黏土

詞目：黏土

拼音：nián tǔ

注音： ㄋㄧㄢˊ ㄊㄨˇ

解釋：有黏性的泥土。

例句：《書·禹貢》“厥土赤埴墳” 孔 傳“土黏曰埴” 唐 孔穎達(dá) 疏：“《考工記》用土為瓦，謂之塼埴之工，是埴為黏土，故土黏曰埴?！?/p>

黏土(英語：clay)，又作粘土，是顆粒非常小的（<2μm）可塑的硅鋁酸鹽。除了鋁外，黏土還包含少量鎂、鐵、鈉、鉀和鈣，是一種重要的礦物原料。

黏土一般由硅鋁酸鹽礦物在地球表面風(fēng)化后形成。但是有些成巖作用也會產(chǎn)生黏土。在這些過程中黏土的出現(xiàn)可以作為成巖作用進(jìn)展的指示。

黏土是一種重要的礦物原料。由多種水合硅酸鹽和一定量的氧化鋁、堿金屬氧化物和堿土金屬氧化物組成，并含有石英、長石、云母及硫酸鹽、硫化物、碳酸鹽等雜質(zhì)。

黏土礦物細(xì)小，常在膠體尺寸范圍內(nèi)，呈晶體或非晶體，大多數(shù)是片狀，少數(shù)為管狀、棒狀。

黏土礦物用水濕潤后具有可塑性，在較小壓力下可以變形并能長久保持原狀，而且比表面積大，顆粒上帶有負(fù)電性，因此有很好的物理吸附性和表面化學(xué)活性，具有與其他陽離子交換的能力。

一些粘土礦物的礦物有：

高嶺石：

石脂：

蒙脫石：

蛭石：

伊利石：

水鋁英石：Al2O3.SiO2.2,5H2O //

粘土一般由硅酸鹽礦物在地球表面風(fēng)化后形成。一般在原地風(fēng)化，顆粒較大而成分接近原來的石塊的，稱為原生黏土或一次黏土。這種黏土的成分主要為氧化硅與氧化鋁，色白而耐火，為配制瓷土之主要原料。

而黏土再繼續(xù)風(fēng)化而變幼，再經(jīng)流水及風(fēng)力遷移，而在下游形成一層厚厚的黏土，稱為次生黏土或二次黏土。這種黏土因受污染，含金屬氧化物較多，色深而耐火度較低。因黏性及可塑性佳，為配制陶土之主要原料。

高嶺土是以高嶺石亞族礦物為主要成分的軟質(zhì)黏土。主要由高嶺石礦物組成。自然界中,組成高嶺土的礦物有黏土礦物和非黏土礦物兩類。顏色為白色,最高白度大于95%,硬度為1~4。

黏土

黏土是一類層狀硅酸鹽，層片由硅氧四面體和鋁氧八面體組成。

按其結(jié)構(gòu)分為以下四類：

·高嶺石族（The Kaolinite Group），1:1型。

·蒙脫石族（The Montmorillonite/Smectite Group），2:1型。

·伊利石族（The Illite (or The Clay-mica) Group），2:1型。

·綠泥石族（The Chlorite Group），2:1:1型。

按性質(zhì)和用途可分為陶瓷黏土、耐火黏土、磚瓦黏土和水泥黏土。硬質(zhì)黏土常呈塊狀或板片狀，一般在水中不浸散，耐火度較高，為耐火制品的主要原料。耐火黏土中的硬質(zhì)黏土用于制作高爐耐火材料，煉鐵爐、熱風(fēng)爐、盛鋼桶的襯磚、塞頭磚。在陶瓷工業(yè)中，硬質(zhì)黏土和半硬質(zhì)黏土可以作為制造日用陶瓷、建筑瓷和工業(yè)瓷的原材料。

紙類

國內(nèi)也稱“紙漿黏土”。成分包括紙漿，膠質(zhì)，長石和纖維等。無需燒烤，干燥后的質(zhì)感介于陶土和石膏之間，不會摔碎，可永久保存不變形。既可雕刻，又可附著于各種物體粘貼、塑形，和石材、木材、玻璃都能很好搭配，應(yīng)用十分廣泛。普通的紙黏土為白色，干后可著顏色，水性和油性的顏料均可，如水彩、壓克力、油彩，并且無毒無味。

