他硅酸盐矿物天然蚀变的产物,是一种含水的铝硅酸盐。它还包括地开石、珍珠石和埃洛石及成分类似但非晶质的水铝英石,因此叫作一它们属于粘土矿物。高岭石为或致密或疏松的块状,一般为白色,如果含有杂质便呈米色。高岭石经风化或沉积等作用变成高岭土,而高岭土则是制作陶瓷的原料。除此以外,高岭土还可作化工填料、耐火材料、建筑材料等等,用途十分广泛。中国江西的景德镇有一个高岭村,这里盛产高岭土,故名。明末,在景德镇高岭村开采此矿,后经德国地质学家李希霍芬按高岭土之音译成“Kaolin”介绍到世界矿物学界。

高岭石属于粘土矿物,其化学组成为Al4[Si4O10]·(OH)2,晶

高岭石
高岭石

体属三斜晶系的层状结构硅酸盐矿物。多呈隐晶质、分散粉末状、疏松块状集合体。白或浅灰、浅绿、浅黄、浅红等颜色,条痕白色,土状光泽。摩氏硬度2-2.5,比重2.6-2.63。吸水性强,和水具有可塑性,粘舌,干土块具粗糙感。

高岭石是组成高岭土的主要矿物,常见于岩浆岩和变质岩的风化壳中。中国高岭石的著名产地有江西景德镇、江苏苏州、河北唐山、湖南醴陵等。世界其它著名产地有英国的康沃尔和德文、法国的伊里埃、美国的佐治亚等。高岭石是陶瓷的主要原料,在其它工业中也有广泛使用。

晶体化学/高岭石 编辑

理论组成(wB%):Al2O341.2,SiO248.0,H2O10.8。成分常较简单,只有少量Mg、Fe、Cr、Cu等代替八面体中的Al。Al、Fe代替Si数量通常很低。碱和碱土金属元素多是机械混入物。由于晶格边缘化学键不平衡,可引起少量阳离子交换。

结构形态/高岭石 编辑

高岭石
高岭石三斜晶系,a0=0.514nm,b0=0.893nm,c0=0.737nm,α=91.8,β=104.7,γ=90;Z=1。结构属TO型,即结构单元层由硅氧四面体片与“氢氧铝石”八面体片连结形成的结构层沿c轴堆垛而成。层间没有阳离子或水分子存在,强氢键(O-OH=0.289nm)加强了结构层之间的连结。

实际结构中,由于“氢氧铝石”片的变形以及大小(a0=0.506nm,b0=0.862nm)与硅氧四面体片的大小(a0=0.514nm,b0=0.893nm)不完全相同,因此,四面体片中的四面体必须经过轻度的相对转动和翘曲才能与变形的“氢氧铝石”片相适应。高岭石中结构层的堆积方式是相邻的结构层沿a轴相互错开1/3a,并存在不同角度的旋转。所以,高岭石存在着不同的多型。最常见的多型是1Tc,其次有迪开石(dickite)和珍珠石(nacrite),而1M多型少见。通常所说的高岭石是指1Tc高岭石。

上述高岭石结构层在堆叠过程中,如果在层间域内充填一层水分子,则形成埃洛石Al4[Si4O10](OH)8•4H2O。在埃洛石的晶体结构中,由于层间水分子的存在,破坏了原来较强的氢键连结系统,硅氧四面体片与“氢氧铝石”片之间的差异通过卷曲才能得以克服,从而使埃洛石呈四面体片居外、八面体片居内的结构单元层的卷曲结构形态出现。因此,埃洛石的结构可视为被水分子层隔开的高岭石结构,c0=1.01nm。

多呈隐晶质致密块状或土状集合体。电镜下呈自形六方板状、半自形或它形片状晶体。鳞片大小一般为0.2~5μm,厚度0.05~2μm。有序度高的2M1高岭石鳞片可达0.1~0.5mm,有序度最高的2M2高岭石鳞片可达5mm。集合体通常为片状、鳞片状、放射状等。

理化性能/高岭石 编辑

纯者白色,因含杂质可染成其它颜色。集合体光泽暗淡或呈蜡状。具极完全解理,硬度2.0~3.5,相对密度2.60~2.63。致密块体具粗糙感,干燥时具吸水性,湿态具可塑性,但加水不膨胀。

偏光镜下:无色。细鳞片状。二轴晶(-)。2V=10~57。Np=1.560~1.570,Nm=1.559~1.569,Np=1.533~1.565。

产状组合/高岭石 编辑

高岭石分布很广,主要是由富铝硅酸盐在酸性介质条件下,经风化作用或低温热液交代变化的产物。在低温热液作用下,当含CO2的酸性水溶液作用于不含碱的铝硅酸盐和硅酸盐时,可引起高岭石化作用,形成的高岭石常依长石、云母、黄玉等成假象。

鉴定特征/高岭石 编辑

致密土状块体易捏碎成粉末、粘舌、加水具可塑性。灼烧后与硝酸钴作用呈蓝色反应(Al)。高岭石及其多型可用X射线衍射和热分析加以区分。埃洛石与高岭石的不同点是在100~200℃范围存在着明显的吸热效应,即相当于脱去层间水。

