黏土组成介绍

黏土(英语：clay)，又作粘土，是颗粒非常小的（<2μm）可塑的硅铝酸盐。除了铝外，黏土还包含少量镁、铁、钠、钾和钙，是一种重要的矿物原料。

黏土一般由硅铝酸盐矿物在地球表面风化后形成。但是有些成岩作用也会产生黏土。在这些过程中黏土的出现可以作为成岩作用进展的指示。

黏土是一种重要的矿物原料。由多种水合硅酸盐和一定量的氧化铝、碱金属氧化物和碱土金属氧化物组成，并含有石英、长石、云母及硫酸盐、硫化物、碳酸盐等杂质。

黏土矿物细小，常在胶体尺寸范围内，呈晶体或非晶体，大多数是片状，少数为管状、棒状。

黏土矿物用水湿润后具有可塑性，在较小压力下可以变形并能长久保持原状，而且比表面积大，颗粒上带有负电性，因此有很好的物理吸附性和表面化学活性，具有与其他阳离子交换的能力。

一些粘土矿物的矿物有：

高岭石：

石脂：

蒙脱石：

蛭石：

伊利石：

水铝英石：Al2O3.SiO2.2,5H2O //

词目：黏土

拼音：nián tǔ

注音： ㄋㄧㄢˊ ㄊㄨˇ

解释：有黏性的泥土。

例句：《书·禹贡》“厥土赤埴坟” 孔 传“土黏曰埴” 唐 孔颖达 疏：“《考工记》用土为瓦，谓之塼埴之工，是埴为黏土，故土黏曰埴。”

粘土一般由硅酸盐矿物在地球表面风化后形成。一般在原地风化，颗粒较大而成分接近原来的石块的，称为原生黏土或一次黏土。这种黏土的成分主要为氧化硅与氧化铝，色白而耐火，为配制瓷土之主要原料。

而黏土再继续风化而变幼，再经流水及风力迁移，而在下游形成一层厚厚的黏土，称为次生黏土或二次黏土。这种黏土因受污染，含金属氧化物较多，色深而耐火度较低。因黏性及可塑性佳，为配制陶土之主要原料。

高岭土是以高岭石亚族矿物为主要成分的软质黏土。主要由高岭石矿物组成。自然界中,组成高岭土的矿物有黏土矿物和非黏土矿物两类。颜色为白色,最高白度大于95%,硬度为1~4。

黏土

黏土是一类层状硅酸盐，层片由硅氧四面体和铝氧八面体组成。

按其结构分为以下四类：

·高岭石族（The Kaolinite Group），1:1型。

·蒙脱石族（The Montmorillonite/Smectite Group），2:1型。

·伊利石族（The Illite (or The Clay-mica) Group），2:1型。

·绿泥石族（The Chlorite Group），2:1:1型。

按性质和用途可分为陶瓷黏土、耐火黏土、砖瓦黏土和水泥黏土。硬质黏土常呈块状或板片状，一般在水中不浸散，耐火度较高，为耐火制品的主要原料。耐火黏土中的硬质黏土用于制作高炉耐火材料，炼铁炉、热风炉、盛钢桶的衬砖、塞头砖。在陶瓷工业中，硬质黏土和半硬质黏土可以作为制造日用陶瓷、建筑瓷和工业瓷的原材料。

纸类

国内也称“纸浆黏土”。成分包括纸浆，胶质，长石和纤维等。无需烧烤，干燥后的质感介于陶土和石膏之间，不会摔碎，可永久保存不变形。既可雕刻，又可附着于各种物体粘贴、塑形，和石材、木材、玻璃都能很好搭配，应用十分广泛。普通的纸黏土为白色，干后可着颜色，水性和油性的颜料均可，如水彩、压克力、油彩，并且无毒无味。

随着工艺的发展，纸黏土更加细腻、质轻、黏度更高，可以制作比较精细的工艺品，而且出现了彩色纸黏土。这种黏土在国外某些国家从20世纪70年代已经普及，通常是儿童雕塑课堂使用的材料。成为了流行的手工捏塑材料，许多创造的作品成为时尚的装饰，已经融入日常生活。