隨著工藝的發(fā)展，紙黏土更加細(xì)膩、質(zhì)輕、黏度更高，可以制作比較精細(xì)的工藝品，而且出現(xiàn)了彩色紙黏土。這種黏土在國外某些國家從20世紀(jì)70年代已經(jīng)普及，通常是兒童雕塑課堂使用的材料。成為了流行的手工捏塑材料，許多創(chuàng)造的作品成為時尚的裝飾，已經(jīng)融入日常生活。

黏土油類

油粘土一般是在作品完成后輔助使用的，比如說做粘土花盆景上盆時候，只需取出適量粘土放入盆中，將作品插上，目的使作品能穩(wěn)固。油粘土的特性是： 軟/硬油泥即使暴露于空氣中，都不會變硬的，一般情況下只需按自己的喜好選擇軟油泥或硬油泥便可。

黏土樹脂類

樹脂粘土有兩種，一種是面包花（面粉粘土）。面包花起源于拉丁美洲的一種說法，當(dāng)?shù)厝擞贸允５拿姘樾?，收集起來，烘干磨成粉，加入白膠漿，制成“面粉粘土”?？墒怯眠@種面粉粘土延展性不夠，也不夠結(jié)實，造出的作品在風(fēng)干后，很容易碎裂，不能長久擺放。后來這種樸素的手藝傳至日本，日本人將它改良，加入防腐劑及其他化學(xué)品，制成面粉粘土。這種面粉粘土本身是半透明色，性質(zhì)柔軟，可延展至很薄又不會裂開，即使干燥后也能保持彈性，可自由的做出纖細(xì)作品。它可塑性高，質(zhì)感強(qiáng)烈，用法簡單，可使用油畫顏料、丙稀顏料來調(diào)校色彩，然后塑造出心目中形象，自然風(fēng)干就成了。制成的作品能保持不變的形態(tài)，可用于花、小動物 、公仔、飾件等多種作品的制作。用此粘土最適合是做花，能夠伸展至很薄，做出很輕巧自然的感覺，但做出來的作品，比較啞色，作品干后必須在表面薄薄的掃上油彩以增加它的美感及立體感。

還有一種樹脂粘土取出時非常硬，還十分細(xì)碎，但加入顏色后，會越搓越柔軟，做出來的作品干燥后非常堅硬，適合做一些迷你器皿，如碗、碟、花盆。

黏土其它類

石粉類

質(zhì)地細(xì)膩，延展性好，干后有強(qiáng)度，有石的質(zhì)感。易塑、易雕。最適合人形及壁飾的制作。

木質(zhì)類

以天然木制成，干后成硬質(zhì)地，可雕刻出尖銳形狀，適合木質(zhì)風(fēng)格制品。

布類

液體狀粘土，細(xì)膩、輕柔。極適合搭配各種布料使用。在完成的作品表面再以布粘土處理過，更有截然不同的效果。

銀類

又稱純銀粘土，可廣泛用于DIY手工與珠寶、陶土、金屬結(jié)合，可以輕松燒制出各種形狀的個性時尚美麗的純銀飾品和純銀禮品。

土黏土種類一覽表

黏土的化學(xué)組成、礦物組成和顆粒組成決定著黏土的工藝性能：

可塑性

黏土與適量的水混合后形成泥團(tuán)，在外力的作用下，泥團(tuán)發(fā)生變形但不開裂，外力散去后，仍能保持原有形狀不變，黏土的這種性質(zhì)稱為可塑性。

結(jié)合性

黏土的結(jié)合性是指黏土結(jié)合非塑性原料而形成良好的可塑泥團(tuán)并且有一定的干燥強(qiáng)度的能力。黏土的結(jié)合性對于半成口的干燥、修坯和上釉存在著重要的影響。黏土垢結(jié)合性由其結(jié)合瘠性料的結(jié)合力的大小所決定的，而結(jié)合力的大小又和黏土礦物的種類、結(jié)構(gòu)等因素相關(guān)。一般來講，可塑性強(qiáng)的黏土，其結(jié)合力也大。

