高嶺土的粒度和白度測試+秦瑤

中南大學CENTRALSOUTHUNIVERSITY溫度對高嶺土的粒度和白度

影響測試實驗報告院系:資源加工與生物工程學院班級：無機非金屬材料0902班指導老師： 盧清華老師姓名： 秦瑤學號： 0305090412日期：2011年10月20日摘要：高嶺土已成為造紙、陶瓷、橡膠、化工、涂料、醫(yī)藥和國防等幾十個行業(yè)所必需的礦物原料。白度是高嶺土工藝性能的主要參數(shù)之一，高嶺土的粒度分布特征對礦石的可選性及工藝應用具有重要意義，其顆粒大小，對其可塑性、泥漿粘度、離子交換量、成型性能、干燥性能、燒成性能均有很大影響，通過對不同溫度下煅燒的高嶺土的白度、粒度測試，研究溫度對其的影響。關(guān)鍵詞:高嶺土、關(guān)鍵詞:高嶺土、白度、粒度、溫度一、文獻綜述高嶺土簡介：地球上的礦產(chǎn)，主要分為能源礦產(chǎn)、金屬礦產(chǎn)和非金屬礦產(chǎn)三種類型。高嶺土是一種重要的非金屬礦產(chǎn)，與云母、石英、碳酸鈣并稱為四大非金屬礦。高嶺土主要由小于2個微米的微小片狀、管狀、疊片狀等高嶺石簇礦物（高嶺石、地開石、珍珠石、埃洛石等）組成，理想的化學式為AL2O3-2SiO2-2H2O,其主要礦物成分是高嶺石和多水高嶺石，除高嶺石簇礦物外，還有蒙脫石、伊利石、葉臘石、石英和長石等其它礦物伴生。高嶺土的化學成分中含有大量的AL2O3、SiO2和少量的Fe2O3、TiO2以及微量的K2O、Na2O、CaO和MgO等。中國是世界上最早發(fā)現(xiàn)和利用高嶺土的國家。遠在3000年前的商代所出現(xiàn)的刻紋白陶，就是以高嶺土制成。江西景德鎮(zhèn)生產(chǎn)的瓷器名揚中外，歷來有"白如玉、明如鏡、薄如紙、聲如罄"的美譽。現(xiàn)在國際上通用的高嶺土學名--Kaolin，就是來源于景德鎮(zhèn)東郊的高嶺村邊的高嶺山。據(jù)史料記載，法國傳教士昂特柯萊，在1712年一份著名的書簡中向歐洲專門介紹過高嶺山上瓷土的特點，該文對全世界的瓷器制造業(yè)產(chǎn)生過深遠的影響，于是高嶺土在歐洲逐漸得名，并成為該類瓷土在國際上的通用名詞。質(zhì)純的高嶺土具有白度高、質(zhì)軟、易分散懸浮于水中、良好的可塑性和高的粘結(jié)性、優(yōu)良的電絕緣性能；具有良好的抗酸溶性、很低的陽離子交換量、較好的耐火性等理化性質(zhì)。因此高嶺土已成為造紙、陶瓷、橡膠、化工、涂料、醫(yī)藥和國防等幾十個行業(yè)所必需的礦物原料。2?高嶺土分類：自然產(chǎn)出的高嶺土礦石，根據(jù)其質(zhì)量、可塑性和砂質(zhì)（石英、長石、云母等礦物粒徑＞50微米）的含量，可劃分為煤系高嶺土、軟質(zhì)高嶺土和砂質(zhì)高嶺土三種類型。不同的資源秉性，基本決定了該資源可適合發(fā)展的產(chǎn)業(yè)方向。一般來說，國內(nèi)的煤系高嶺土（硬質(zhì)高嶺土），比較適合開發(fā)為煅燒高嶺土，主要應用于各種用途的填料方面。煅燒高嶺土由于白度較高，在造紙方面也有應用，且多為生產(chǎn)高檔銅版紙，價格昂貴（4000元/噸左右）。但由于煅燒土主要是增加白度，一般不單獨使用，在造紙中用量較水洗土為少。非含煤高嶺土（軟質(zhì)高嶺土和沙質(zhì)高嶺土），主要應用于造紙涂料和陶瓷行業(yè)方面。非煤系高嶺土的晶體結(jié)構(gòu)上主要分為單片狀（徑厚比為8：1）、管狀和疊片狀。其中：以茂名盆地為代表的單片狀結(jié)構(gòu)高嶺土（石）經(jīng)簡單工藝處理即可直接應用于造紙涂料，加工成本相對稍低，附加值較高；以福建龍巖為代表的管狀結(jié)構(gòu)高嶺土（石）可應用于陶瓷材料、耐火材料；以廣西合浦、湛江廉江為代表的疊片狀高嶺土（石）屬風化不完全（形象而言即十月懷胎不足，早產(chǎn)兒），先天不足，但經(jīng)剝片處理，也可用于造紙，成本相對茂名土稍高。而且，據(jù)專家分析，天然品質(zhì)的局限性，使得合浦土的粘濃度較低，在目前技術(shù)條件下，還無法加工后用于高檔造紙涂料。應當指出的是，這種用途上的分工也不是絕對的。隨著技術(shù)的進步，高嶺土資源天然秉賦上的差異，是可以通過技術(shù)的進步來抹平的。當然，技術(shù)的可能和可行是完全不同的兩種概念，技術(shù)的可行還不能代表工業(yè)應用價值。在工業(yè)上的實際應用，存在性能價格比問題，成本必須有優(yōu)勢才有應用價值。