高嶺土類礦物是由高嶺石、地開石、珍珠石、埃洛石等高嶺石簇礦物組成,主要礦物成分是高嶺石。
高嶺石的晶體化學(xué)式為2SiO2·Al2O3·2H2O,其理論化學(xué)組成為46.54%的SiO2,39.5%的Al2O3,13.96%的H2O。高嶺土類礦物屬于1:1型層狀硅酸鹽,晶體主要由硅氧四面體和紹氫氧八面體組成,其中硅氧四面體以共用頂角的方式沿著二維方向連結(jié)形成六方排列的網(wǎng)格層,各個(gè)硅氧四面體未公用的尖頂氧均朝向一邊;由硅氧四面體層和招氧八面體層公用硅氧四面體層的尖頂氧組成了1:1型的單位層。
高嶺土是自然界常見的、非常重要的一種粘土礦物,是在缺少堿金屬和堿土金屬的酸性介質(zhì)中,由火成巖和變質(zhì)巖中的長石或其他硅酸鹽礦物經(jīng)風(fēng)化作用形成。
自然界中高嶺土所包含的礦物主要分為粘土礦物和非粘土礦物。其中粘土礦物主要包含高嶺石族礦物和少量的蒙脫石、云母和綠泥石;非粘土礦物主要包含長石、石英和招的水化物,還有一些鐵礦物如赤鐵礦、菱鐵礦、褐鐵礦等、鈦礦物如金紅石等和有機(jī)質(zhì)如植物纖維等。決定高嶺土性能的主要是粘土礦物。
陶瓷不僅對(duì)高嶺土的可塑性、結(jié)合性、干燥收縮、干燥強(qiáng)度、燒結(jié)收縮、燒結(jié)性質(zhì)、耐火度及燒后白度等有嚴(yán)格要求,而且涉及到化學(xué)特性,特別是鐵、鈦、銅、鉻、錳等致色元素的存在,使燒后白度降低,產(chǎn)生斑點(diǎn)。
對(duì)高嶺土的粒度要求一般是越細(xì)越好,使瓷泥具有良好的可塑性和干燥強(qiáng)度,但對(duì)要求快速澆鑄、加快注漿速度和脫水速度的澆鑄工藝,需提高配料的粒度。此外,高嶺土中高嶺石結(jié)晶程度的差異,也將明顯影響瓷坯的工藝性能,結(jié)晶程度好,則可塑性、結(jié)合能力就低,干燥收縮小,燒結(jié)溫度高,其雜質(zhì)含量也減少;反之,則其可塑性就高,干燥收縮大,燒結(jié)溫度較低,相應(yīng)雜質(zhì)含量也偏高。
土器,即常見的磚瓦。地表黏土皆可燒成,燒制溫度達(dá)到7、800攝氏度,坯體不僅可以定型,而且還能達(dá)到一定的強(qiáng)度。土器,因?yàn)橛绅ね翢?,所以土腥味較重。紫砂壺中的“熟砂”(其實(shí)應(yīng)該叫“熟粉”),就是將燒到這個(gè)溫度的紫砂泥,再根據(jù)需要磨成所需大小的顆粒,通過改變泥料的物理結(jié)構(gòu),滿足制作和成品顆粒效果的需要。一些假的紫砂壺(非用紫砂泥制作的“紫砂壺”,有些看起來也具有顆粒感,就是采用的這個(gè)方法。
炻器,即紫砂制品。燒結(jié)溫度在1000—1240℃,特點(diǎn)是燒結(jié)后坯體透氣不透水,坯體保持開放性氣孔和封閉性氣孔的物理結(jié)構(gòu)。封閉性氣孔,即顆粒(以石英為核心的團(tuán)結(jié)顆粒)中的氣孔和顆粒之間的氣孔。紫砂器皿的雙氣孔結(jié)構(gòu),導(dǎo)致紫砂器皿具有隔熱效能和保鮮(透氣)功能。封閉性性氣孔的形成是紫砂泥中含的有機(jī)成分(主要是鉀鈉鈣的化合物),在一定溫度下發(fā)生化學(xué)反應(yīng),釋放出氣體。但化學(xué)反應(yīng)未盡充分,釋放的氣體不多,容納在顆粒之中。如果反應(yīng)充分,釋放的氣體就會(huì)較多,出現(xiàn)鼓泡和破泡現(xiàn)象。破泡后的地方,常溫下收縮,就在坯體表面形成了“針孔”。紫砂未燒結(jié),其中的黏土成分未充分發(fā)生化學(xué)反應(yīng),鉀鈉鈣化合物依然較多,所以也會(huì)有土腥味,同時(shí),坯體強(qiáng)度不夠,受到外力容易破損。