陶瓷工藝學原料實用教案

1、原料是陶瓷(toc)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，人們最初使用的主要是天然的礦物或巖石原料。礦物是地殼中的一種或多種化學元素在各種地質(zhì)作用下形成的天然單晶或化合物，是組成巖石和礦石的基本(jbn)單位。早期：單一的黏土礦物原料，就地取材隨著陶瓷工藝技術(shù)的發(fā)展及對制品性能要求的提高，人們逐漸地在坯料中加入了其他礦物原料，即除用黏土作為可塑性原料外，還適當添加石英(shyng)作為瘠性原料，添入長石以及其他含堿金屬及堿土金屬的礦物作為熔劑原料。一般按原料的工藝特性分為：可塑性原料、瘠性原料、熔劑性原料和功能性原料四大類。導 論第1頁/共117頁第一頁，共117頁。1. 可塑性原料可塑性原料的礦物成分主要是黏土礦物，

2、均屬于層狀構(gòu)造(guzo)的硅酸鹽，其顆粒一般屬顯微粒度以下（10m），并具有一定可塑性的礦物。如高嶺土、多水高嶺土、膨潤土、瓷土等。作用：塑化和結(jié)合，賦予坯料可塑性和注漿成形性能，保證干坯強度及燒后的各種使用性能如機械強度、熱穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性等，它們是成形能夠進行的基礎(chǔ)，也是黏土質(zhì)陶瓷的成瓷基礎(chǔ)。2. 瘠性原料瘠性原料的礦物成分主要是非可塑性的硅、鋁的氧化物及含氧鹽。如石英、蛋白石、葉蠟石、黏土煅燒后的熟料、廢瓷粉等。作用：起減黏作用，降低坯料的黏性，燒成后部分石英溶解在長石玻璃中，提高液相黏度，防止高溫變形，冷卻后在瓷坯中起骨架作用。第2頁/共117頁第二頁，共117頁。3. 熔劑性原料

3、熔劑性原料的礦物成分主要是堿金屬、堿土金屬的氧化物及含氧鹽。如長石、石灰石、白云石、滑石、鋰云母、偉晶花崗巖等。作用：助熔，高溫熔融后可以溶解一部分石英及高嶺土分解產(chǎn)物(chnw)，熔融后的高黏度玻璃可以起到高溫膠結(jié)作用。常溫時也起減黏作用。4. 功能性原料除上述的三大類原料以外的其他原料及輔助原料統(tǒng)稱為功能性原料。如氧化鋅、鋯英石、色料、電解質(zhì)等。它們在生產(chǎn)上不起主要作用，也不是成瓷的必要成分，一般是少量加入即能顯著提高制品某些方面的性能，有時是為了改善坯釉料工藝性能而不影響到制品的性能，從而有利于生產(chǎn)工藝的實現(xiàn)。第3頁/共117頁第三頁，共117頁。陶瓷生產(chǎn)中，對于陶器(toq)每噸產(chǎn)品約

4、需消耗原料1.5t；對于瓷器每噸產(chǎn)品約需消耗原料1.63t。陶瓷生產(chǎn)中釉用原料的消耗量一般為坯消耗量的1/7 1/15。生產(chǎn)陶瓷產(chǎn)品的成本結(jié)構(gòu)中，原料部分占8%10%。原料是陶瓷工業(yè)的基礎(chǔ)，原料的質(zhì)量是影響坯釉料工藝性能、生產(chǎn)工藝控制及產(chǎn)品性能的一個重要因素。研究和掌握各類原料的性能和作用，對我們制訂理想的配方，合理使用(shyng)原料及確定適當?shù)纳a(chǎn)工藝流程都有重要的意義。天然原料的不均勻性：地質(zhì)成礦條件復雜多變，天然原料往往共生或伴生有不同種類、含量的雜質(zhì)礦物(kungw)，使得天然原料的化學組成、礦物(kungw)組成和工藝性能產(chǎn)生波動。人工合成原料：新型陶瓷材料及新的品種不斷涌現(xiàn)，對