目前這種用途上的相對區(qū)分，是以現(xiàn)有技術(shù)為前提的。3?高嶺土的資源情況我國是世界上最早發(fā)現(xiàn)并在工業(yè)中利用高嶺土的國家之一。我國非煤建造型高嶺土，資源儲量居世界第五位，截至2003年底，對我國21個省市232處產(chǎn)地統(tǒng)計，基礎(chǔ)儲量為5.46億噸。而我國含煤建造沉積型高嶺土資源儲量占世界首位，探明遠景儲量及推算儲量180.5億噸，主要分布在東北、西北和石炭二疊紀煤系中，以煤層中夾砰、頂?shù)装寤騿为毿纬傻V層獨立存，其中以內(nèi)蒙古準格爾煤田的資源最多，達8.1億噸。我國是世界上主要的高嶺土生產(chǎn)國，產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的78%；目前我國高嶺土礦點有700多處，對200處礦點探明儲量為30億噸，礦點較為分散。其中煤系高嶺土16.7億噸，主要分布在我國北方的東北、西北的石炭一二疊紀煤系中，以煤層中夾砰、頂?shù)装寤騿为毜V層形式存在。我國是產(chǎn)煤大國，基本上大型煤礦都伴生有煤系高嶺土，因而煤系高嶺土儲量十分豐富。非煤系高嶺土1996年探明工業(yè)儲量14.32億噸。與其它非金屬資源相比，高嶺土不屬于我國的優(yōu)勢資源，如按人均算則更為短缺。而且我國高嶺土資源的分布比較分散，品位不高，大多數(shù)為煤系高嶺土（國外很少），需要經(jīng)過煅燒或改性，用于造紙涂布有天然的局限性。而且煤系高嶺土由于屬于煤的伴生礦，難以大規(guī)模開采利用。在我國，非煤系高嶺土與煤系高嶺土儲量相當，但絕大多數(shù)為管狀高嶺土，粘度大，不能用于造紙涂布。據(jù)目前所了解資料，只有廣東、廣西、河北沙河的高嶺土資源可以開發(fā)用于造紙涂料，因此資源十分寶貴。河北沙河在90年代中后期曾在國內(nèi)造紙涂料市場與茂名高嶺土有過激烈競爭，但目前已經(jīng)由于資源不足，逐漸萎縮。高嶺土的成分高嶺土主要由小于2個微米的微小片狀、管狀、疊片狀等高嶺石簇礦物高嶺石、地開石、珍珠石、埃洛石等）組成，理想的化學式為AL2O3-2SiO2-2H2O，其主要礦物成分是高嶺石和多水高嶺石，除高嶺石簇礦物外，還有蒙脫石、伊利石、葉臘石、石英和長石等其它礦物伴生。高嶺土的化學成分中含有大量的AL2O3、SiO2和少量的Fe2O3、TiO2以及微量的K2O、Na2O、CaO和MgO等。高嶺土的用途有報道稱，日本還有將高嶺土用于代替鋼鐵制造切削刀具、車床鉆頭和內(nèi)燃機外殼等方面應用。特別是最近幾年，現(xiàn)代科學技術(shù)飛速發(fā)展，使得高嶺土的應用領(lǐng)域更加廣泛，一些高新技術(shù)領(lǐng)域開始大量運用高嶺土作為新材料，甚至高嶺土礦石應用于原子反應堆、航天飛機和宇宙飛船的耐高溫瓷器部件，也用高嶺土制成。目前，全球高嶺土總產(chǎn)量約為4000萬噸（該數(shù)據(jù)屬于簡單的國與國產(chǎn)量的相加，其中沒有統(tǒng)計原礦的貿(mào)易量，包含較多的重復計算），其中精制土約為2350萬噸。造紙工業(yè)是精制高嶺土最大的消費部門，約占高嶺土總消費量的60%。據(jù)加拿大Temanex咨詢公司提供的數(shù)據(jù)，2000年全球紙和紙板總產(chǎn)量約為31900萬噸，全球造紙涂料用高嶺土總用量為約1360萬噸。對于一般文化紙，填料量占紙重量的10-20%。對于涂布紙和紙板，主要包括輕量涂布紙、銅版紙和涂布紙板，除了需要填料外，還需要顏料，填、顏料用的高嶺土所占比重為紙重的20-35%。高嶺土應用于造紙，能夠給予紙張良好的覆蓋性能和良好的涂布光澤性能，還能增加紙張的白度、不透明度，光滑度及印刷適性，極大改善紙張的質(zhì)量。結(jié)果表明，與未煅燒高嶺土相比，低溫煅燒高嶺土的結(jié)合水含量減少，二氧化硅和三氧化鋁含量均增大，活性點增加，結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，粒徑較小且均勻，與未煅燒高嶺土填充NR膠料相比，低溫煅燒高嶺土填充NR膠料的硫化特性曲線基本一致，紹爾A型硬度不變，拉伸強度提高，兩者的物理性能均達到運動鞋非透明鞋底行業(yè)標準的要求。日前陶瓷、橡膠、塑料、人造革、自水泥、耐火材料、化學等工業(yè)以及農(nóng)業(yè)毋有廣泛應用。隨著對高蛉土選礦工藝的進一步提高，高嶺土的應用范圍將日趨廣泛。