一、镁质粘土的化学和矿物组成
表1为我国主要产地镁质粘土的化学成分,有如下特征:
①镁质粘土的主要成分是SiO2、MgO和H2O,其MgO含量一般达到20%以上,SiO2/Al2O3重量比一般为2.33.0,超过滑石和海泡石中的比值(分别为2.00和2.25),可见其中含有游离SiO2。
②含量仅为1%2%,一般小于4%,即具有富镁贫铝的特征,表明蒙脱石等杂质矿物含量很低。
镁质粘土③Fe2O3、TiO2等着色氧化物和K2O、Na2O)的含量也很低;CaO含量变化较大,波动于0%37.5%,它主要与CO2结合成方解石而存在。含CaO超过2%的不宜做耐火原料使用。
表1镁质粘土的化学成分(%)
镁质粘土的化学成分镁质粘土中的主要矿物是滑石和游离石英,方解石的数量不定,还含有少量的海泡石、伊利石、绿泥石、富镁蒙脱石等粘土矿物以及磁铁矿、钛铁矿等,偶尔能见到黄铁矿的小晶体。海泡石质镁质粘土经常与滑石质镁质粘土伴生,但它不妨碍滑石质镁质粘土在硅酸盐工业中的应用,因为在℃时。海泡石会转化为滑石,至℃左右进一步脱水转化为顽火辉石。海泡石质镁质粘土的存在可增强滑石质镁质粘土的可塑性。
二、成因及分布
镁质粘土主要呈层状、似层状产于古生代二叠纪地层中,它是由海相沉积海泡石(化学式为4MgO·6SiO2·7H2O,含SiO.8%,MgO27.1%,H2O12.1%),在长期深埋承压的条性下,遭受热液蚀变发生相转化而成:
海泡石只能在常温、常压下保持稳定,如果温度、压力增加,就会析出水而转变为其它矿物,所以一般古老地层中的海泡石难于保存,仅在早、晚二叠纪气煤和肥煤分布区才得以保存下来,构成少数几个具有工业价值的海泡石粘土矿床。而在无烟煤分布区,海泡石几乎全部转化为滑石或只有少量残迹尚存。在构造和地形条性合适的地方,这种滑石质粘土岩有机会出露或接近地表接受风化,逐渐水解为松软的粘土,它的纯度、可塑性以及细腻程度等都会有所提高,从而具有粘土的某些工艺性质。
镁质粘土外观有两种类型:一种是土块状,为风化型矿石:另一种是土片状,为原岩型矿石。两者常常共生,在间一矿区往往表层为土块状,往下渐变为土片状。颜色以灰、浅灰为主,也有呈灰紫、深褐、黑色等。土块状矿石有滑感,可塑性高,外表呈丝绢光泽,但干燥后光泽变弱;土片状矿石呈缟状或片状,易碎成碎片,具滑感。
我国的镁质粘土主要分布在江西、湖南两省,在湖北、四川境内也有矿点。著名的产地有:江西的乐平、景德镇、萍乡、宜春、高安,湖南的醴陵、保靖、浏阳(海泡石粘土为主)、湘潭等地。
三、镁质粘土的应用
镁质粘土己用于日用细瓷、釉面砖、卫生陶瓷、耐火炊具、高频瓷等;用于制造耐火匣钵也已有几十年的历史。
过去用镁质粘土制造匣体,一般采用45%60%镁质粘土和40%55%镁质粘土熟料(老砂)配制,但匣钵易开裂,寿命很短。
镁质粘土作者曾用镁质粘土(含海泡石)与高岭土、铝矾土相配合,以二步煅烧工艺合成堇青石致密熟料,堇青石含量可达91%94%,吸水率7%,20%℃热膨胀系数小于1.0℃×10-6℃-1,用于制造使用温度低于℃的堇青石-莫来石窑具,取得了良好的效果,为镁质粘土的应用开辟了一条新途径。
机压法制造复杂形状的窑具时,要求坯料具有非常好的可塑性与坯体强度,由于滑石、氧化铝等加入到高岭土中均降低系统的可塑性,此时以镁质粘土代替滑石是十分有益的,既可以增加可塑性又能提高坯体的强度;同时挤出法生产堇青石-莫来石窑具时,用镁质粘土代替滑石也有很多优点。
但是由于镁质粘土属天然原料,成分波动较大,而国内目前的均化加工水平又有限,故暂不宜用做生产高质量耐火窑具的原料。
镁质粘土