黏土矿物材料的结构与性能

黏土矿物材料含义：

黏土矿物通常是指构成沉积岩、页岩和土壤的，呈细分散状态的（粒度＜2m），含水的层状硅酸盐矿物或层链状硅酸盐矿物及含水的非晶质硅酸盐矿物的总称。

（1）高岭土

高岭石族矿物包括高岭石、迪开石、埃洛石和珍珠陶土，均为单斜晶系，同属1:1型二八面体的层状硅酸盐，结构单元层完全相同，主要区别在于单元层间的堆叠方式不同。

1）化学组成与晶体结构

a 化学组成：

高岭石、迪开石、珍珠陶土的化学式为Al4[Si4O10](OH)8，埃洛石，又称为多水高岭石，其化学式为Al4[Si4O10](OH)8·4H2O，常见少量的Mg、Fe、Cr、Cu等代替八面体中的Al，Fe代替四面体中的Si，但数量极少。常含有少量的Ti和碱金属元素。

b 晶体结构:

高岭石矿物主要的区别是层堆垛的特点、层间以及晶体延伸的几何形态不同，从而构成了不同的矿物种或变种。

c 主要结构特征

高岭石、滑单元层结构、1:1型的二八面体、层状硅酸盐矿物

埃洛石、层间含水分子、四层与八层堆垛、形成管状结构

迪开石、六角板状、单斜层结构、两层重复结构

珍珠陶土、单斜晶系、假六方形、片状晶体

d 晶体形态

高岭石多呈隐晶质致密块状或土状集合体。集合体通常为片状、鳞片状、书状（风琴状）及放射状等。

埃洛石通常呈致密块状或土状，在电子显微镜下可见晶体呈直的或弯曲的管状形态。

迪开石矿物无色透明或白色结晶，有蜡样光泽，硬度1～3，主要呈块状。

2）物化性质-基本物性：

a 颜色：白色或近于白色，最高白度大于95％；

b 硬度：软质高岭土硬度一般为1～2，有时达3～4；

c 光泽：集合体光泽暗淡或呈蜡状光泽；

d 密度：2.60～2.63g／cm3；

e 形状：结土状、致密块状；

f 干燥具吸水性，湿态具可塑性，加水不膨胀。

3）物化性质-其他性质：

a 白度：分自然白度和煅烧后的白度；

b 粒度：分自然粒度和加工粒度；

c 黏性和触变性：高岭土的细度越小，可塑性越大，达到一定稠度所需要的水越多。

d 耐火性：纯的高岭土的耐火度一般在1700℃左右。

e 吸附性：高岭土具有较大的比表面积和吸附容量，吸附性能良好。

f 化学性质：高岭土具有强的耐酸性能，但其耐碱性能差。

（2）蒙脱石

1）化学组成与晶体结构

化学成分：

在四面体中，Si除了可被Al代替外，还有Fe、Ti等。在八面体中，Al可被Mg代替，也可以被Fe、Zn、Ni、Li、Cr等代替。二价阳离子Mg2＋、Fe2 等代替Al3＋是产生层间电荷的主要原因。

晶体结构：

蒙脱石的晶体结构与叶蜡石、滑石的晶体结构相似，均为2：1型层状结构。主要特征在于四面体中的Si可被Al代替，且一般不超过15%，八面体中的Al可被Mg、Fe、Zn、Ni、Cr等代替，置换结果都会引起电荷不平衡。蒙脱石结构层之间的层间域能吸附水分子和有机分子。

2）物化性质

蒙脱石的形态、成分和结构特点决定了它的优良吸附性、阳离子交换性、分散悬浮性、可塑性、黏结性等性质。