煤田地質(zhì)系統(tǒng)備單位，可以從實際情況出發(fā)，立足于煤系地層中高蛉土資源及市場需求。高嶺土是自然界中普遍存在的一種非金屬礦，過去一般用于生產(chǎn)陶瓷，耐火材料以及少量摻入塑料，橡膠中怍填料。隨著國民經(jīng)濟各領(lǐng)域的日益發(fā)展，人們越來越重視高蛉土的深度加工，因為這樣不僅可以獲取新的具有特殊性能的材料，而且還可提高經(jīng)濟效益。對高嶺土進行深加工舳方法之一，即將巳淘洗和韌步烘干磨耪的高嶺土進一步加熱，焙燒，脫水，使其變成偏高嶺土，用作塑料電纜科的填料，以提高電纜包皮的絕緣性能。常用的鞋類橡膠填充劑主要有有機填充劑和無機填充劑兩種，前者包括再生膠和回收料等，后者包括白炭黑、碳酸鈣、鈦白粉、碳酸鎂、氧化鎂、炭黑和鋅氧粉等。高嶺土是近幾年開發(fā)的一種新型橡膠制品填充劑。但是在高嶺土的所有應用都必須的經(jīng)過加工成為細粉，才能加入到其他材料中，完全融合。高嶺土特性白度和亮度白度是高嶺土工藝性能的主要參數(shù)之一，純度高的高嶺土為白色。高嶺土白度分自然白度和煅燒后的白度。對陶瓷原料來說，煅燒后的白度更為重要，煅燒白度越高則質(zhì)量越好。陶瓷工藝規(guī)定烘干105r為自然白度的分級標準，煅燒1300°C為煅燒白度的分級標準。白度可用白度計測定。白度計是測量對3800—7000Å（即埃，1埃=0.1納米）波長光的反射率的裝置。在白度計中，將待測樣與標準樣（如BaSO4、MgO等）的反射率進行對比，即白度值（如白度90即表示相當于標準樣反射率的90%）。亮度是與白度類似的工藝性質(zhì)，相當于4570Å（埃）波長光照射下的白度。高嶺土的顏色主要與其所含的金屬氧化物或有機質(zhì)有關(guān)。一般含F(xiàn)e2O3呈玫瑰紅、褐黃色；含F(xiàn)e2+呈淡藍、淡綠色；含MnO2呈淡褐色；含有機質(zhì)則呈淡黃、灰、青、黑等色。這些雜質(zhì)存在，降低了高嶺土的自然白度，其中鐵、鈦礦物還會影響煅燒白度，使瓷器出現(xiàn)色斑或熔疤。粒度分布粒度分布是指天然高嶺土中的顆粒，在給定的連續(xù)的不同粒級（以毫米或微米篩孔的網(wǎng)目表示）范圍內(nèi)所占的比例（以百分含量表示）。高嶺土的粒度分布特征對礦石的可選性及工藝應用具有重要意義，其顆粒大小，對其可塑性、泥漿粘度、離子交換量、成型性能、干燥性能、燒成性能均有很大影響。高嶺土礦都需要進行技術(shù)加工處理，是否易于加工到工藝所要求的細度，已成為評價礦石質(zhì)量的標準之一。各工業(yè)部門對不同用途的高嶺土都有具體的粒度和細度要求。如美國對用作涂料的高嶺土要求小于2pm的含量占90—95%，造紙?zhí)盍闲∮?pm的占78—80%?？伤苄愿邘X土與水結(jié)合形成的泥料，在外力作用下能夠變形，外力除去后，仍能保持這種形變的性質(zhì)即為可塑性?？伤苄允歉邘X土在陶瓷坯體中成型工藝的基礎(chǔ)，也是主要的工藝技術(shù)指標。通常用可塑性指數(shù)和可塑性指標來表示可塑性的大小?？伤苄灾笖?shù)是指高嶺土泥料的液限含水率減去塑限含水率，以百分數(shù)表示，即W塑性指數(shù)=100（W液性限度-W塑性限度）。可塑性指標代表高嶺土泥料的成型性能，用可塑儀直接測定泥球受壓破碎時的荷重及變形大小可得，以kg-cm表示，往往可塑性指標越高，其成型性能越好。高嶺土的可塑性可分為四級?？伤苄詮姸瓤伤苄灾笖?shù)可塑性指標：強可塑性＞153.6；中可塑性7—152.5—3.6弱可塑性1—7＜2.5；非可塑性＜1?；瘜W式Al2O3-2SiO2-2H2O結(jié)合性結(jié)合性指高嶺土與非塑性原料相結(jié)合形成可塑性泥團并具有一定十燥強度的性能。結(jié)合能力的測定，是在高嶺土中加入標準石英砂（其質(zhì)量組成0.25—0.15粒級占70%，0.15—0.09mm粒級占30%）。以其仍能保持可塑泥團時的最高含砂量及干燥后的抗折強度來判斷其高低，摻入的砂越多，則說明這種高嶺土結(jié)合能力就越強。通常凡可塑性強的高嶺土結(jié)合能力也強。粘性和觸變性粘性是指流體內(nèi)部由于內(nèi)摩擦作用而阻礙其相對流動的一種特征，以粘度來表示其大?。ㄗ饔糜?單位面積的內(nèi)摩擦力），單位是Pa-s。粘度的測定，一般采用旋轉(zhuǎn)粘度計，以在含70%固含量的高嶺土泥漿中的轉(zhuǎn)速來衡量。