觸變性

黏土泥漿或可塑泥團(tuán)受到振動或攪拌時，黏度會降低，而其流動性則會增加，靜止后逐漸恢復(fù)原狀。此外，泥漿放置一段時間后，在保持原水分不變的條件下也會出現(xiàn)變稠和固化的現(xiàn)象。黏土的這種性質(zhì)稱為觸變性。

收縮

黏土泥料在一定溫度下干燥時，由于顆粒間水分的排出，顆粒之間相互靠攏以及顆粒間距縮短而引起的體積收縮，稱為干燥收縮。干燥后的黏土泥料經(jīng)過高溫煅燒時，由于發(fā)生諸如脫水作用、分解作用、莫來石的生成、石英的晶型轉(zhuǎn)化、易熔雜質(zhì)的轉(zhuǎn)化以及各類熔融物填充質(zhì)點間空隙等一系列物理化學(xué)變化，使得黏土泥料進(jìn)一步收縮，稱為燒成收縮。成型黏土樣品經(jīng)過干燥和煅燒后的尺寸總變化稱為總收縮。

燒結(jié)

黏土是由多種礦物混合而成的，沒有固定的熔點，而是在一定的溫度范圍內(nèi)逐漸軟化。

當(dāng)黏土在加熱煅燒的過程中，到達(dá)一定溫度（800℃~900℃）后，繼續(xù)升高溫度時，黏土中低共熔物質(zhì)開始熔化，液相出現(xiàn)并逐漸增加，填充在固體顆粒之間，由于液相表面張力的作用，使得未熔顆粒進(jìn)一步靠攏，引起體積急劇的收縮，氣孔率下降，密度提高，這種對應(yīng)體積開始急劇變化時的溫度稱為開始燒結(jié)溫度。

當(dāng)溫度繼續(xù)升高時，收縮將不斷增大至最大值，氣孔率降至最小值，密度達(dá)到最大值，黏土完全燒結(jié)，此時對應(yīng)的溫度稱為燒結(jié)溫度。

黏土礦廣泛分布于世界各地的巖石和土壤中。世界膨潤土礦資源為 1.3Gt以上，主要分布于美國和加拿大。高嶺土礦儲量約 1.6Gt，主要分布于中國、美國、俄羅斯、墨西哥、西班牙等國。中國是高嶺土資源十分豐富的國家，礦質(zhì)優(yōu)良、成因類型齊全，主要產(chǎn)地有江蘇蘇州、湖北均縣、四川敘永縣等地。活性白土主要產(chǎn)于美國和加拿大。

造陶瓷

工業(yè)用粘土礦有高嶺土、膨潤土（主要組成為蒙脫石）、活性白土（組成不定）等。高嶺土最早由中國在江西高嶺村開采，用來制造陶瓷。膨潤土于1888年在美懷俄明州開始開采，活性白土于1906年在美國得克薩斯州首次開采。

制水泥

與石灰?guī)r混合后制水泥

用途

在工業(yè)、模型制造和藝術(shù)中做模型。藝術(shù)家使用黏土制做模型，但也適用黏土直接塑造藝術(shù)品

在飲水加工和其它化學(xué)工藝中作為離子交換器

高嶺石是瓷器的原料

高嶺石還可以使紙的表面特別光滑和吸收墨水

陶粒在建筑業(yè)中作為隔離層以及在無土栽培中使用

密封垃圾填埋場

密封垃圾堆填區(qū)

在顏料工業(yè)和醫(yī)藥工業(yè)中作填補(bǔ)物

在催化劑中使用

高液土

在工程中判別高液限土的3個指標(biāo)為：小于0.074mm的顆粒含量大于50%、液限大于50%，塑性指數(shù)大于26的土。邊坡工程對具有膨脹性的高液限土設(shè)計思路基本是參考膨脹土進(jìn)行的，除了具有遇水膨脹、失水收縮的特征外，更主要的特征是高液限土壓實性差，經(jīng)過壓實后的土的壓縮性仍然較大，且有明顯的應(yīng)變軟化。很多邊坡工程失去效用，都是由于不能認(rèn)清楚高液限土的本質(zhì)特征而引起的。