5、陶瓷性能日益增高的要求，對陶瓷原料的要求也越來越高，一般需采用均一而又高純的人工合成原料。第4頁/共117頁第四頁，共117頁。1.1 黏土(nint)類原料 黏土（clay）是一種顏色多樣、細分散的多種含水鋁硅酸鹽礦物的混合體，其礦物粒徑一般(ybn)小于2 m，主要由黏土礦物以及其它一些雜質(zhì)礦物組成。色彩上：黏土可呈白、灰、黃、紅、黑等各種顏色(yns)；狀態(tài)上：有的疏松柔軟，且在水中自然分散；有的則呈致密堅硬塊狀。黏土的可塑性主要取決于其所含黏土礦物的結(jié)構(gòu)與性能。黏土礦物主要是一些含水鋁硅酸鹽礦物，其晶體結(jié)構(gòu)是由硅氧四面體組成的Si4O104- 層和由鋁氧八面體組成的AlO(OH)2 層

6、相互以頂角連接起來的層狀結(jié)構(gòu)，這種層狀結(jié)構(gòu)在很大程度上決定了各種黏土礦物的性能。除可塑性外，黏土通常還具有較高的耐火度、良好的吸水性、膨脹性和吸附性。第5頁/共117頁第五頁，共117頁。（1）黏土具有可塑性，在工藝上稱其為可塑性原料。將黏土與適量的水調(diào)合后，可塑造成各種形狀，干燥后能保持塑成的形狀，經(jīng)高溫煅燒后仍能不失原狀(yun zhun)，且變得巖石般堅硬。（2）黏土是一類巖石的總稱，這有利于區(qū)分黏土、黏土礦物、高嶺土、高嶺石等這些名詞的不同。（3）黏土的顆粒微細，一般小于10m。（4）黏土中的主要礦物為含水的鋁硅酸鹽礦物，這類礦物均屬于層狀構(gòu)造硅酸鹽，如高嶺石、水云母、蒙脫石等。黏土(

7、nint)的特征第6頁/共117頁第六頁，共117頁。第7頁/共117頁第七頁，共117頁。1.1.1 黏土(nint)的成因與產(chǎn)狀地球外殼的主要成分為硅酸鹽，從地表至地下15km處的地層幾乎均有各種硅酸鹽礦物構(gòu)成，其平均(pngjn)成分如下：SiO2 59.1%，Al2O3 15.4%，Na2O 3.8%，MgO 3.5%，K2O 3.1%，F(xiàn)e2O3 6.9%，CaO 5.1%，TiO2 1.1%，P2O5 0.3%。黏土是自然界產(chǎn)出的多種礦物(kungw)混合體，普遍存在于各種類型的沉積巖中，占沉積巖礦物(kungw)組成的40%以上各種富含鋁硅酸鹽的巖石，如長石、偉晶花崗巖、斑巖、片

8、麻巖等，經(jīng)過漫長地質(zhì)年代的風化或熱液蝕變作用，均可形成黏土。經(jīng)風化或蝕變作用而生成黏土的巖石統(tǒng)稱為黏土的母巖。母巖經(jīng)風化作用而形成的黏土產(chǎn)于地表或不太深的風化殼以下，而經(jīng)熱液蝕變作用而形成的黏土常產(chǎn)于地殼較深處。第8頁/共117頁第八頁，共117頁。長石及絹云母(ynm)通過風化作用轉(zhuǎn)化為高嶺石的反應：風化生成的基本產(chǎn)物是Al2Si2O5(OH)4，稱為高嶺石，主要由高嶺石組成的黏土就是高嶺土。此外，還有可溶性的K2CO3、難溶性的CaCO3以及(yj)游離的SiO2。母巖不同，風化與蝕變條件不同，常形成不同類型的黏土礦物。蒙脫石類黏土：由火山熔巖或凝灰?guī)r在堿性環(huán)境中經(jīng)熱液蝕變形成伊利石類黏土

9、：由白云母在中性或弱堿性條件下風化形成風化過程必須經(jīng)過漫長的地質(zhì)時期，并要有適當?shù)臈l件才能使黏土礦物形成工業(yè)(gngy)礦床。第9頁/共117頁第九頁，共117頁。粘土(zhn t)的分類按成因分類1.原生粘土：一次粘土，母巖風化(fnghu)后在原地留下來的粘土，產(chǎn)生的可溶性鹽被水帶走，因此質(zhì)地較純，耐火度高，顆粒較粗，可塑性差；2.次生粘土：二次粘土、沉積粘土，由河水或風力將風化(fnghu)產(chǎn)生的粘土遷移至低洼地帶沉淀所成。顆粒較細，可塑性好，夾雜其它雜質(zhì)，耐火度差。按可塑性分1.高可塑性粘土：軟質(zhì)粘土、結(jié)合粘土，分散度大，呈疏松狀或板狀、頁狀，如膨潤土等；2.低可塑性粘土：硬質(zhì)粘土，分

