高岭土结构在煅烧过程中的变化

高岭土构造在煅烧过程中的变化脱羟、脱水反响是高岭土煅烧过程中发生的主要化学变化。以上全部特征可以说明，从低温到高温煅烧的过程中，高岭土晶相发生变化，依次为高岭土、偏高岭土和含尖晶石的高岭土。对煅烧高岭土的晶体构造、化学活性的变化、热力学特征以及煅烧后高岭土理化性能的变化进展争论测试，结果说明，高岭土的S0大量分解，煅烧后高岭土中S0含量降低，煅烧4 3温度在500550构遭到比较严峻的破坏。650℃时，高岭土特征衍射峰几乎全部消逝，高岭土构造遭到完全破坏。煅烧温度在750℃．950℃之间时，高岭土开头转变为无定型的偏高岭土。从低温到高究觉察，煅烧到550℃时，高岭土脱羟化，脱羟化后的高岭土活性强，更易与有机硅烷反响，550℃煅烧高岭土理化性能优越，符合进一步改性的需求。高岭土的差热热重分析如图4—3所示。分析DTA曲线可知：在100℃、150℃、200℃均消灭小的吸热谷，这都可以归因于高岭土脱水。其中，煅烧温度为80℃时，高岭土脱去外表吸附水；煅烧温度到达150℃时，内层吸附水脱出，这些吸附水未与高岭土结合成键，故而简洁脱出；温度连续上升到达200℃以上时，高岭土层间TG曲线也可以反映相应的失重状况，失重状况与吸热状况根本全都。从400℃．600℃，DTA曲线显示出显著地吸热谷，TG也曲线急剧下降，变化显著，高岭土失重量到达20坏。这说明高岭土内部构造水的含量远远大于吸附水，在图4．2的红外谱图变化中也有相像反映。在此温度区间，由于构造水的完全脱出，高岭土也发生很大程度的相变，因此吸热最为明显。530℃以后，TGDTAXRD测试结果全都。当温度大于850℃时，晶体构造显示已经开头转变为偏高岭土。当温度大于1000℃时，DTA曲线显示出一个显著的放热峰，这说明的晶相生成。煅烧温度小于450450℃．9501050℃时，片状和管状构造全部消逝，呈现出颗粒团聚状态。由图4—4可知，不同煅烧温度高岭土pH值也发生很大变化，温度小于200℃时，煅烧高岭土比原始高岭土的pH值小，这是由于煅烧土对水中游离OH．吸附力量更强，因此释放更多H+。经低温煅烧处理后，高岭土外表的吸附水脱除，大局部硅羟基已经失去，放入水中必需吸附更多的OH．以恢复电荷平衡，因此导致水体中pH值下降。煅烧温度在200℃~400℃时，煅烧处理的高岭土比原始高岭土pH值大，这是由于煅烧温度上升后，高岭土内层吸附水脱出，硅氧四周体和铝氧八面体共同作用使插层水分子脱出，放入手中水，体系pH值反而增高。600℃以后，高岭土结晶水完全脱出，体系pH值降低，直到1050℃基本保持稳定。比外表积的变化是衡量煅烧高岭土效果的最重要参数之一。比外表积越大，吸附力量也越强。如图4．5所示，煅烧温度小于200℃时，比外表积变化呈直线上升的趋势，从79m2儋增加到112．8m2儋，这种状况的产生是由于外表吸附水的脱出导致的。煅烧温度在200℃～400℃时，高岭土内部插层水的失去使比外表积降低，吸附力量减弱。400℃．600℃外表积变化曲线呈上升趋势，这是由640假设仅仅出于扩大高岭土比外表积的目的，最适宜煅烧温度为180℃。在煅烧过程中，高岭土脱水后，假设温度进一步上升，还要连续发生分解，产生物相变化，并析出的晶相。因此，不同煅烧程度，所得的产品品质性能和用途也不一样。4．4．2高岭土煅烧过程的行为变化特征高岭土矿物在煅烧过程中的行为很简单，本章主要对高岭土矿物的煅烧温度区间的行为做描述。低温除湿阶段(也称焙干、烘干或预热阶段)的行为低温(通常小于110℃)是此阶段的主要特征，在此温度下，矿物裂隙内含的自由水，大多数吸附水以及少量层间水开头渐渐渗出。由于此阶段温度低，高岭土矿物本身一般不会发生物理和化学变化。由于矿物原料中上述几种水的脱失和蒸发逸散，由于矿物中水脱出、蒸发散失，依据热力学平衡定律，这个阶段属于吸热过程，在这些水完全散失之前，炉内温度上升较缓慢。此阶段所需的时间，主要受矿物原料中自由水、吸附水、层间水的含量以及杂质中水含量等因素的影响。