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高嶺土礦物在煅燒過程中的行為很復(fù)雜,本章主要對高嶺土礦物的煅燒溫 度區(qū)間的行為做描述。
(1)低溫除濕階段(也稱焙干、烘干或預(yù)熱階段)的行為
低溫(通常小于110℃)是此階段的主要特征,在此溫度下,礦物裂隙內(nèi)
含的自由水,大多數(shù)吸附水以及少量層間水開始逐漸滲出。由于此階段溫度低, 高嶺土礦物本身一般不會發(fā)生物理和化學(xué)變化。由于礦物原料中上述幾種水的 脫失和蒸發(fā)逸散,由于礦物中水脫出、蒸發(fā)散失,根據(jù)熱力學(xué)平衡定律,這個 階段屬于吸熱過程,在這些水完全散失之前,爐內(nèi)溫度上升較緩慢。此階段所 需的時間,主要受礦物原料中自由水、吸附水、層間水的含量以及雜質(zhì)中水含 量等因素的影響。
(2)中溫脫羥基階段、除碳階段的行為
此階段的溫度區(qū)間為1 10℃.925℃,由于溫度逐漸升高,產(chǎn)生熱驅(qū)動,煅 燒高嶺土礦物反應(yīng)開始產(chǎn)生,離子電性吸附水和膠體結(jié)晶水逐漸脫失,接著存 礦物晶體結(jié)構(gòu)中以羥基形式存在的結(jié)構(gòu)水逸出脫除。當(dāng)溫度達到925℃時,高 嶺石礦物中各種形式的水全部脫出。雖然此階段高嶺石的脫水過程是連續(xù)漸進 式的,但在不同溫度范圍內(nèi),不同形式水的逃逸順序和逃逸速度都是不同的。
一般情況下,1lO℃。400℃時,膠體水和結(jié)晶水迅速脫出;400℃一450℃結(jié)構(gòu)水開始緩慢脫出;450℃一550℃,結(jié)構(gòu)水迅速脫出,稍后速度減慢;550℃.925℃ 結(jié)構(gòu)水及其他殘余水全部脫出。
在這個中溫煅燒階段,高嶺石除脫水變化外,還發(fā)生形式的變化反應(yīng)。存
450℃.750℃左右煅燒時,高嶺石就會轉(zhuǎn)變?yōu)槠邘X石或變高嶺石,其反應(yīng)化學(xué) 式如下:(高嶺石) (偏高嶺石) (水)
高嶺石在此煅燒溫度階段,一般彳<會析出新的晶相。與高嶺石相伴的碳質(zhì)、 碳氫化合物都要發(fā)生相應(yīng)的變化和脫除。由于高嶺石礦物成分和含量的差異, 結(jié)晶有序的的不同,因而在這個煅燒階段為保證實驗有序、正常的進行,要做 到:供熱連續(xù)、溫度穩(wěn)定、原料受熱均勻、時間充足,氣氛適宜。 (3)高溫煅燒階段
凡溫度大于925℃的煅燒過程,都稱之為高溫煅燒階段。由高嶺石煅燒轉(zhuǎn) 變成的偏高嶺石,從925℃開始轉(zhuǎn)化成為一種新晶像礦物,即鋁硅尖晶石,同 時熱解出二氧化硅,其化學(xué)反應(yīng)式為:
2(彳乞Q·2研Q)—馬2彳如D3·3&q+&q
(偏高嶺石) (鋁硅尖晶石)
當(dāng)溫度繼續(xù)升高達到1050℃.1100℃范圍時,部分鋁硅尖晶石開始轉(zhuǎn)變?yōu)?/P>
另一種新晶像礦物,即生成少量結(jié)晶差、晶體小,形貌呈針狀、長柱狀的似莫 來石,并繼續(xù)熱解出二氧化硅,其化學(xué)反應(yīng)式為:
2彳乞D3·3所D2—盥生專2么,2D3·.野D2+2SfD2 (鋁硅尖晶石) (似莫來石)
在煅燒高嶺土產(chǎn)品中,如果存在含量約15%結(jié)晶程度差,晶體細小的似莫
來石,則可以顯著提高產(chǎn)品的光學(xué)性能,改善產(chǎn)品的白度、光散射性等指標(biāo), 使其產(chǎn)生吏高的經(jīng)濟效益。如果溫度控制不合適,似莫來石生成量過高,晶體 粗大,產(chǎn)品硬度和磨耗增加,活性顯著降低,則此高嶺土屬于過燒品級,其用 途和領(lǐng)域大受限制,經(jīng)濟價值降低。
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