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煅烧过程中高岭土发生了哪些化学变化

  在煅烧过程中,高岭土主要发生以下化学变化:

  一、脱水反应

  吸附水脱出:

  在低温阶段(通常小于110℃),高岭土中的自由水、吸附水以及少量层间水开始逐渐渗出。这些水分子未与高岭土结合成键,因此容易在较低温度下脱出。

  具体来说,当煅烧温度为80℃时,高岭土脱去表面吸附水;温度达到150℃时,内层吸附水脱出;温度继续升高至200℃以上时,高岭土层间的插层水脱出,这些插层水与高岭土结合形成氢键,因此需要较高温度才能脱出。

  结构水脱出:

  在中温阶段(110℃~925℃),随着温度的逐渐升高,高岭土中的离子电性吸附水和胶体结晶水逐渐脱失,接着以羟基形式存在的结构水也开始逸出脱除。

  结构水的脱出是一个连续渐进的过程,但在不同温度范围内,其逃逸顺序和逃逸速度都是不同的。一般来说,在400℃~450℃时,结构水开始缓慢脱出;450℃~550℃时,结构水迅速脱出,稍后速度减慢;550℃~925℃时,结构水及其他残余水全部脱出。

  二、脱羟反应

  在煅烧过程中,高岭土还会发生脱羟反应,即失去羟基。这一反应通常与结构水的脱出同时进行,或在结构水脱出后继续进行。脱羟后的高岭土活性增强,更易与其他物质发生反应。

  三、物相变化

  随着煅烧温度的升高,高岭土的晶相结构发生变化:

  高岭土阶段:在煅烧温度低于500℃时,高岭土的晶体结构几乎保持不变。

  偏高岭土阶段:当煅烧温度达到550℃时,高岭土的晶体结构开始遭到破坏;温度继续升高至750℃~950℃时,高岭土开始转变为无定型的偏高岭土。

  含尖晶石的高岭土阶段:在更高温度下(大于925℃),偏高岭土会进一步转化生成新的晶相矿物,如铝硅尖晶石。当温度继续升高至1050℃~1100℃时,部分铝硅尖晶石开始转变为另一种新晶相矿物,即似莫来石。

  综上所述,煅烧过程中高岭土主要发生脱水、脱羟以及物相变化等化学变化。这些变化使得煅烧后的高岭土具有不同的物理化学性能和应用价值。

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