中温脱羟基阶段、除碳阶段的行为此阶段的温度区间为110℃．925℃，由于温度渐渐上升，产生热驱动，煅烧高岭土矿物反响开头产生，离子电性吸附水和胶体结晶水渐渐脱失，接着存矿物晶体构造中以羟基形式存在的构造水逸出脱除。当温度到达925℃时，高岭石矿物中各种形式的水全部脱出。虽然此阶段高岭石的脱水过程是连续渐进式的，但在不同温度范围内，不同形式水的逃逸挨次和逃逸速度都是不同的。一般状况下，1lO℃。400℃时，胶体水和结晶水快速脱出；400℃一450℃构造水开头缓慢脱出；450℃一550℃，构造水快速脱出，稍后速度减慢；550℃．925℃构造水及其他剩余水全部脱出。在这个中温煅烧阶段，高岭石除脱水变化外，还发生形式的变化反响。存450℃．750℃左右煅烧时，高岭石就会转变为偏高岭石或变高岭石，其反响化学式如下：(高岭石)(偏高岭石)(水)高岭石在此煅烧温度阶段，一般彳<会析出的晶相。与高岭石相伴的碳质、碳氢化合物都要发生相应的变化和脱除。由于高岭石矿物成分和含量的差异，结晶有序的的不同，因而在这个煅烧阶段为保证明验有序、正常的进展，要做到：供热连续、温度稳定、原料受热均匀、时间充分，气氛适宜。高温煅烧阶段凡温度大于925℃的煅烧过程，都称之为高温煅烧阶段。由高岭石煅烧转变成的偏高岭石，从925℃开头转化成为一种晶像矿物，即铝硅尖晶石，同时热解出二氧化硅，其化学反响式为：2(彳乞研Q)—马2彳如D3·3&q+&q(偏高岭石)(铝硅尖晶石)当温度连续上升到达1050℃．1100℃范围时，局部铝硅尖晶石开头转变为另一种晶像矿物，即生成少量结晶差、晶体小，形貌呈针状、长柱状的似莫来石，并连续热解出二氧化硅，其化学反响式为：2D33所D22D3．野D2+2SfD2(铝硅尖晶石)(似莫来石)在煅烧高岭土产品中，假设存在含量约15％结晶程度差，晶体细小的似莫来石，则可以显著提高产品的光学性能，改善产品的白度、光散射性等指标，使其产生吏高的经济效益。假设温度掌握不适宜，似莫来石生成量过高，晶体粗大，产品硬度和磨耗增加，活性显著降低，则此高岭土属于过烧品级，其用途和领域大受限制，经济价值降低。菪温度连续上升，到达1100℃．1400℃时，大量的锚硅尖晶石及似莫来石就开头转变为莫来石，即所谓的莫来石化阶段，其化学反响式：3(2彳，2q·3研D2)—坐堕岭2(3彳，2q·2研q)+5研D2当当温度到达1200℃．1400℃时，莫来石晶体连续生进步展，渐渐长大，这材料。在生成莫来石的同时，还热解出Si02形式的高温石英，呈等轴晶系的八面体或立方体晶形，称方石英。高岭石煅烧温度区间和阶段划分，以及高岭石矿物在各个阶段的行为和结果，不是一成不变的，也小是固定的模式。实际生产的结果，往往与矿石类型、结晶大小、结晶有序度、杂质等亲热相关。4．5煅烧高岭土性能及应用高岭石是层状构造的自然矿物，经500℃以上温度煅烧后开头转变为无定型构造，此时高岭石中si、Al活性渐渐增大。完全煅烧高岭土和刁≮完全煅烧高岭土，都已经从层状构造高岭石转变为无定型构造的偏高岭土。这个过程理化性质变化如下：晶体构造由层状变为无定型状，粉体孔隙度增大；外表活性官能团从羟基变为A1．O键和Si．O键；酸碱度变化，主要表现为酸度增加，高岭土pH值一般为6．7，煅烧高岭土pH值变化为5．5．6之间；外表积增加；化学稳定性和电绝缘性增加；白度高、密度小、吸油性能好等。优良的性能使煅烧高岭土广泛应用于造纸、塑料、涂料、橡胶等工业生产本钱，又提高粘度和稳定性；应用于塑料行业，增加外表光滑度，削减热裂，有利于抛光，耐化学腐蚀；作为橡胶填料既降低本钱，又对橡胶有补强作用。煅烧温度的选择和掌握是煅烧高岭土应用的关键。高岭土在较低温度煅烧时，活性比较高，在较高温度煅烧时，可形成铝尖晶石，并在肯定温度产生莫来石化，此时高岭土的活性比较低，不能满足生产有机聚合物产品的需求。因此对于实际生产应用中的不同行业，应选择不同煅烧温度的高岭土，并依据不同的技术参数要求进展外表改性。例如：电缆用改性高岭土就需要用低温煅烧出的高岭土，其外表