高嶺土具有抵抗高溫不致熔化的能力。在高溫作業下發生軟化并開始熔融時溫度稱耐火度。耐火度與高嶺土的化學組成有關,純的高嶺土的耐火度一般在1700℃左右,當水云母、長石含量多,鉀、鈉、鐵含量高時,耐火度降低,高嶺土的耐火度最低不小于1500℃。工業部門規定耐火材料的R2O含量小于1。
5—2%,Fe2O3小于3%。高嶺土在加熱過程中的變化,是陶瓷燒成中確定燒成制度的基礎。陶瓷的燒成過程是從常溫加熱至燒成溫度(一般為1450℃以下),這期間高嶺土發生脫水、分解、析出新晶相等物理化學變化,較為復雜。一般認為包括脫水與脫水后的產物繼續轉化兩個階段。
(1)脫水階段100~110℃濕存水(大氣吸附水)與自由水(吸濕水)的排除;110~400℃其他礦物雜質帶入水的排除;400~450℃晶格水開始緩慢排出;450~550℃晶格水快速排出;550~800℃脫水緩慢下來,到800℃時,排水近于停滯;800~1000℃殘余水排除完畢。
上述脫水過程隨高嶺土的結晶程度而異,結晶程度差、分散度大的,脫水溫度相應降低一些。脫水過程中,自600℃開始,高嶺石脫水變成偏高嶺石,其反應式為:Al2O3·2SiO2·2H2OAl2O3·2SiO2+2H2O(高嶺石)(偏高嶺石)(2)脫水后的產物繼續轉化階段由925℃開始,偏高嶺石轉化為鋁硅尖晶石新結構物,其反應式為:2(Al2O3·2SiO2)2Al2O3·3SiO2+SiO2(偏高嶺石)(鋁硅尖晶石)在1050~1100℃,鋁硅尖晶石新結構物開始轉化為莫來石,其反應式為:3(2Al2O3·3SiO2)(鋁硅尖晶石)2(3Al2O3·2SiO2)+5SiO2(莫來石)(方石英)在1200~1400℃,莫來石晶體發育長大。
隨著加熱過程中發生的這些變化,高嶺土的性能也相應發生復雜的變化,特別是添加了其他物料后,影響變化就更大。首先,高嶺土的可塑性隨溫度升高,變化很大。當加熱到100℃以上,失去吸附水后,其可塑性已受到極大破壞。而當晶格水完全排出后,其可塑性就完全被破壞了,并且再也不能恢復。
其次,高嶺土對酸、堿原是穩定的,加熱脫去晶格水后,變成易溶于酸或堿。這是由于高嶺石中的Al2O3、SiO2和H2O原先結合的很緊密,不易被酸、堿所侵蝕,隨著加熱溫度升高,脫去晶格水后,Al3+變為帶有不飽和鍵的裸離子,所以就容易與酸、堿發生作用了。
高嶺土在加熱過程中會產生體積的膨脹與收縮。煅燒高嶺土是經特殊加工處理的高嶺土,其中鐵和堿金屬的含量均較低。顯微分析和X射線分析結果指出,煅燒高嶺土主要為與無定形硅質材料相結合的莫來石(3A12O3·2SiO2)。實際上,其中所含的氧化鋁96%都已轉變為莫來石;鐵不僅含量低,而且是以氧化態存在,易與氧化鋁結合形成固溶體。
煅燒高嶺土的化學組成范圍見附表1。粒度范圍從5mm~2μm。附表1煅燒高嶺土的化學組成范圍煅燒高嶺土密度2。67。軟化點略高于1770℃。最初變形點為1750~1770℃。含有這種煅燒高嶺土的耐火材料具有突出的性能,即耐火度高和在負荷下能保持形狀;對于熔渣、玻璃、瓷釉或搪瓷熔塊耐侵蝕能力高;耐熱沖擊強度和機械強度高。
可用作耐熱沖擊坯體、承受還原氣氛的耐火材料、窯具、熱絕緣體、低膨脹坯體、可滲透的陶瓷制品、精密鑄造蠟模上套制鑄模用的耐火材料、窯墻涂料等。