在生產(chǎn)工藝中，粘度具有重要意義，它不僅是陶瓷工業(yè)的重要參數(shù)，對造紙工業(yè)影響也很大。據(jù)資料表明，國外用高嶺土作涂料，在低速涂布時要求粘度約0.5Pa-s，高速涂布時要求小于1.5Pa-s。觸變性指已經(jīng)稠化成凝膠狀不再流動的泥漿受力后變?yōu)榱黧w，靜止后又逐漸稠化成原狀的特性。以厚化系數(shù)表示其大小，采用流出粘度計和毛細管粘度計測定。粘性和觸變性與泥漿中礦物成分，粒度及陽離子類型有關(guān)，一般，蒙脫石含量多的，顆粒細的，交換性陽離子以鈉為主的，其粘度和厚化系數(shù)高。因此工藝上常用添加可塑性強的粘土、提高細度等方法提高其粘性和觸變性，用增加稀釋電解質(zhì)和水分等方法降低之。干燥性能干燥性能指高嶺土泥料在干燥過程中的性能。包括干燥收縮、干燥強度和干燥靈敏度等。 干燥收縮指高嶺土泥料在失水干燥后產(chǎn)生的收縮。高嶺土泥料一般在40—60°C至多不超過110°C溫度下就發(fā)生脫水而干燥，因水分排出，顆粒距離縮短，試樣的長度和體積就要發(fā)生收縮。干燥收縮分線收縮和體收縮，以高嶺土泥料干燥至恒重后長度及體積變化的百分數(shù)表示。高嶺土的干燥線收縮一般在3—10%。粒度越細，比表面積越大，可塑性越好，干燥收縮越大。同一類型的高嶺土，因摻合水的不同，其收縮也不同，多者，收縮大。在陶瓷工藝中，干燥收縮過大，坯體容易發(fā)生變形或開裂。干燥強度指泥為干燥至恒重后的抗折強度。 干燥靈敏度指坯體干燥時，可能產(chǎn)生變形和開裂傾向的難易程度。靈敏度大，在干燥過程中容易變形和開裂。一般干燥靈敏度高的高嶺土（十燥靈敏度系數(shù)K>2）容易形成缺陷；低者（干燥靈敏度系數(shù)3<1）在干燥中比較安全。燒結(jié)性燒結(jié)性是指將成型的固體粉狀高嶺土坯體加熱至接近其熔點（一般超過1000C）時，物質(zhì)自發(fā)地充填粒間隙而致密化的性能。氣孔率下降到最低值，密度達到最大值的狀態(tài)，稱為燒結(jié)狀態(tài)，相應的溫度稱為燒結(jié)溫度。繼續(xù)加熱時，試樣中的液相不斷增加，試樣開始變形，此時溫度即稱轉(zhuǎn)化溫度。燒結(jié)溫度與轉(zhuǎn)化溫度的間隔稱燒結(jié)范圍。燒結(jié)溫度和燒結(jié)范圍在陶瓷工業(yè)中是決定坯料配方、選擇窯爐類型的重要參數(shù)。試料以燒結(jié)溫度低、燒結(jié)范圍寬（100—150C）為宜，工藝上可以用摻配助熔原料及將不同類型的高嶺土按比例摻配的方法控制燒結(jié)溫度及燒結(jié)范圍。燒成收縮燒成收縮性是指已干燥的高嶺土坯料在燒成過程中，發(fā)生一系列物理化學變化（脫水作用、分解作用、生成莫來石，易熔雜質(zhì)熔化生成玻璃相充填于質(zhì)點間的空隙等），而導致制品收縮的性能，也分為線收縮和體收縮兩種。同干燥收縮一樣，燒成收縮太大，容易導致坯體開裂。另外，焙燒時，坯料中若混有大量的石英，它將發(fā)生品型轉(zhuǎn)化（三方f六方），使其體積膨脹，也會產(chǎn)生反收縮。耐火性耐火性是指高嶺土抵抗高溫不致熔化的能力。在高溫作業(yè)下發(fā)生軟化并開始熔融時溫度稱耐火度。其可采用標準測溫錐或高溫顯微直接測定，也可用M.A.別茲別洛道夫經(jīng)驗公式進行計算。耐火度t（°C）=[360+Al2O3-R2O]/0.228。式中：A12O3為SiO2和A12O3分析結(jié)果之和為100時其中A12O3所占的質(zhì)量百分比；R2O為SiO2和Al2O3分析結(jié)果之和為100時其它氧化物所占的質(zhì)量百分比。通過此公式計算耐火度的誤差在50C以內(nèi)。 耐火度與高嶺土的化學組成有關(guān)，純的高嶺土的耐火度一般在1700C左右，當水云母、長石含量多，鉀、鈉、鐵含量高時，耐火度降低，高嶺土的耐火度最低不小于1500Co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%。懸浮性和分散性懸浮性和分散性指高嶺土分散于水中難于沉淀的性能。又稱反絮凝性。一般粒度越細小，懸浮性就越好。用于搪瓷工業(yè)的高嶺土要求有良好的懸浮性。一般據(jù)分散于水中的樣品經(jīng)一定時間的沉降速度來確定其懸浮性能的好壞。可選性可選性是指高嶺土礦石經(jīng)手工挑選，機械加工和化學處理，以除去有害雜質(zhì)，使質(zhì)量達到工業(yè)要求的性能。