黏土油类

油粘土一般是在作品完成后辅助使用的，比如说做粘土花盆景上盆时候，只需取出适量粘土放入盆中，将作品插上，目的使作品能稳固。油粘土的特性是： 软/硬油泥即使暴露于空气中，都不会变硬的，一般情况下只需按自己的喜好选择软油泥或硬油泥便可。

黏土树脂类

树脂粘土有两种，一种是面包花（面粉粘土）。面包花起源于拉丁美洲的一种说法，当地人用吃剩的面包碎屑，收集起来，烘干磨成粉，加入白胶浆，制成“面粉粘土”。可是用这种面粉粘土延展性不够，也不够结实，造出的作品在风干后，很容易碎裂，不能长久摆放。后来这种朴素的手艺传至日本，日本人将它改良，加入防腐剂及其他化学品，制成面粉粘土。这种面粉粘土本身是半透明色，性质柔软，可延展至很薄又不会裂开，即使干燥后也能保持弹性，可自由的做出纤细作品。它可塑性高，质感强烈，用法简单，可使用油画颜料、丙稀颜料来调校色彩，然后塑造出心目中形象，自然风干就成了。制成的作品能保持不变的形态，可用于花、小动物 、公仔、饰件等多种作品的制作。用此粘土最适合是做花，能够伸展至很薄，做出很轻巧自然的感觉，但做出来的作品，比较哑色，作品干后必须在表面薄薄的扫上油彩以增加它的美感及立体感。

还有一种树脂粘土取出时非常硬，还十分细碎，但加入颜色后，会越搓越柔软，做出来的作品干燥后非常坚硬，适合做一些迷你器皿，如碗、碟、花盆。

黏土其它类

石粉类

质地细腻，延展性好，干后有强度，有石的质感。易塑、易雕。最适合人形及壁饰的制作。

木质类

以天然木制成，干后成硬质地，可雕刻出尖锐形状，适合木质风格制品。

布类

液体状粘土，细腻、轻柔。极适合搭配各种布料使用。在完成的作品表面再以布粘土处理过，更有截然不同的效果。

银类

又称纯银粘土，可广泛用于DIY手工与珠宝、陶土、金属结合，可以轻松烧制出各种形状的个性时尚美丽的纯银饰品和纯银礼品。

土黏土种类一览表

黏土的化学组成、矿物组成和颗粒组成决定着黏土的工艺性能：

可塑性

黏土与适量的水混合后形成泥团，在外力的作用下，泥团发生变形但不开裂，外力散去后，仍能保持原有形状不变，黏土的这种性质称为可塑性。

结合性

黏土的结合性是指黏土结合非塑性原料而形成良好的可塑泥团并且有一定的干燥强度的能力。黏土的结合性对于半成口的干燥、修坯和上釉存在着重要的影响。黏土垢结合性由其结合瘠性料的结合力的大小所决定的，而结合力的大小又和黏土矿物的种类、结构等因素相关。一般来讲，可塑性强的黏土，其结合力也大。

触变性

黏土泥浆或可塑泥团受到振动或搅拌时，黏度会降低，而其流动性则会增加，静止后逐渐恢复原状。此外，泥浆放置一段时间后，在保持原水分不变的条件下也会出现变稠和固化的现象。黏土的这种性质称为触变性。

收缩

黏土泥料在一定温度下干燥时，由于颗粒间水分的排出，颗粒之间相互靠拢以及颗粒间距缩短而引起的体积收缩，称为干燥收缩。干燥后的黏土泥料经过高温煅烧时，由于发生诸如脱水作用、分解作用、莫来石的生成、石英的晶型转化、易熔杂质的转化以及各类熔融物填充质点间空隙等一系列物理化学变化，使得黏土泥料进一步收缩，称为烧成收缩。成型黏土样品经过干燥和煅烧后的尺寸总变化称为总收缩。

烧结

黏土是由多种矿物混合而成的，没有固定的熔点，而是在一定的温度范围内逐渐软化。

当黏土在加热煅烧的过程中，到达一定温度（800℃~900℃）后，继续升高温度时，黏土中低共熔物质开始熔化，液相出现并逐渐增加，填充在固体颗粒之间，由于液相表面张力的作用，使得未熔颗粒进一步靠拢，引起体积急剧的收缩，气孔率下降，密度提高，这种对应体积开始急剧变化时的温度称为开始烧结温度。