高液限土

高液限土通常含有大量的蒙脫石、伊利石、高嶺石等黏土成分。其中蒙脫石是由顆粒極細(xì)的含水鋁硅酸鹽構(gòu)成的礦物，其晶格單元由兩層硅氧四面體層夾一層氧化鋁八面體層構(gòu)成，層間聯(lián)接依靠范得華力，較弱，水分子容易進(jìn)入晶胞之間，增大晶胞距離，脫水后，又產(chǎn)生相應(yīng)的收縮，其液限變化范圍可達(dá)到140～710%，塑限范圍為50～100%；在晶格之間，由于同晶置換作用，使蒙脫石具有很強(qiáng)的吸附能力，大量的Na 、Ca2 填充進(jìn)來，產(chǎn)生雙電層效應(yīng)，導(dǎo)致粒間的膨脹。相似的，伊利石也具有2：1的三層晶體結(jié)構(gòu)，但其吸附的陽離子主要為Na 、K ，晶格間連接力較強(qiáng)，水分子不容易進(jìn)入，所以伊利石親水性、脹縮性不如蒙脫石，其液限變化范圍為80～120%，塑限為45～60%.伊利石屬于較不穩(wěn)定的中間產(chǎn)物，性質(zhì)介于蒙脫石和高嶺石之間，并隨著層間K 含量的逐漸減少，而接近于蒙脫石。高嶺石的結(jié)構(gòu)單元是由一層鋁氫氧晶片和一層硅氧晶片組成的晶胞。晶胞之間的聯(lián)結(jié)是氧原子與氫氧基之間的氫鍵，聯(lián)結(jié)力較強(qiáng)，晶胞之間的距離不易改變，水分子不能進(jìn)入，親水性及膨脹性較前兩種礦物成分。 　高液限土的工程性質(zhì)與其母巖成份、含水量、密實度、外荷載大小及作用方式、其他物理化學(xué)作用等都有關(guān)系。根據(jù)大量工程實踐可知：高液限土透水性較差；干硬時強(qiáng)度高，堅硬不易挖掘， 不易壓實；毛細(xì)現(xiàn)象明顯，吸水后能長時間保持水分，故吸水后承載力小、穩(wěn)定性差；具有較大的可塑性、弱膨脹性和粘性。

（一）礦物組成

為便于研究黏土的礦物組成，根據(jù)其性質(zhì)和數(shù)量可分成兩大類，即黏土礦物和雜質(zhì)礦物。

黏土礦物的種類和性質(zhì)已如前所述，主要為高嶺石類、蒙脫石類和伊利石類，以及較少見的水鋁英石等。

除此之外，在黏土形成過程中，常由于巖石風(fēng)化未完全，或由于其它因素而混入一些非黏土礦物和有機(jī)物質(zhì)，這些物質(zhì)我們統(tǒng)稱為雜質(zhì)礦物。雜質(zhì)礦物通常以細(xì)小晶粒極其集合體分散于黏土中，常會影響甚至決定黏土的工藝性能。

雜質(zhì)礦物的類別及其影響：

1）石英和母巖殘渣。這些雜質(zhì)一般以較粗顆粒混在黏土中，對黏土的可塑性和干燥后強(qiáng)度產(chǎn)生很大影響。工廠多采用淘洗法除去粗顆粒雜質(zhì)。

2）碳酸鹽及硫酸鹽類。細(xì)顆粒的碳酸鹽分布在黏土中對其影響不大，碳酸鹽在高溫下可分解出CaO、MgO，起熔劑作用，能降低陶瓷的燒成溫度。較多的硫酸鹽在氧化氣氛中容易引起坯泡。

3）鐵和鈦的化合物。這類雜質(zhì)礦物能使坯體呈色，降低黏土的耐火度，也會嚴(yán)重影響制品的介電性能、化學(xué)穩(wěn)定性等。

4）有機(jī)雜質(zhì)。黏土中存在少量的有機(jī)雜質(zhì)，可以增加黏土的可塑性和泥漿的流動性，但有機(jī)物質(zhì)過多時也可能會造成瓷器表面起泡與針孔。