高嶺土的可選性取決于有害雜質(zhì)的礦物成分、賦存狀態(tài)、顆粒大小等。石英、長石、云母、鐵、鈦礦物等均屬有害雜質(zhì)。高嶺土選礦主要包括除砂、除鐵、除硫等項目。離子吸附性及交換性高嶺土具有從周圍介質(zhì)中吸附各種離子及雜質(zhì)的性能，并且在溶液中具較弱的離子交換性質(zhì)。這些性能的優(yōu)劣主要取決于高嶺土的主要礦物成分?；瘜W穩(wěn)定性高嶺土具有強的耐酸性能，但其耐堿性能差。利用這一性質(zhì)可用它合成分子篩。電絕緣性優(yōu)質(zhì)高嶺土具有良好的電絕緣性，利用這一性質(zhì)可用之制作高頻瓷、無線電瓷。電絕緣性能的高低可以用它的抗電擊穿能力來衡量。影響高嶺土粒度因素煅燒溫度高嶺土的煅燒過程是一個不斷加熱升溫的過程，由于脫失羥基和物相轉(zhuǎn)變，升溫速度肯定不是一個均勻遞升的過程，高嶺土在530?650°C脫失羥基是一個吸熱過程，這個階段升溫速度肯定要慢一些，才有利于表面羥基和部分四面體片層與八面體層間的內(nèi)部羥基脫除。950C由非品質(zhì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫з|(zhì)硅鋁尖品石相是一個放熱過程，均勻加熱，升溫速度肯定要快一些，但是由于煅燒溫度要嚴格控制，操作時應特別注意。溫度過高，煅燒產(chǎn)品中生成的莫來石含量高，即增加了產(chǎn)品硬度，顆粒又有一定的團聚，從而導致粒度的下降。恒溫時間恒溫時間對于煅燒也是非常重要的，在同一溫度下時間長比時間短的白度要高，但是產(chǎn)品的硬度也隨之增大，尤其是在高溫下長時間煅燒會因局部物料受熱不均，硬度的變化更為明顯。同時對產(chǎn)品的粒度也造成一定的影響。窯爐的選型窯爐的結(jié)構(gòu)、氣氛的調(diào)節(jié)、物料與熱（氣流）接觸、傳遞、熱交換與利用效率、速度、物料運行方式與形態(tài)等影響著煅燒后產(chǎn)品的質(zhì)量指標，其中當然包括粒度。分散劑的種類目前，對于煅燒后高嶺土產(chǎn)品粒度等方面的影響很多專家都注意到了熱工方面的研究，但是煅燒前的物料一般都是經(jīng)過干燥的，干燥過程使用的助劑等對煅燒后的產(chǎn)品粒度有影響，關(guān)于分散劑的種類對煅燒后粒度也是有一定的影響。影響高嶺土白度因素無論陶瓷工業(yè)還是其它工業(yè)部門，對高嶺土的白度都有一定要求，白度的測量可用白度儀。而自然界產(chǎn)出的高嶺土中往往含有一些雜質(zhì)而降低了其白度。依據(jù)雜質(zhì)產(chǎn)出狀態(tài)和性質(zhì)可大致分成三類：第一類是和高嶺石一起沉積的有機質(zhì)，稱作有機碳，它將高嶺土染成灰一黑色。一般來講，有機質(zhì)影響的是高嶺土的自然白度，對其煅燒后的白度的影響不大，因為有機質(zhì)在高溫下幾乎完全分解。第二類染色雜質(zhì)是暗色礦物，如黑云母、綠泥石等。暗色礦物在高嶺土呈色中只居次要地位。第三類是色素元素，如Fe、Ti、V、Cr、Cu、Mn等。一般情況下，高嶺土中的V、Cr、Cu、Mn等元素含量甚微，對白度影響不大。鐵、鈦的礦物成分與含量是影響高嶺土白度的主要因素，賦存形式包括：褐鐵礦、黃鐵礦、赤鐵礦、金紅石、綠泥石等。它們的存在，不僅會降低高嶺土的自然白度還會影響影響煅燒白度，使瓷器出現(xiàn)色斑和熔劇51，降低了高嶺土的工業(yè)價值，阻礙了其在陶瓷及造紙工業(yè)中的應用。高嶺土中的鐵雜質(zhì)不僅影響陶瓷產(chǎn)品的燒后顏色，而且還嚴重影響陶瓷產(chǎn)品的介電性能和化學穩(wěn)定性。因此，高嶺土中鐵的移除對高嶺土的優(yōu)化利用有著舉足輕重的作用。二、 實驗要求及目的1、 目的：實驗要求掌握儀器的使用方法，并分別測出在500°C、600°C、700°C、標準狀態(tài)下高嶺土顆粒的粒度和白度，分析溫度對高嶺土的粒度、白度的影響。2、 實驗要求：查閱文獻，盡可能全面的了解有關(guān)高嶺土的知識。查閱文獻，盡可能全面的了解有關(guān)高嶺土粒度、白度的影響因素。掌握儀器的使用方法，并分別測出在500C、600C、700C、標準狀態(tài)下高嶺土顆粒的粒度和白度。探索煅燒溫度對高嶺土粒度、白度的影響。寫出高嶺土粒度、白度測試的詳細的實驗報告(包括相關(guān)知識總述、實驗原理、實驗過程、結(jié)果與討論、結(jié)論)。三、 實驗原理1、粒度測試：顆粒在液體中沉降過程符合Stokes定律，由下式表示：沉降速度：' 1阻 (4-9)