当温度继续升高时，收缩将不断增大至最大值，气孔率降至最小值，密度达到最大值，黏土完全烧结，此时对应的温度称为烧结温度。

黏土矿广泛分布于世界各地的岩石和土壤中。世界膨润土矿资源为 1.3Gt以上，主要分布于美国和加拿大。高岭土矿储量约 1.6Gt，主要分布于中国、美国、俄罗斯、墨西哥、西班牙等国。中国是高岭土资源十分丰富的国家，矿质优良、成因类型齐全，主要产地有江苏苏州、湖北均县、四川叙永县等地。活性白土主要产于美国和加拿大。

造陶瓷

工业用粘土矿有高岭土、膨润土（主要组成为蒙脱石）、活性白土（组成不定）等。高岭土最早由中国在江西高岭村开采，用来制造陶瓷。膨润土于1888年在美怀俄明州开始开采，活性白土于1906年在美国得克萨斯州首次开采。

制水泥

与石灰岩混合后制水泥

用途

在工业、模型制造和艺术中做模型。艺术家使用黏土制做模型，但也适用黏土直接塑造艺术品

在饮水加工和其它化学工艺中作为离子交换器

高岭石是瓷器的原料

高岭石还可以使纸的表面特别光滑和吸收墨水

陶粒在建筑业中作为隔离层以及在无土栽培中使用

密封垃圾填埋场

密封垃圾堆填区

在颜料工业和医药工业中作填补物

在催化剂中使用

高液土

在工程中判别高液限土的3个指标为：小于0.074mm的颗粒含量大于50%、液限大于50%，塑性指数大于26的土。边坡工程对具有膨胀性的高液限土设计思路基本是参考膨胀土进行的，除了具有遇水膨胀、失水收缩的特征外，更主要的特征是高液限土压实性差，经过压实后的土的压缩性仍然较大，且有明显的应变软化。很多边坡工程失去效用，都是由于不能认清楚高液限土的本质特征而引起的。

高液限土

高液限土通常含有大量的蒙脱石、伊利石、高岭石等黏土成分。其中蒙脱石是由颗粒极细的含水铝硅酸盐构成的矿物，其晶格单元由两层硅氧四面体层夹一层氧化铝八面体层构成，层间联接依靠范得华力，较弱，水分子容易进入晶胞之间，增大晶胞距离，脱水后，又产生相应的收缩，其液限变化范围可达到140～710%，塑限范围为50～100%；在晶格之间，由于同晶置换作用，使蒙脱石具有很强的吸附能力，大量的Na 、Ca2 填充进来，产生双电层效应，导致粒间的膨胀。相似的，伊利石也具有2：1的三层晶体结构，但其吸附的阳离子主要为Na 、K ，晶格间连接力较强，水分子不容易进入，所以伊利石亲水性、胀缩性不如蒙脱石，其液限变化范围为80～120%，塑限为45～60%.伊利石属于较不稳定的中间产物，性质介于蒙脱石和高岭石之间，并随着层间K 含量的逐渐减少，而接近于蒙脱石。高岭石的结构单元是由一层铝氢氧晶片和一层硅氧晶片组成的晶胞。晶胞之间的联结是氧原子与氢氧基之间的氢键，联结力较强，晶胞之间的距离不易改变，水分子不能进入，亲水性及膨胀性较前两种矿物成分。 　高液限土的工程性质与其母岩成份、含水量、密实度、外荷载大小及作用方式、其他物理化学作用等都有关系。根据大量工程实践可知：高液限土透水性较差；干硬时强度高，坚硬不易挖掘， 不易压实；毛细现象明显，吸水后能长时间保持水分，故吸水后承载力小、稳定性差；具有较大的可塑性、弱膨胀性和粘性。