10、散度小，呈致密狀、石狀，如葉臘石、焦寶石等；按耐火度分類1.耐火粘土：耐火度1580度以上，雜質(zhì)含量少，灼燒后呈白色、灰色或淺黃色；2.難熔粘土：耐火度13501580度，含1015%易熔雜質(zhì)3.易熔粘土，耐火度1350度以下，含大量雜質(zhì)，如黃鐵礦等。第10頁/共117頁第十頁，共117頁。黏土(nint)的成因1.風化殘積型風化殘積型2. 深成的巖漿巖（如花崗巖、偉晶巖、長英巖等）在原地風化后即殘留深成的巖漿巖（如花崗巖、偉晶巖、長英巖等）在原地風化后即殘留在原地，多成為優(yōu)質(zhì)高嶺土的主要在原地，多成為優(yōu)質(zhì)高嶺土的主要(zhyo)礦床類型礦床類型3. 風化型黏土礦床主要風化型黏土礦床主要(zh

11、yo)分布在我國南方分布在我國南方(如景德鎮(zhèn)高嶺村、晉江如景德鎮(zhèn)高嶺村、晉江白安、潮州飛天燕等地），一般稱為一次黏土白安、潮州飛天燕等地），一般稱為一次黏土4. 風化型黏土礦床中，有時候會發(fā)現(xiàn)母巖巖體與下層或沿層活動的地下風化型黏土礦床中，有時候會發(fā)現(xiàn)母巖巖體與下層或沿層活動的地下水作用，形成潛蝕淋積礦床水作用，形成潛蝕淋積礦床,如敘永六拐河礦。如敘永六拐河礦。高嶺村第11頁/共117頁第十一頁，共117頁。2. 熱液蝕變型高溫巖漿冷凝結(jié)晶后，殘余巖漿中含有大量的揮發(fā)(huf)分及水，溫度進一步降低時，水分則以液態(tài)存在，但其中溶有大量其它化合物。當這種熱液（水）作用于母巖時，會形成黏土礦床，這

12、就稱為熱液蝕變型黏土礦，如蘇州陽山土。3. 沉積型黏土礦床風化了的黏土礦物(kungw)借雨水或風力的搬運作用搬離原母巖后，在低洼的地方沉積而成的礦床，稱為二次黏土（也稱沉積黏土或次生黏土），如南安康垅，清遠源潭。第12頁/共117頁第十二頁，共117頁。1.1.2 黏土(nint)的組成黏土(nint)的性能取決于黏土(nint)的組成，包括黏土(nint)的礦物組成、化學組成和顆粒組成。1. 黏土(nint)的化學組成主要化學成分為SiO2、A12O3和結(jié)晶水（H2O）。 隨著地質(zhì)條件不同，含有少量的堿金屬氧化物K2O、Na2O，堿土金屬氧化物CaO、MgO，以及著色氧化物Fe2O3、Ti

13、O2等。 風化殘積型黏土：一般SiO2 2含量高，A12 2O3 3含量低，鐵含量高于鈦，富含游離石英及未風化的殘余長石，化學組成和礦物組成很不穩(wěn)定。熱液蝕變型黏土： A12O3 含量高， SiO2含量低，鈦和堿金屬含量低，但含少量黃鐵礦、明礬石等含硫雜質(zhì)。結(jié)晶水一般不進行直接測定，而以“灼燒減量”的形式測定：除了結(jié)晶水外，還包括碳酸鹽的分解和有機物的分解、揮發(fā)等。第13頁/共117頁第十三頁，共117頁。第14頁/共117頁第十四頁，共117頁?；瘜W組成在一定程度上反映其工藝性質(zhì)。（1）SiO2 ：若以游離石英狀態(tài)存在的SiO2多時，黏土可塑性降低，但是干燥后燒成收縮小。（2）Al2O3 ：

14、含量(hnling)多，耐火度增高，難燒結(jié)。（3）Fe2O31 ，TiO2 0.5 ：瓷制品呈白色，含量(hnling)過高，顏色變深，還影響電絕緣性。（4）CaO、MgO、K2O、Na2O：降低燒結(jié)溫度，縮小燒結(jié)范圍。（5） H2O、有機質(zhì)：可提高可塑性，但收縮大。第15頁/共117頁第十五頁，共117頁。（1）化學組成可以作為鑒定黏土的礦物組成參考如果分析數(shù)據(jù)中只有(zhyu)SiO2、Al2O3和H2O三項，而Al2O3的含量接近39.5%，則可認為它是比較純的高嶺石。（2）可以推斷黏土燒后的色澤黏土燒后色澤主要受Fe3O4和TiO2等顯色氧化物的影響，分析結(jié)果中它們含量高低，可作燒后色