式中：/-粒子直徑（mm）；g-表示重力加速度（cm/s2）；A-表示顆粒密度（g/cm3）；氏-流體粘度；巧-流體密度（g/cm3）；通過上式可以求出顆粒沉降速度和顆粒直徑的關(guān)系。顆粒在沉降過程中，給出沉降高度，可以測量不同顆粒的大小的不同沉降時間與光透過量的關(guān)系（圖4-4）符合Lambert-Beer定律，即：log1log1=1ogZo-^7J（4-10）式中：用-儀器常數(shù)；叭-光路上存在直徑為工的顆粒數(shù)；￡-介質(zhì)透光量。頑含蹈M淄淄頑含蹈M淄淄圖4-4粒度測量原理圖式（4-9）中的時間換算成顆粒直徑，根據(jù)（4-10）式可以求出某一時間的光透過率對數(shù)，從而測量光透過率與顆粒直徑的關(guān)系曲線（圖4-5），較大顆?？梢院雎韵庵笖?shù)的影響直接處理：（4-12）（4-11）（4-12）（4-13）（4-14）

圖4-5透光率與粒徑的關(guān)系曲線如果在測量中考慮消光系數(shù)的影響，則Lambert-Beer定律變?yōu)?log1-log1-log/0 可Ydx（4-15）式中：似-吸光系數(shù)，工是粒子直徑的函數(shù)。在測量小顆粒直徑的顆粒時可以采用離心沉降解決布朗運動的干擾。2、白度測試：顏色有三種尺度：色調(diào)、色彩度和明度，決定色調(diào)和色彩度的因素一般用色品坐標來規(guī)定，色系中的x、y、a*、b*、C*、H°、a、b都屬于色品坐標，而與其對應的明亮度分別為Y、L*、L*、L。要精確表示一個物品的顏色必須用一個色品坐標和一個明度因子來確定。在XYZ色系統(tǒng)中，X、Y、Z表示儀器直接測定的式樣三刺激值，他是CIE1931（2°）或CIE1964（10°）規(guī)定的，成為所有CIE表色系統(tǒng)、白度值和黃度值的基礎(chǔ)參量。在Yxy系統(tǒng)中，Y是明度因子，他對應于反射比或透射比的百分值。x和y的坐標由下列方程確定：X YA— V=X+Y+Z X+Y+Z其中X、Y、Z表示儀器直接測定的試樣三刺激值。在色品坐標中可以知道可見光的顏色分布在一個色品三角形中，色彩度是從中心向邊緣發(fā)展，而色調(diào)的變化則圍繞著三角形的邊發(fā)展，物體的色品值可以在色品三角形中唯一的點確定，即可以知道他的色調(diào)和色彩度，而Y值則表示顏色的明亮程度（如圖4-6）

圖4-6 色品坐標色差值△Y>Ax>Ay可以計算如下：△￥=￥-?△x=x-xt Ay=y-yt其中Y、x、y是測定的樣品值，Yt、xt、yt是目標色值。其他的如L*a*b*色系統(tǒng)、L*C*Ho色系統(tǒng)、HunterLab色系統(tǒng)中各項指標均可以從三刺激值中進行轉(zhuǎn)換。白度是顏色的一種特殊屬性，其特點是具有高的光亮度和低的色彩度。CIE86白度是CIE白度委員會在1983年正式推薦的白度公式，是以三刺激值為依據(jù)計算，顏色的三刺激值性質(zhì)決定了白度的貢獻，等白度表面是色空間的同一個平面。公式是線性的，方程如下：=r+800x(xM=r+800x(xM-x)+1700xOM-iy)7；=900x(xb-x)-1650xOb-^式中：Wg為白度值，Tw為淡色調(diào)指數(shù)；Y、x、y為測定試樣值；xn、yn為10。視場下D65光源坐標值：xn=0.3138yn=0.3310。必須注意的是相對評價而不是絕對評價，對明顯色調(diào)的樣品是無意義的，且其值應落在一個極限范圍內(nèi)：-3<Tw<3 40<Wg<(5Y-280)此外，常用的白度還有R457白度、Hunter白度、GB5950白度、GB1530白度，其計算方法均有不同的公式計算，其中GB5950白度是中國國家建材行業(yè)制定的測試方法，GB1530是中國日用陶瓷行業(yè)的白度測試標準。四、實驗過程1、高嶺土顆粒粒度測試儀器與藥品儀器：激光粒度分析儀藥品：蒸餾水；500°C、600°C、700°C、標準狀態(tài)下高嶺土顆粒。2、 高嶺土顆粒白度測試儀器與藥品儀器：白度分析儀藥品：蒸餾水；500C、600C、700C、標準狀態(tài)下高嶺土顆粒。3、 實驗步驟：㈠高嶺土顆粒粒度測試：A、 參數(shù)設置：打開主界面，分別設置樣品名、介質(zhì)折射率，樣品折射率等參數(shù)。