（一）矿物组成

为便于研究黏土的矿物组成，根据其性质和数量可分成两大类，即黏土矿物和杂质矿物。

黏土矿物的种类和性质已如前所述，主要为高岭石类、蒙脱石类和伊利石类，以及较少见的水铝英石等。

除此之外，在黏土形成过程中，常由于岩石风化未完全，或由于其它因素而混入一些非黏土矿物和有机物质，这些物质我们统称为杂质矿物。杂质矿物通常以细小晶粒极其集合体分散于黏土中，常会影响甚至决定黏土的工艺性能。

杂质矿物的类别及其影响：

1）石英和母岩残渣。这些杂质一般以较粗颗粒混在黏土中，对黏土的可塑性和干燥后强度产生很大影响。工厂多采用淘洗法除去粗颗粒杂质。

2）碳酸盐及硫酸盐类。细颗粒的碳酸盐分布在黏土中对其影响不大，碳酸盐在高温下可分解出CaO、MgO，起熔剂作用，能降低陶瓷的烧成温度。较多的硫酸盐在氧化气氛中容易引起坯泡。

3）铁和钛的化合物。这类杂质矿物能使坯体呈色，降低黏土的耐火度，也会严重影响制品的介电性能、化学稳定性等。

4）有机杂质。黏土中存在少量的有机杂质，可以增加黏土的可塑性和泥浆的流动性，但有机物质过多时也可能会造成瓷器表面起泡与针孔。

（二）化学组成

由于黏土中的主要黏土矿物都是含水的铝硅酸盐。此外，还有少量的碱金属氧化物以及碱土金属氧化物等。

一般黏土原料的化学分析如包括以上九个项目，即已满足生产上的参考需要。

（三）颗粒组成

是指黏土中含有不同大小颗粒的质量分数。

为什么黏土中的细颗粒愈多愈好？由于细颗粒的比表面积大，其表面能也大，因此黏土中的细颗粒愈多时，则其可塑性愈强，干燥收缩大，干后强度高，在烧成时也易于烧结，烧后的气孔率也小，有利于成品的力学强度、白度和半透明度的提高。

此外，黏土的颗粒形状和结晶程度也会影响其工艺性质。片状结构比杆状结构的颗粒堆积致密，塑性大、强度高；结晶程度差的颗粒可塑性也大。

测定黏土原料颗粒大小的方法很多，有用显微镜、水簸法、浑浊计法、吸附法等。最简单和最普通的方法是筛分析（0.06mm以上）与沉降法（1~50um）。

黏土的化学组成、矿物组成和颗粒组成决定着黏土的工艺性能：

黏土壤土可塑性

黏土与适量的水混合后形成泥团，在外力的作用下，泥团发生变形但不开裂，外力散去后，仍能保持原有形状不变，黏土的这种性质称为可塑性。

黏土壤土结合性

黏土的结合性是指黏土结合非塑性原料而形成良好的可塑泥团并且有一定的干燥强度的能力。黏土的结合性对于半成口的干燥、修坯和上釉存在着重要的影响。黏土垢结合性由其结合瘠性料的结合力的大小所决定的，而结合力的大小又和黏土矿物的种类、结构等因素相关。一般来讲，可塑性强的黏土，其结合力也大。

黏土壤土触变性

黏土泥浆或可塑泥团受到振动或搅拌时，黏度会降低，而其流动性则会增加，静止后逐渐恢复原状。此外，泥浆放置一段时间后，在保持原水分不变的条件下也会出现变稠和固化的现象。黏土的这种性质称为触变性。

黏土壤土收缩

黏土泥料在一定温度下干燥时，由于颗粒间水分的排出，颗粒之间相互靠拢以及颗粒间距缩短而引起的体积收缩，称为干燥收缩。干燥后的黏土泥料经过高温煅烧时，由于发生诸如脱水作用、分解作用、莫来石的生成、石英的晶型转化、易熔杂质的转化以及各类熔融物填充质点间空隙等一系列物理化学变化，使得黏土泥料进一步收缩，称为烧成收缩。成型黏土样品经过干燥和煅烧后的尺寸总变化称为总收缩。

