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高嶺石族

本族礦物為 TO 型,二八面體型,層間無陽離子。根據層堆垛特點、層間物的不同,可分為高嶺石、迪開石、珍珠陶石、埃洛石等。前 3 者結構層為平面延伸,無層間物,由於不同的層堆垛造成不同的變種或種,按常規觀點,它們是同壹礦物的不同多型,並不需單獨命名,但由於歷史原因,這3 個礦物名同時並存且沿用至今(表21-4);埃洛石(或稱多水高嶺石,敘永石)層間含有或多或少的水分子,具有卷曲的球狀或管狀結構,即八面體片在內,四面體片在外的單元層卷曲結構(類似於蛇紋石)。

以下僅敘述高嶺石。

高嶺石(Kaolinite)

Al4[Si4O10](OH)8

高嶺石名稱來自我國江西景德鎮的高嶺(山名),因該地所產的高嶺石質地優良,在國內外久享盛名。

化學組成常有少量的Mg、Fe、Cr、Cu等代替八面體配位中的Al。Al、Fe3+代Si的數量通常很低。堿及堿土金屬元素多為機械混入物。

晶體結構常見多型為 1 Tc 型,三斜晶系;;a0 =0.154nm,b0 =0.893nm,c0=0.737nm;α=91°48′,β=104°42′,γ=90°;Z=1。結構屬 TO 型,二八面體型。層間域沒有陽離子或水分子存在,氫鍵(O—OH=0.289nm)加強了結構層之間的聯結〔見圖21-47(c)〕。在實際的高嶺石結構中,由於八面體片(a0=0.506nm,b0=0.862nm)與矽氧四面體片(a0 =0.514nm,b0 =0.893nm)的大小不完全相同。因此,四面片中的四面體必須經過輕度的相對轉動和翹曲才能與八面體片相適應。

表21-4 高嶺石的多型

形態多為隱晶質致密塊狀或土狀集合體。電鏡下呈平行於(001)的假六方板狀、半自形或他形片狀晶體,集合體為鱗片狀,通常鱗片大小為0.2~5μm,厚度為0.05~2μm。結晶有序度高的2M1型高嶺石鱗片可達0.1~0.5μm,結晶有序度高的2M2型鱗片可達5mm。

物理性質純者白色,因含雜質可染成深淺不同的黃、褐、紅、綠、藍等各種顏色;致密塊體呈土狀光澤或蠟狀光澤。{001}極完全解理。硬度 2.0~3.5。相對密度2.60~2.63。土狀塊體具粗糙感,幹燥時具吸水性(粘舌),濕態具可塑性,但不膨脹。陽離子交換性能差,只能由顆粒邊緣的破鍵而引起微量交換。

成因及產狀高嶺石是粘土礦物中分布最廣、最主要的組成之壹。主要是由富含鋁矽酸鹽的火成巖和變質巖,在酸性介質的環境裏,經受風化作用或低溫熱液交代變化的產物。如鉀長石風化而生成高嶺石的作用可用反應式表示如下:

結晶學及礦物學

鑒定特征致密土狀塊體易於以手捏碎成粉末,粘舌,加水具可塑性。灼燒後與硝酸鈷作用呈Al反應(藍色)。也可根據差熱曲線和熱失重曲線精確鑒定。

主要用途高嶺石自古以來就被應用於陶瓷工業,它是陶瓷制品的最基本原料,主要利用的是它的可塑性(在陶瓷坯體中易成型),燒結性(在加熱過程中易熔物產生液相充填於未熔顆粒空隙中,使氣孔率下降而致密、堅硬),耐高溫性,呈潔白色等性能。此外,在電器、建材、日用品及橡膠、造紙業等工業也有廣泛應用。高嶺石的粒度對其工藝性能有很大影響,粒度越細,可塑性越好,越易燒結。如紙張塗布、高光潔油漆、油墨、特種陶瓷和橡膠用的壹級塗布高嶺石粘土,其粒度小於2μm的部分不應低於80%。