B、 清洗：用蒸餾水清洗樣品臺，直至數(shù)據(jù)表格無波動，樣品臺內(nèi)無殘余物質(zhì)。C、 測量：取一勺500C的高嶺土顆粒放入量筒內(nèi)，加蒸餾水后超聲波處理5分鐘，樣品液倒入樣品臺形成了濃度為0.01~0.02%的懸浮液，進行測量，備份電子版數(shù)據(jù)。㈡高嶺土顆粒白度測試調(diào)零：儀器打開電源后，預熱1分鐘，預熱后儀器發(fā)出峰鳴聲，顯示器上出現(xiàn)指示用戶調(diào)零的字樣，面板上的ZER。指示燈亮。調(diào)零時把黑筒放在測試臺上，對準光孔壓住，按ENTER鍵，儀器調(diào)零開始。調(diào)白：調(diào)零完畢后，儀器指示進入調(diào)白操作，面板上STANDARC^指示燈亮，此時，將黑筒取下，放上標準白板對準光源并壓住，按ENTER鍵進行調(diào)白。調(diào)白后，儀器指示樣品測量，面板上的SAMPLE燈亮，可進行樣品測試。在壓片機中裝入兩到三大勺的處理后的500C高嶺土粉末，注意試樣表面要用恒壓壓樣器壓平整；將樣品放到測試臺上，對準光源壓住，按ENTER鍵，此時進行一次測試，顯示器上顯示SAMPLE1的字樣，測試完成后，按DISPLAY可以顯示數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)以多種色系統(tǒng)的形式輸出。記錄x、y、z、Wr數(shù)據(jù)。連按RESET鍵，依照C步驟分別測試600C、700C、標準狀態(tài)下高嶺土顆粒，記錄下數(shù)據(jù)。五、實驗結(jié)果與討論1、數(shù)據(jù)處理：A、粒度測試數(shù)據(jù):600°C500600°C報告歐wJfir 晚E報告歐wJfir 晚Eay□普通報告樣品名稱：SiC樣品折射率：2.62樣品名稱：SiC樣品折射率：2.62測試日期:2011/10/14樣品編號:c500分析模jt：polydis.測試時間:11:08:24:i「質(zhì)名稱：水介質(zhì)折射率：1.33超聲時間：3'分散劑：遮光比:23.2%擬合殘余:D.關(guān)文件名：截斷下限：i〕,M截斷上限：517.20激光粒度分析供￡5叫" 第5頁小|樣品名稱：樣品折射率:2.62測試日期:2011/10/14樣品編號:c500分析模式:rosin-ram.測試時間:10:54:45介質(zhì)名稱：水介質(zhì)折射率：1.33超聲時間:3'分散劑:遮光比:16.8%擬合殘余:0.04文件名：截斷下限：0.20截斷上限：517.20激光粒度分析伙上第5頁粒度特征參數(shù)粒■度特征參數(shù)粒度特征參數(shù)?！龆忍卣鲄?shù)D(4,3):4.89D10：10.31priD50：4.05四iD25：6.86pnOl：W：2):D(4,3):4.89D10：10.31priD50：4.05四iD25：6.86pnOl：W：2):2.33ptiS.S.A.：2.57sq.itv'c.c.pnD75:1.81pnD90:1.01pnDi：4,3):5.84 pmD50：4.73 pnD10:11.95pnD25：8.07 pnD(3,2：i:2.30 心iS.S.A.：2.61 sq.m'c.c.D75:2.40 innD90:1.10 inn粒度分布圖粒徑巾m]00O1820OOi4^粒徑|加)粒徑|加)■(%)累稅(：%)粒徑(叩)微分(%)累積(%)粒徑伽)微分(%)果積0.202.8948268.2541.80.000.00[1.西0.00100.003.506.8563.^350.60.000.00LI.290.08100.004248.7056.5861.30.000.000.350.2699.925.139.1647.8974.20.000.00[1.縮0.6499.656.219.1238.7289.80.000.000.520.9699.027.518.如29.60108.60.000.000.G31.6198.059.097.3221.15131.50.000.000.762.2596.4511.005.8013.83159.10.000.000.922.77942。13.31^.308.03192.60.0011001.113.1991.4216.112.583.73233.10.000.001.354.