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      煤系高岭土的结构和性质

      来源: 2020-9-14 7:40:25??????点击:
      1、煤系高岭土结构


      高岭石是层状硅酸盐的一种,结构为二八面体(1:1),晶格间距为 7A,层状结构间不含水分子及其它离子,氢键是层间联结的主要价键[31]。其理想结构式为 A14[Si4010](0H)8,理论化学成分为 Si02 46.54%,A1203 39.50%,H20 13.96%。高岭石属于三斜晶系,结晶单体为假六方板状,也有部分呈书册状,如图 1-1 所示。高岭石结晶集合体大多呈现为蠕虫状及手风琴状,粒度介于 0.5~2nm 之间,少数蠕虫状集合体粒径可能达到毫米级别。


      高岭石晶体结构被破坏后,会产生两种不同类型的晶面:(001)晶面、(110)和(010)晶面。由于高岭土化学组分及结晶类型的特征,高岭石晶胞中普遍存在离子间(Al3+、Si4+、Fe2+、Mg2+、Fe3+)的类质同象替代,故而 (001)晶面上不可避免会有部分永久负电荷的存在。


      在高岭土中普遍存在如下几种结构:胶凝,粒度较细但极为致密;泥质,矿石中-10um 颗粒占绝大多数;含泥粉砂,砂在矿石中占到 25%~50%的比例;有机泥质,有机质如植物残体等存在于高岭石结构中;变余,含有凝灰及斑状变余结构的蚀变高岭土中。




      2、煤系高岭土性质


      基于矿石品质、含砂量、可塑性进行分类,高岭土包括煤系(硬质/软质)和砂质两大类。煤系高岭土,包括硬质和软质高岭土,开发应用通常需进行高温煅烧。煅烧高岭土,层状结构的高岭石已变为无定型状偏高岭石。二者的理化性质区别很大:


      (1)层状晶体变成无定形状晶体,表面-OH 被脱除,新形成的粉体多孔疏松;


      (2)结晶水脱除,Si-O 和 Al-O 键替代-OH 成为表面官能团和活性点;


      (3)酸度增加,煅烧土 pH 值从 6~7 降为 5.6~6.1 之间;


      (4)绝缘性能增强,高岭土煅烧经煅烧绝缘性能提高,并且低温煅烧(700℃)提升幅度较大。


      硬质高岭土硬度较大,块状时不具有可塑性,粉碎、细磨后才具有可塑性:软质高岭土质软,砂质含量通常小于 50%,可塑性强。高岭石无论硬质或软质,表面零电点 (PZC)?;境忠恢?,其表面 Zeta电位与 pH 值函数关系及变化规律也几乎相同。在胡岳华和 Changmiao Liu 等关于高岭土表面电位及可浮性的研究中,均表明 “在不同的 pH 值条件下,硬质高岭土具有比软质高岭土更低的Zeta 电位、更低的结晶有序度、更弱的药剂作用、更差的可浮性” 。硬质高岭土和软质高岭土都归属于煤系高岭土大类,和其他来源的高岭土不同,煤系高岭土成分单一且稳定。
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