主要用途/高岭石 编辑

高岭石
高岭石高岭石具有白度和亮度高、质软、强吸水性、易于分散悬浮于水中、良好的可塑性和高的粘接性、抗酸碱性、优良的电绝缘性、强的离子吸附性和弱的阳离子交换性以及良好的烧结性和较高的耐火度等性能。我国有极其丰富的高岭石矿物,仅广东就有6个大型高岭土矿床。纳米高岭石可用于涂料、造纸、环保、纺织、高档化妆品、高温耐火材料的制造。目前我国使用的涂料大多是传统的有机化学溶剂型涂料,存在有毒性,危害人体健康,且耐洗刷性差。利用纳米技术研制的纳米高岭石涂料颗粒细、白度高、分散性好、化学稳定性好、耐洗刷性可提高1000倍,无毒无害,具有自洁性、抗沾污性、抗老化性、透气性,杀菌和防霉能力强,流变性、涂刷性、弹性好(可防止裂纹产生),质感细腻。另外,还可以制成不同用途的特种纳米涂料,如抗紫外线涂料、隐身涂料等。现我校纳米技术研究所已完成高岭石纳米化的实验室研究工作,生产工艺成熟,中试已完成。

技术特点与应用领域:纳米高岭石涂料颗粒细、白度高、分散性好、化学稳定性好、耐洗刷性可提高1000倍,无毒无害,具有自洁性、抗沾污性、抗老化性、透气性,杀菌和防霉能力强,流变性、涂刷性、弹性好(可防止裂纹产生),质感细腻。另外,还可以制成不同用途的特种纳米涂料,如抗紫外线涂料、隐身涂料等。纳米高岭石还可用于造纸、环保、纺织、高档化妆品、高温耐火材料的制造。希望寻求合作伙伴进行纳米涂料、陶瓷、造纸、涂层的研究和生产,申报国家专利,并与中外企业、公司合作建立股份有限公司,将产品打入国内、外市场,创造显著的经济效益。

高岭粘土/高岭石 编辑

高岭石
高岭石结构示意图高岭石粘土又称“高岭土”,俗称“瓷土”。由含量90%以上的高岭石组成。高岭土是一种重要的非金属矿产,与云母、石英、碳酸钙并称为四大非金属矿。高岭土,一种以高岭石或多水高岭石为主要成分,质地纯净的细粒粘土,系首先发现于中国景德镇附近的高岭村而得名。主要由小于2个微米的微小片状、管状、叠片状等高岭石簇矿物(高岭石、地开石、珍珠石、埃洛石等)组成,理想的化学式为AL2O3-2SiO2-2H2O,其主要矿物成分是高岭石和多水高岭石,除高岭石簇矿物外,还有蒙脱石、伊利石、叶腊石、石英和长石等其它矿物伴生。高岭土的化学成分中含有大量的AL2O3、SiO2和少量的Fe2O3、TiO2以及微量的K2O、Na2O、CaO和MgO等。

据历史文献记载,景德镇高岭村一带的粘土在清初开采极盛,至光绪年间始渐衰落,并以洁白、细腻而闻名开世,为制坯不可缺少的原料。于是当镇上瓷工遂沿用村名"高岭"名之,以便与他处所产瓷土区别。后又引伸之,凡与高岭地方所产的高岭土有相同产状和用途者,皆称高岭,如星子高岭、抚州高岭等。高岭英文读作"Kaoling",后德国学者李希霍芬(Richthofen)按音译成"Kao-lin",介绍于欧美矿物学界,经一百多年广泛采用,遂成世界通用之名称。法国传教士昂特柯莱,在1712年一份著名的书简中向欧洲专门介绍过高岭山上瓷土的特点,该文对全世界的瓷器制造业产生过深远的影响,于是高岭土在欧洲逐渐得名,并成为该类瓷土在国际上的通用名词。中国是世界上最早发现和利用高岭土的国家。远在3000年前的商代所出现的刻纹白陶,就是以高岭土制成。江西景德镇生产的瓷器名扬中外,历来有"白如玉、明如镜、薄如纸、声如罄"的美誉。现在国际上通用的高岭土学名--Kaolin,就是来源于景德镇东郊的高岭村边的高岭山。 

一般高岭土原矿中含有少量蒙脱石、伊利石、水铝英石、以及石英、云母、黄铁矿、方解石、有机质等杂质。经过手选或精制加工后高岭土可达到高岭石的理论组成。其理论组成是:SiO246.54%、Al2O339.5%、H2O13.96%。纯净高岭土外观呈白色或浅灰色。含杂质时呈黄、灰、青、玫瑰等色。原矿呈致密块状或疏松土状,质软,有滑腻感,硬度小于指甲。比重2。4~2。6。干燥后粘舌有吸润性。耐火度高,可达1770~1790℃。中、低可塑性,具良好的绝缘性和化学稳定性。煅烧白度高,达60~90%不等。主要用来制作日用陶瓷、工业陶瓷、建筑卫生陶瓷与耐火材料。也作为造纸、橡胶和塑料制品、油漆、纺织等的充填料或白色颜料。高岭土按成因可分为原生与次生高岭土二种。中国著名产地是江西景德镇、江苏苏州及湖南南界牌、山西大同等地。

 

相关故事/高岭石 编辑

 与饥荒

在中国民间,高岭土又被称为观音土,在大饥荒时期曾被饥民当成食物充饥,吃下暂时解除饥饿感。 崇祯三年(1630年)陕西大饥,陕西巡按马懋才在《备陈大饥疏》说陕西人民只能吃观音土填饱肚子。20世纪40年代,东北及湖南、河南、江西、山东、浙江、福建、山西、广东、安徽、广西等省大饥荒,饥民们始则挖草根、剥树皮为食,继以“观音土”充饥。20世纪60年代发生的三年困难时期,也有不少人吃观音土。 

观音土并非有机食物,含大量氧化铝,不能被人体消化吸收,尽管吃了不会饿肚子,少量吃不致命,但由于毫无营养成份,吃久了人还是会死于营养不良。此外,吃了观音土有会腹胀、手足浮肿、难以大便等症状。加上观音土遇水后会膨胀,曾有人食用观音土后被活活撑死。