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高嶺土工藝特性
白亮度
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。高嶺土白度分為自然白度和煅燒白度。煅燒后的白度對陶瓷原料更重要,煅燒白度越高,質(zhì)量越好。陶瓷工藝規(guī)定干燥105℃煅燒13000是自然白度的分級標(biāo)準(zhǔn)℃是煅燒白度的分級標(biāo)準(zhǔn)。白度可以用白度計(jì)測量。白度計(jì)測量3800-7000(即埃,1埃=0.1納米)波長光反射率裝置。在白度計(jì)中,待測樣品和標(biāo)準(zhǔn)樣品(如BaSO4、MgO等)對比反射率,即白度值(如白度90,表示相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)樣反射率的90%)。
亮度與白度相似,相當(dāng)于4570波長光照射下的白度。
高嶺土的顏色主要與金屬氧化物或有機(jī)質(zhì)有關(guān)。一般含有Fe2O三是玫瑰紅、棕黃色;Fe2 呈淡藍(lán)色和淺綠色;含MnO2為淺棕色;有機(jī)質(zhì)為淺黃色、灰色、綠色、黑色等顏色。這些雜質(zhì)的存在降低了高嶺土的自然白度,其中鐵和鈦礦物也會影響煅燒白度,導(dǎo)致瓷器出現(xiàn)斑點(diǎn)或熔體疤痕。
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)不同粒度范圍內(nèi)(以毫米或微米篩網(wǎng)為代表)的比例(以百分比為代表)。高嶺土的粒度分布特性對礦石的可選性和工藝應(yīng)用具有重要意義。其粒徑對其可塑性、泥漿粘度、離子交換量、成型性能、干燥性能和燃燒性能有很大影響。高嶺土礦需要技術(shù)加工。是否容易加工到工藝所需的細(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有具體的粒度和細(xì)度要求。例如,美國對涂料的高嶺土的要求小于2μm含量占90-95%,造紙?zhí)盍闲∮?μm的占78—80%。
可塑性
高嶺土與水結(jié)合形成的泥漿在外力作用下可以變形。外力去除后,這種變形的性質(zhì)仍然可以保持,即可塑性。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)。可塑性指數(shù)和可塑性指數(shù)通常用于表示可塑性的大小。可塑性指數(shù)是指高嶺土泥漿的液限含水減去塑料限含水量,以百分比表示,即W塑性指數(shù)=100(W液性限度-W塑性極限)。可塑性指標(biāo)代表高嶺土泥漿的成型性能。可以通過可塑性儀器直接測量泥球壓碎時(shí)的荷載和變形大小kg·cm可塑性指標(biāo)越高,成型性能越好。高嶺土的可塑性可分為四級。
結(jié)合性
結(jié)合性是指高嶺土與非塑性原料結(jié)合形成可塑性泥漿,具有一定的干燥強(qiáng)度。結(jié)合能力的測定是在高嶺土中添加標(biāo)準(zhǔn)石英砂(其質(zhì)量組成為0.25—0.15粒級占70%,0.15—0.09mm粒度占30%)。根據(jù)干燥后的最高砂含量和抗折強(qiáng)度來判斷其水平,摻入的砂越多,高嶺土的結(jié)合能力就越強(qiáng)。一般可塑性強(qiáng)的高嶺土結(jié)合能力也很強(qiáng)。
粘性
粘度是指由于內(nèi)摩擦而阻礙流體內(nèi)相對流動的特征,用粘度表示其大小(作用于單位面積的內(nèi)摩擦),單位為Pa·s。旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)通常用于測量高嶺土泥漿中含有70%固體含量的速度。在生產(chǎn)過程中,粘度具有重要意義。它不僅是陶瓷行業(yè)的重要參數(shù),而且對造紙行業(yè)也有很大的影響。數(shù)據(jù)顯示,國外高嶺土涂料在低速涂料中的粘度約為0.5Pa·s,高速涂布要求小于1.5Pa·s。
觸變性是指泥漿在受力后變成流體,靜止后逐漸變成原止后逐漸粘稠成原狀的特性。其尺寸由流出粘度計(jì)和毛細(xì)管粘度計(jì)用厚度系數(shù)表示。
粘度和觸變性與泥漿中的礦物成分、粒度和陽離子類型有關(guān)。一般來說,如果蒙脫石含量高,顆粒細(xì),交換性陽離子主要是鈉,其粘度和厚度系數(shù)高。因此,通常采用添加可塑性強(qiáng)的粘土、提高細(xì)度等方法來提高粘度和觸變性,并通過增加稀釋電解質(zhì)和水分來降低粘度和觸變性。
干燥性能
干燥性能是指高嶺土泥漿在干燥過程中的性能。包括干燥收縮、干燥強(qiáng)度和干燥靈敏度。
干燥收縮是指失水干燥后高嶺土泥的收縮。高嶺土泥一般為40-60℃至多不超過110℃溫度下脫水干燥。由于水分排放和顆粒距離縮短,樣品的長度和體積將收縮。干收縮分線收縮和體收縮以高嶺土泥漿干燥至恒重后長度和體積變化的百分比表示。高嶺土干線收縮一般為3-10%。粒度越細(xì),比表面積越大,可塑性越好,干收縮越大。由于混合水的不同,同一類型的高嶺土收縮也不同。在陶瓷工藝中,如果干收縮過大,坯體容易變形或開裂。
干燥強(qiáng)度是指干燥至恒重后的抗折強(qiáng)度。
干燥靈敏度是指坯體干燥時(shí)變形開裂的難度。靈敏度高,干燥過程中容易變形開裂。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(干燥靈敏度系數(shù)K<1)干燥更安全。
燒結(jié)性
燒結(jié)是指將形成的固體粉末高嶺土坯加熱到接近其熔點(diǎn)(一般超過1萬℃)當(dāng)物質(zhì)自發(fā)填充顆粒間隙時(shí),其密度性能。氣孔率降至最低值,密度達(dá)到最大值,稱為燒結(jié)狀態(tài),相應(yīng)溫度稱為燒結(jié)溫度。當(dāng)溫度繼續(xù)加熱時(shí),樣品中的液相繼續(xù)增加,樣品開始變形