（二）化學(xué)組成

由于黏土中的主要黏土礦物都是含水的鋁硅酸鹽。此外，還有少量的堿金屬氧化物以及堿土金屬氧化物等。

一般黏土原料的化學(xué)分析如包括以上九個項目，即已滿足生產(chǎn)上的參考需要。

（三）顆粒組成

是指黏土中含有不同大小顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

為什么黏土中的細(xì)顆粒愈多愈好？由于細(xì)顆粒的比表面積大，其表面能也大，因此黏土中的細(xì)顆粒愈多時，則其可塑性愈強(qiáng)，干燥收縮大，干后強(qiáng)度高，在燒成時也易于燒結(jié)，燒后的氣孔率也小，有利于成品的力學(xué)強(qiáng)度、白度和半透明度的提高。

此外，黏土的顆粒形狀和結(jié)晶程度也會影響其工藝性質(zhì)。片狀結(jié)構(gòu)比桿狀結(jié)構(gòu)的顆粒堆積致密，塑性大、強(qiáng)度高；結(jié)晶程度差的顆?？伤苄砸泊蟆?

測定黏土原料顆粒大小的方法很多，有用顯微鏡、水簸法、渾濁計法、吸附法等。最簡單和最普通的方法是篩分析（0.06mm以上）與沉降法（1~50um）。

黏土的化學(xué)組成、礦物組成和顆粒組成決定著黏土的工藝性能：

黏土壤土可塑性

黏土與適量的水混合后形成泥團(tuán)，在外力的作用下，泥團(tuán)發(fā)生變形但不開裂，外力散去后，仍能保持原有形狀不變，黏土的這種性質(zhì)稱為可塑性。

黏土壤土結(jié)合性

黏土的結(jié)合性是指黏土結(jié)合非塑性原料而形成良好的可塑泥團(tuán)并且有一定的干燥強(qiáng)度的能力。黏土的結(jié)合性對于半成口的干燥、修坯和上釉存在著重要的影響。黏土垢結(jié)合性由其結(jié)合瘠性料的結(jié)合力的大小所決定的，而結(jié)合力的大小又和黏土礦物的種類、結(jié)構(gòu)等因素相關(guān)。一般來講，可塑性強(qiáng)的黏土，其結(jié)合力也大。

黏土壤土觸變性

黏土泥漿或可塑泥團(tuán)受到振動或攪拌時，黏度會降低，而其流動性則會增加，靜止后逐漸恢復(fù)原狀。此外，泥漿放置一段時間后，在保持原水分不變的條件下也會出現(xiàn)變稠和固化的現(xiàn)象。黏土的這種性質(zhì)稱為觸變性。

黏土壤土收縮

黏土泥料在一定溫度下干燥時，由于顆粒間水分的排出，顆粒之間相互靠攏以及顆粒間距縮短而引起的體積收縮，稱為干燥收縮。干燥后的黏土泥料經(jīng)過高溫煅燒時，由于發(fā)生諸如脫水作用、分解作用、莫來石的生成、石英的晶型轉(zhuǎn)化、易熔雜質(zhì)的轉(zhuǎn)化以及各類熔融物填充質(zhì)點間空隙等一系列物理化學(xué)變化，使得黏土泥料進(jìn)一步收縮，稱為燒成收縮。成型黏土樣品經(jīng)過干燥和煅燒后的尺寸總變化稱為總收縮。

黏土壤土燒結(jié)

黏土是由多種礦物混合而成的，沒有固定的熔點，而是在一定的溫度范圍內(nèi)逐漸軟化。

當(dāng)黏土在加熱煅燒的過程中，到達(dá)一定溫度（800℃~900℃）后，繼續(xù)升高溫度時，黏土中低共熔物質(zhì)開始熔化，液相出現(xiàn)并逐漸增加，填充在固體顆粒之間，由于液相表面張力的作用，使得未熔顆粒進(jìn)一步靠攏，引起體積急劇的收縮，氣孔率下降，密度提高，這種對應(yīng)體積開始急劇變化時的溫度稱為開始燒結(jié)溫度。

當(dāng)溫度繼續(xù)升高時，收縮將不斷增大至最大值，氣孔率降至最小值，密度達(dá)到最大值，黏土完全燒結(jié)，此時對應(yīng)的溫度稱為燒結(jié)溫度。

（一）黏土的成因

黏土是由富含長石等鋁硅酸鹽礦物的巖石經(jīng)過風(fēng)化作用或熱液蝕變作用而形成的。這類經(jīng)風(fēng)化或蝕變作用而生成黏土的巖石統(tǒng)稱為黏土的母巖。

