高嶺土具有抵抗高溫不致熔化的能力。在高溫作業(yè)下發(fā)生軟化并開(kāi)始熔融時(shí)溫度稱耐火度。耐火度與高嶺土的化學(xué)組成有關(guān),純的高嶺土的耐火度一般在1700℃左右,當(dāng)水云母、長(zhǎng)石含量多,鉀、鈉、鐵含量高時(shí),耐火度降低,高嶺土的耐火度最低不小于1500℃。工業(yè)部門規(guī)定耐火材料的R2O含量小于1。
5—2%,F(xiàn)e2O3小于3%。高嶺土在加熱過(guò)程中的變化,是陶瓷燒成中確定燒成制度的基礎(chǔ)。陶瓷的燒成過(guò)程是從常溫加熱至燒成溫度(一般為1450℃以下),這期間高嶺土發(fā)生脫水、分解、析出新晶相等物理化學(xué)變化,較為復(fù)雜。一般認(rèn)為包括脫水與脫水后的產(chǎn)物繼續(xù)轉(zhuǎn)化兩個(gè)階段。
(1)脫水階段100~110℃濕存水(大氣吸附水)與自由水(吸濕水)的排除;110~400℃其他礦物雜質(zhì)帶入水的排除;400~450℃晶格水開(kāi)始緩慢排出;450~550℃晶格水快速排出;550~800℃脫水緩慢下來(lái),到800℃時(shí),排水近于停滯;800~1000℃殘余水排除完畢。
上述脫水過(guò)程隨高嶺土的結(jié)晶程度而異,結(jié)晶程度差、分散度大的,脫水溫度相應(yīng)降低一些。脫水過(guò)程中,自600℃開(kāi)始,高嶺石脫水變成偏高嶺石,其反應(yīng)式為:Al2O3·2SiO2·2H2OAl2O3·2SiO2+2H2O(高嶺石)(偏高嶺石)(2)脫水后的產(chǎn)物繼續(xù)轉(zhuǎn)化階段由925℃開(kāi)始,偏高嶺石轉(zhuǎn)化為鋁硅尖晶石新結(jié)構(gòu)物,其反應(yīng)式為:2(Al2O3·2SiO2)2Al2O3·3SiO2+SiO2(偏高嶺石)(鋁硅尖晶石)在1050~1100℃,鋁硅尖晶石新結(jié)構(gòu)物開(kāi)始轉(zhuǎn)化為莫來(lái)石,其反應(yīng)式為:3(2Al2O3·3SiO2)(鋁硅尖晶石)2(3Al2O3·2SiO2)+5SiO2(莫來(lái)石)(方石英)在1200~1400℃,莫來(lái)石晶體發(fā)育長(zhǎng)大。
隨著加熱過(guò)程中發(fā)生的這些變化,高嶺土的性能也相應(yīng)發(fā)生復(fù)雜的變化,特別是添加了其他物料后,影響變化就更大。首先,高嶺土的可塑性隨溫度升高,變化很大。當(dāng)加熱到100℃以上,失去吸附水后,其可塑性已受到極大破壞。而當(dāng)晶格水完全排出后,其可塑性就完全被破壞了,并且再也不能恢復(fù)。
其次,高嶺土對(duì)酸、堿原是穩(wěn)定的,加熱脫去晶格水后,變成易溶于酸或堿。這是由于高嶺石中的Al2O3、SiO2和H2O原先結(jié)合的很緊密,不易被酸、堿所侵蝕,隨著加熱溫度升高,脫去晶格水后,Al3+變?yōu)閹в胁伙柡玩I的裸離子,所以就容易與酸、堿發(fā)生作用了。
高嶺土在加熱過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生體積的膨脹與收縮。煅燒高嶺土是經(jīng)特殊加工處理的高嶺土,其中鐵和堿金屬的含量均較低。顯微分析和X射線分析結(jié)果指出,煅燒高嶺土主要為與無(wú)定形硅質(zhì)材料相結(jié)合的莫來(lái)石(3A12O3·2SiO2)。實(shí)際上,其中所含的氧化鋁96%都已轉(zhuǎn)變?yōu)槟獊?lái)石;鐵不僅含量低,而且是以氧化態(tài)存在,易與氧化鋁結(jié)合形成固溶體。
煅燒高嶺土的化學(xué)組成范圍見(jiàn)附表1。粒度范圍從5mm~2μm。附表1煅燒高嶺土的化學(xué)組成范圍煅燒高嶺土密度2。67。軟化點(diǎn)略高于1770℃。最初變形點(diǎn)為1750~1770℃。含有這種煅燒高嶺土的耐火材料具有突出的性能,即耐火度高和在負(fù)荷下能保持形狀;對(duì)于熔渣、玻璃、瓷釉或搪瓷熔塊耐侵蝕能力高;耐熱沖擊強(qiáng)度和機(jī)械強(qiáng)度高。
可用作耐熱沖擊坯體、承受還原氣氛的耐火材料、窯具、熱絕緣體、低膨脹坯體、可滲透的陶瓷制品、精密鑄造蠟?zāi)I咸字畦T模用的耐火材料、窯墻涂料等。