煤系高岭土的结构和性质

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Si0246.54%，A120339.50%，H2013.96%。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 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。

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