母巖經(jīng)風(fēng)化作用而形成的黏土產(chǎn)于地表或不太深的風(fēng)化殼以下；母巖經(jīng)熱液蝕變作用而形成的黏土常產(chǎn)于地殼較深處。

風(fēng)化作用類型有：1）機(jī)械的（物理的）；2）化學(xué)的；3）生物的。

熱液蝕變型：高溫巖漿冷凝結(jié)晶后，殘余巖漿中含有大量的揮發(fā)分及水，溫度進(jìn)一步降低時，水分則以液態(tài)存在，但其中溶有大量其它化合物。當(dāng)這種熱液（水）作用于母巖時，會形成黏土礦床，這就稱為熱液蝕變型黏土礦，如衡陽界牌土。

（二）黏土的分類

1、按成因分類

1）原生黏土：又稱一次黏土，殘留黏土，是母巖風(fēng)化崩解在原地殘留下來的黏土。特點：顆粒較粗，可塑性較差，耐火度高。

2）次生黏土：又稱二次黏土，沉積黏土，是由風(fēng)化形成的黏土，經(jīng)雨水河流的沖刷及有時外加風(fēng)力的作用，遷移至盆地或其他地勢較低處沉積下來，而形成黏土層。特點：顆粒較細(xì)，可塑性較好，耐火度差 。

2、按可塑性分類

1）高可塑性黏土：軟質(zhì)黏土。其分散度大，多呈疏松狀。如粘性土、膨潤土、木節(jié)土等。

2）低可塑性黏土：硬質(zhì)黏土。其分散度小，多呈致密塊狀。如葉蠟石、焦寶石、瓷石等。

3、按耐火度分類

1）耐火黏土：一般耐火黏土的耐火度在1580℃ 以上，較純，含雜質(zhì)較少。

2）難熔黏土：其耐火度在1350~1580℃ ，含易熔雜質(zhì)在10~15%。

3）易熔黏土：其耐火度在1380℃ 以下，含有大量的雜質(zhì)。

4、按化學(xué)組成分類

1）富鋁黏土 ；2）貧鋁黏土。

（三）黏土的主要礦物類型

黏土礦物主要為高嶺石類（包括高嶺石、多水高嶺石等）、蒙脫石類（包括蒙脫石、葉蠟石等）和伊利石類（也稱水云母）等等。

1、高嶺石類

因首先在江西景德鎮(zhèn)東部的高嶺村山頭發(fā)現(xiàn)，故國際上都把這種制瓷黏土稱為高嶺(Kaolin)土，其主要礦物成分是高嶺石(Kaolinite)和多水高嶺石。

屬于高嶺石類的黏土礦物還有地(迪)開石(Dickite)、珍珠陶土(Nacrite)和多水高嶺石(埃洛石Hallysite，又稱敘永石，為我國四川敘永縣以盛產(chǎn)這種礦物為主的黏土而得名)等。

2、蒙脫石類

概述：蒙脫石（Montmorillonite）也是一種常見的黏土礦物，以蒙脫石為主要組成礦物的黏土稱為膨潤土（bentonite），一般呈白色、灰白色、粉紅色或淡黃色，被雜質(zhì)污染時呈現(xiàn)其它顏色，其晶粒呈不規(guī)則細(xì)粒狀或鱗片狀。

特性：1）吸濕膨脹性：吸水后體積可膨脹20-30倍；2）離子交換性：在水中呈懸浮和凝膠狀，具有良好的陽離子交換特性。

3、伊利石類

伊利石是白云母經(jīng)強(qiáng)烈的化學(xué)風(fēng)化作用而轉(zhuǎn)變?yōu)槊擅撌蚋邘X石過程中的中間產(chǎn)物。

組成成分與白云母相似。

4、水鋁英石

是一種非晶質(zhì)的含水硅酸鋁，它的結(jié)構(gòu)可能是由硅氧四面體和金屬離子配位八面體任意排列而成，沒有任何對稱性。

它與其它黏土礦物的區(qū)別是它能在鹽酸中溶解。而其它結(jié)晶質(zhì)的黏土礦物不溶解于鹽酸，但溶解于硫酸。

它在自然界中并不常見，往往少量地包含在其它黏土中。