探秘粘土：矿物成分及结晶特征简述

粘土是由各种含有铝硅酸盐矿物的岩石经过长期的风化、热液蚀变或沉积变质作用等生成的土状材料,它主要是由细小结晶质的粘土矿物所组成。

粘土是湿型砂和干模砂的主要粘结剂。粘土被水湿润后具有粘结性和可塑性；烘干后硬结,具有干强度,而硬结的粘土加水后又能恢复粘结性和可塑性,因而具有较好的复用性。但如果烘烤温度过高,粘土被烧死或烧枯,就不能再加水恢复塑性。粘土资源丰富,价格低廉,所以应用广泛。

(1)粘土的矿物成分 粘土矿物的种类很多,按晶体结构可分为高岭石组(包括高岭石、珍珠陶土、地开石、埃洛石等)、蒙脱石组(包括蒙脱石、贝得石、绿脱石、皂石等)和伊利石组(包括伊利石、海绿石等)。粘土是由各种含有铝硅酸盐矿物的岩石经过长期的风化、热液蚀变或沉积变质作用等生成的。粘土在沉积过程中,常混杂有一些非粘土矿物,如石英、长石、云母等,以及少量有机物质。只有其中的粘土矿物才是产生粘结能力的基本材料。非粘土矿物和有机杂质一般都不起粘结作用。

粘土与水混合后,其中所含的粘土矿物容易分散为细粒,直径大多数在1～2μm以下。其他矿物的颗粒直径大部分大于1～2μm。铸造上把直径小于20μm的细粒称为“泥分”,泥分中不一定含有粘土矿物。(www.xing528.com)

在铸造行业所采用的粘土分为铸造用粘土和铸造用膨润土两类。膨润土主要是由蒙脱石组矿物组成的,主要用于湿型铸造的型砂粘结剂。铸造用粘土主要含有高岭石或伊利石类矿物,常用做干型砂和修炉、修包材料的粘结剂。

(2)粘土的结晶特征 各种粘土之所以具有不同的性能,其基本原因是粘土矿物的结晶结构不同。通过X射线衍射法的研究,可以得知按照粘土矿物的晶层排列,有两层型、三层型等不同形式。粘土矿物的晶格中都包含着两种基本结构单位:①硅氧四面体晶片:硅氧四面体是由一个Si⁺等距离地配上4个比它大得多的O₂^-(或氢氧离子)构成的。每个硅氧四面体中的三个氧位于同一平面,称为底氧。另一个氧带负电荷称为顶氧,是活性氧。在层状结构中,每个四面体的三个底氧分别和相邻的三个底氧四面体共用组成四面体群,在二维平面上排列成六角形的网格,连成无限延伸的整片。②铝氧八面体晶片:由一个铝(或铁、镁)离子居于中心,6个氧或氢氧等距离排列成八面体。八面体之间共棱相连形成八面体片。