15、澤判斷的依據(jù)。化學組成在生產(chǎn)(shngchn)中的作用第16頁/共117頁第十六頁，共117頁。（3）可以估計黏土的耐火度K2O、Na2O、CaO、MgO等堿金屬和堿土金屬氧化物具有助熔作用，如果這類氧化物含量高，該黏土易燒結(jié)；如果這些物質(zhì)含量低，Al2O3含量高，則這種黏土比較耐火。（4）可以估計黏土的成形性能從化學組成數(shù)據(jù)可以推斷黏土的主要礦物類型，進而估計其成形性能。如數(shù)據(jù)中SiO2含量很高，說明夾雜有游離石英，這種黏土可塑性不太好，但干燥收縮小。如果燒失量過高，則說明黏土中所含有機物或碳酸鹽過多，這種黏土可塑性較好，但燒成收縮較大。（5）可以推斷黏土在燒結(jié)過程中產(chǎn)生膨脹或氣泡的可能性黏

16、土中的Na2O和K2O，一般存在于云母、長石和伊利石礦物中，也有可能以鈉、鉀的硫酸鹽存在。當以云母狀態(tài)存在時，它的結(jié)構(gòu)水要在較高溫度（1000度以上）排出，會引起黏土膨脹。黏土中的CaO、MgO往往是以碳酸鹽或硫酸鹽的形式存在，如含量多，在煅燒時會有大量CO2、SO2等氣體(qt)排出，操作不當容易引起針孔和氣泡。第17頁/共117頁第十七頁，共117頁。2. 黏土的礦物(kungw)組成黏土很少由單一礦物(kungw)組成，而是多種微細礦物(kungw)的混合體。因此，黏土所含各種微細礦物(kungw)的種類和數(shù)量是決定其工藝性能的主要因素。根據(jù)性質(zhì)和數(shù)量分為兩大類：黏土礦物和雜質(zhì)礦物黏土礦

17、物：含水鋁硅酸鹽，組成黏土的主體，其種類和含量是決定黏土類別、工業(yè)性質(zhì)的主要因素。黏土礦物主要為高嶺石類、蒙脫石類和伊利石類等。一種黏土往往同時含有兩種或多種黏土礦物。雜質(zhì)礦物：在黏土形成過程中，常由于巖石風化未完全，或由其他因素而混入一些(yxi)非黏土礦物和有機物質(zhì)，這些物質(zhì)我們統(tǒng)稱為雜質(zhì)礦物。黏土成因情況的不同，雜質(zhì)礦物的種類、數(shù)量、性質(zhì)也不同。有益雜質(zhì)：石英、長石有害雜質(zhì)：碳酸鹽、硫酸鹽、金紅石、鐵質(zhì)礦物高嶺石葉臘石伊利石第18頁/共117頁第十八頁，共117頁。a高嶺石類（Kaolinite）高嶺石族礦物包括高嶺石、地開石、珍珠陶土和多水高嶺石等。高嶺石是黏土中常見(chn jin)

18、的黏土礦物，主要由高嶺石組成的黏土稱為高嶺土。 （1）主要(zhyo)黏土礦物主要礦物成分是高嶺石和多水高嶺石，理論(lln)化學通式是Al2O32SiO22H2O，晶體結(jié)構(gòu)式為Al4(Si4O10)(OH)8，化學組成為Al2O3 39.5%，SiO2 46.54%，H2O 13.96%。高嶺石屬三斜晶系，常為細分散狀的晶體，外形常呈六方鱗片狀、粒狀和桿狀以及蠕蟲狀。二次高嶺土中粒子形狀不規(guī)則，邊緣折斷，尺寸較小。第19頁/共117頁第十九頁，共117頁。高嶺石結(jié)構(gòu)(jigu) 高嶺石為1:1型層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物，是由硅氧四面體層和鋁氧八面體層通過共用的氧原子聯(lián)系而成的雙層結(jié)構(gòu)，從而構(gòu)成高嶺