軸88.2419.50仰41.15282.10.000.001.G35.7983.7923.600.100.11341.40.000.001.975.1178.0028.560.000.01413.10.0011004.E472.8934570.000.01500.00.001100:粒徑(prn)微分(%)(%)粒徑(pm)微分(：%)(%)粒徑(pm)微分(%)(%)0.202.895.8375.95幻.80.010.01旺40.31100.003.506.8770.1250.60.000.000.290.-1099.69A2A7.8-163.2461.30.000.000.350.5199.295.138.5955.如74.00.000.000.7298.786.219.10花.8189.80.000.000.520.8598.067.519.0837.71108.60.000.000.631.0897.229.098.招28.63131.50.000.000761.3496.1311.007.3220.10159.10.000.000.921.7194.7913.315.6212.78192.60.000.001.112.1193.0816.113.757.16233.10.000.001.352.7490.9719.502.093』1282.10.000.001.633.2788.2323.600.931.32341』0.000.001.97<038-1.9528.560.310.39413.10.000.002.39<9880.9334.570.0?0.08500.00.000.00報告樣品名稱：SiC樣品折射率：2.62測試日期:2011/10/14樣品編號:c500分析模式：polydis.測試時間:報告樣品名稱：SiC樣品折射率：2.62測試日期:2011/10/14樣品編號:c500分析模式：polydis.測試時間:11:16:09介質(zhì)名稱：水介質(zhì)折射率：1.33超聲時間：3，分散劑:遮光比:30.5%擬會殘余:0.03文件名：截斷下限:0.20截斷上限：517.20激光粒度分析?悅砧-*3 第5頁 小I粒度特征參數(shù)激光粒度分析便樣品名稱：對C樣品折射率：2.62測試日期:2011/10/14樣品編號:c500分析模式:polydi莒.測試時間:11:29:16介成名稱：水介質(zhì)折射率：1.33超聲時間：3’分散劑:遮光比:29.2%擬合殘余文件名：截斷下限：0.20截斷上限：517.20粒度特征參數(shù)Di：；4;3；：l:4/74 pnD50:3.91 pmDi：；372；：i:2.20 pn S.S.A.:2.72 sq.ttUc.c.D10:10.12 pnD25:6.74 pmD75:1.61 pn D90:0.89 [imD(4,3):47.52pnD50:6.65 pnDi：3,2):2.96 心iS.S.A.:2.02 sq.nvc.c.DIO:134.55pmD25:22.3S呻D75:2.S7 皿D90:0.S9 皿粒徑（問微分（%）.累積E粒徑伽）微分㈤果積（龍）粒徑伽）微分E祟程（'知0.202.8944日65.1141￡0.000.000.240.00100.003.506.0560.6350.60.000.000.290.00100.004248.07545日61.30.00LI.LILI0.350.10100.005.138.82■16.517420.000.00D.4399.906.218.9437.6989.80.000.000.520.9899印7.518.3528.75108.60.000.000.632.139*99.097.2720.39131.50.000.000.763.1696.3611.005.5413.12159.10.000.000.923朋93.2013.314.Q27.58192.60.000.001.11■1.0989.3516.112.423.56233.10.00LI.LILI1.354朋85.2719.501.011.14282.10.000.001.635.7580.^1123.600.130.13341.40.000.001.975.Q4746628.560.000.00413.10.000.002.3945169.6234570.000.00500.00.000.00粒徑（響微分（%）累戒.（：%）粒役（問微分（%）果糧.(%)粒役微分（%）（：%）0.202.891.7776.63■11.80.0023.860.240.00100.