黏土壤土烧结

黏土是由多种矿物混合而成的，没有固定的熔点，而是在一定的温度范围内逐渐软化。

当黏土在加热煅烧的过程中，到达一定温度（800℃~900℃）后，继续升高温度时，黏土中低共熔物质开始熔化，液相出现并逐渐增加，填充在固体颗粒之间，由于液相表面张力的作用，使得未熔颗粒进一步靠拢，引起体积急剧的收缩，气孔率下降，密度提高，这种对应体积开始急剧变化时的温度称为开始烧结温度。

当温度继续升高时，收缩将不断增大至最大值，气孔率降至最小值，密度达到最大值，黏土完全烧结，此时对应的温度称为烧结温度。

（一）黏土的成因

黏土是由富含长石等铝硅酸盐矿物的岩石经过风化作用或热液蚀变作用而形成的。这类经风化或蚀变作用而生成黏土的岩石统称为黏土的母岩。

母岩经风化作用而形成的黏土产于地表或不太深的风化壳以下；母岩经热液蚀变作用而形成的黏土常产于地壳较深处。

风化作用类型有：1）机械的（物理的）；2）化学的；3）生物的。

热液蚀变型：高温岩浆冷凝结晶后，残余岩浆中含有大量的挥发分及水，温度进一步降低时，水分则以液态存在，但其中溶有大量其它化合物。当这种热液（水）作用于母岩时，会形成黏土矿床，这就称为热液蚀变型黏土矿，如衡阳界牌土。

（二）黏土的分类

1、按成因分类

1）原生黏土：又称一次黏土，残留黏土，是母岩风化崩解在原地残留下来的黏土。特点：颗粒较粗，可塑性较差，耐火度高。

2）次生黏土：又称二次黏土，沉积黏土，是由风化形成的黏土，经雨水河流的冲刷及有时外加风力的作用，迁移至盆地或其他地势较低处沉积下来，而形成黏土层。特点：颗粒较细，可塑性较好，耐火度差 。

2、按可塑性分类

1）高可塑性黏土：软质黏土。其分散度大，多呈疏松状。如粘性土、膨润土、木节土等。

2）低可塑性黏土：硬质黏土。其分散度小，多呈致密块状。如叶蜡石、焦宝石、瓷石等。

3、按耐火度分类

1）耐火黏土：一般耐火黏土的耐火度在1580℃ 以上，较纯，含杂质较少。

2）难熔黏土：其耐火度在1350~1580℃ ，含易熔杂质在10~15%。

3）易熔黏土：其耐火度在1380℃ 以下，含有大量的杂质。

4、按化学组成分类

1）富铝黏土 ；2）贫铝黏土。

（三）黏土的主要矿物类型

黏土矿物主要为高岭石类（包括高岭石、多水高岭石等）、蒙脱石类（包括蒙脱石、叶蜡石等）和伊利石类（也称水云母）等等。

1、高岭石类

因首先在江西景德镇东部的高岭村山头发现，故国际上都把这种制瓷黏土称为高岭(Kaolin)土，其主要矿物成分是高岭石(Kaolinite)和多水高岭石。

属于高岭石类的黏土矿物还有地(迪)开石(Dickite)、珍珠陶土(Nacrite)和多水高岭石(埃洛石Hallysite，又称叙永石，为我国四川叙永县以盛产这种矿物为主的黏土而得名)等。

2、蒙脱石类

概述：蒙脱石（Montmorillonite）也是一种常见的黏土矿物，以蒙脱石为主要组成矿物的黏土称为膨润土（bentonite），一般呈白色、灰白色、粉红色或淡黄色，被杂质污染时呈现其它颜色，其晶粒呈不规则细粒状或鳞片状。

特性：1）吸湿膨胀性：吸水后体积可膨胀20-30倍；2）离子交换性：在水中呈悬浮和凝胶状，具有良好的阳离子交换特性。

3、伊利石类

伊利石是白云母经强烈的化学风化作用而转变为蒙脱石或高岭石过程中的中间产物。

组成成分与白云母相似。

4、水铝英石

是一种非晶质的含水硅酸铝，它的结构可能是由硅氧四面体和金属离子配位八面体任意排列而成，没有任何对称性。

它与其它黏土矿物的区别是它能在盐酸中溶解。而其它结晶质的黏土矿物不溶解于盐酸，但溶解于硫酸。

它在自然界中并不常见，往往少量地包含在其它黏土中。