石灰質黏土

關于水泥原料，視其所含石灰與黏土質成分之定量比例，一般有下表所列之分類：

石灰石含有沙土，黏土質及氧化鐵之混合物者為泥灰土。泥灰土構成石灰石及黏土間之過渡物質。泥灰土之分布頗廣，故亦往往使用為制造水泥之原料。

就地質學而論，泥灰土乃水成巖，由于同時沉淀碳酸鈣及黏土質而構成。泥灰土之硬度低于石灰石；其黏土質內容越高，硬度越低。泥灰土有時含有瀝青成分。泥灰土之顏色視所含黏土質而異，由黃色乃至灰黑色。泥灰土乃制造水泥之優(yōu)等原料，因所含石灰及黏土質已成均質狀態(tài)之故。石灰質泥灰土，其化學成分與卜特蘭水泥混合生料相等者，即直接用以制造所謂天然水泥；惟此種原料之礦床殊不多見。

（一）礦物組成

為便于研究黏土的礦物組成，根據其性質和數量可分成兩大類，即黏土礦物和雜質礦物。

黏土礦物的種類和性質已如前所述，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，常由于巖石風化未完全，或由于其它因素而混入一些非黏土礦物和有機物質，這些物質我們統(tǒng)稱為雜質礦物。雜質礦物通常以細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。

雜質礦物的類別及其影響：

1）石英和母巖殘渣。這些雜質一般以較粗顆?；煸陴ね林?，對黏土的可塑性和干燥后強度產生很大影響。工廠多采用淘洗法除去粗顆粒雜質。

2）碳酸鹽及硫酸鹽類。細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。這類雜質礦物能使坯體呈色，降低黏土的耐火度，也會嚴重影響制品的介電性能、化學穩(wěn)定性等。

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

（二）化學組成

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分析如包括以上九個項目，即已滿足生產上的參考需要。

（三）顆粒組成

是指黏土中含有不同大小顆粒的質量分數。

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

此外，黏土的顆粒形狀和結晶程度也會影響其工藝性質。片狀結構比桿狀結構的顆粒堆積致密，塑性大、強度高；結晶程度差的顆?？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，在外力的作用下，泥團發(fā)生變形但不開裂，外力散去后，仍能保持原有形狀不變，黏土的這種性質稱為可塑性。

黏土壤土結合性

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

黏土壤土觸變性

黏土泥漿或可塑泥團受到振動或攪拌時，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變稠和固化的現象。黏土的這種性質稱為觸變性。

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、石英的晶型轉化、易熔雜質的轉化以及各類熔融物填充質點間空隙等一系列物理化學變化，使得黏土泥料進一步收縮，稱為燒成收縮。成型黏土樣品經過干燥和煅燒后的尺寸總變化稱為總收縮。

黏土壤土燒結

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逐漸軟化。

當黏土在加熱煅燒的過程中，到達一定溫度（800℃~900℃）后，繼續(xù)升高溫度時，黏土中低共熔物質開始熔化，液相出現并逐漸增加，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，這種對應體積開始急劇變化時的溫度稱為開始燒結溫度。

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

（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過風化作用或熱液蝕變作用而形成的。這類經風化或蝕變作用而生成黏土的巖石統(tǒng)稱為黏土的母巖。

母巖經風化作用而形成的黏土產于地表或不太深的風化殼以下；母巖經熱液蝕變作用而形成的黏土常產于地殼較深處。

風化作用類型有：1）機械的（物理的）；2）化學的；3）生物的。

熱液蝕變型：高溫巖漿冷凝結晶后，殘余巖漿中含有大量的揮發(fā)分及水，溫度進一步降低時，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，是由風化形成的黏土，經雨水河流的沖刷及有時外加風力的作用，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，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，含雜質較少。

2）難熔黏土：其耐火度在1350~1580℃ ，含易熔雜質在10~15%。

3）易熔黏土：其耐火度在1380℃ 以下，含有大量的雜質。

4、按化學組成分類

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，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，被雜質污染時呈現其它顏色，其晶粒呈不規(guī)則細粒狀或鱗片狀。

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

伊利石是白云母經強烈的化學風化作用而轉變?yōu)槊擅撌蚋邘X石過程中的中間產物。

組成成分與白云母相似。

4、水鋁英石

是一種非晶質的含水硅酸鋁，它的結構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。而其它結晶質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。