19、石晶體的基本結(jié)構(gòu)單元層 四川敘永盛產(chǎn)多水高嶺石（埃洛石），其晶體結(jié)構(gòu)與高嶺石的不同之處在于晶層間填充著按一定(ydng)取向排列層間水分子。第20頁/共117頁第二十頁，共117頁。高嶺石晶格內(nèi)部的離子很少發(fā)生置換：當其晶格破裂，最外層邊緣(binyun)上產(chǎn)生斷鍵而使電荷出現(xiàn)不平衡時，才吸附其它陽離子，重新建立平衡。高嶺土一般質(zhì)地細膩，純者為白色，含雜質(zhì)時呈黃色、灰色或褐色。高嶺土中高嶺石類黏土礦物的含量越多，雜質(zhì)越少，其化學(huxu)組成越接近高嶺石的理論組成。純度越高，耐火度越高，燒后越白，莫來石晶體發(fā)育越多，從而其力學強度、熱穩(wěn)定性、化學(huxu)穩(wěn)定性越好；但其分散度較小，可塑性

20、較差。雜質(zhì)越多，耐火度越低，燒后不夠潔白，莫來石晶體較少，但可能其分散度較大，可塑性較好。高嶺土高嶺石第21頁/共117頁第二十一頁，共117頁。高嶺石為1:1型層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物，是由硅氧四面體層和鋁氧八面體層通過共用的氧原子聯(lián)系(linx)而成的雙層結(jié)構(gòu)，從而構(gòu)成高嶺石晶體的基本結(jié)構(gòu)單元層。第22頁/共117頁第二十二頁，共117頁。高嶺石在加熱過程中，低溫下失去吸附水；550650會排出結(jié)晶水，吸熱；950以后高嶺石晶格結(jié)構(gòu)(jigu)完全解體；12001250形成莫來石，放熱。莫來石結(jié)晶(jijng)各種高嶺石礦物(kungw)的差熱曲線 脫除結(jié)構(gòu)水分子層間水水第23頁/共117頁第二

21、十三頁，共117頁。蒙脫石（Montmorillonite），發(fā)現(xiàn)于法國Montmorillon。一般將除蛭石以外(ywi)的具有膨脹晶格的黏土礦物總稱為蒙脫石類礦物。以蒙脫石為主要組成礦物的黏土稱為膨潤土（bentonite），一般呈白色、灰白色、粉紅色或淡黃色，被雜質(zhì)污染時呈現(xiàn)其它顏色。 b蒙脫石類蒙脫石晶體為單斜晶系，晶粒呈不規(guī)則細粒狀或鱗片狀，可塑性好。理論化學(huxu)通式為Al2O34SiO2nH2O膨潤土的可塑性大，常被用作陶瓷生產(chǎn)中的增塑劑。但因為其中的Al2O3含量較低，又吸附了其他陽離子，雜質(zhì)較多，故燒結(jié)溫度較低，燒后色澤較差。在陶瓷坯料(p lio)中膨潤土使用量不宜過

22、多，一般在5%左右。釉漿中可摻用少量膨潤土作為懸浮劑。第24頁/共117頁第二十四頁，共117頁。蒙脫石晶體結(jié)構(gòu) 2：1層狀結(jié)構(gòu)，兩層硅氧四面體夾一層鋁氧八面體 電負性硅氧四面體中的硅可被鋁置換，鋁氧八面體中的鋁可被鎂、鐵、鋅等多種離子置換。由于Al3+置換Si4+，使得蒙脫石晶體整體帶負電荷。 陽離子交換性為達到電荷平衡，蒙脫石晶胞會吸附K+、Na+、Ca2+等交換性陽離子，另外八面體片中的OH-置換O2-也可部分中和晶格中的負離子，因此蒙脫石類礦物有吸附陽離子和極性有機分子(fnz)的能力，這些陽離子或分子(fnz)在一定條件下具有“可進可出”的交換性。 吸水膨脹性兩個結(jié)構(gòu)單元層之間以分子

23、(fnz)間力連結(jié)，結(jié)構(gòu)較松散，在外力或極性水分子(fnz)的作用下層間會產(chǎn)生相對運動而膨脹或剝離。水分子(fnz)或其它有機分子(fnz)可以進入層間，可膨脹2030倍！具有強吸水膨脹性、高分散性、懸浮性、觸變性、潤滑性和吸附性等。第25頁/共117頁第二十五頁，共117頁。伊利石(Illite)類礦物是白云母KAl2(AlSi3O10)(OH)2 經(jīng)強烈的化學(huxu)風化作用而轉(zhuǎn)變?yōu)槊擅撌蚋邘X石過程中的中間產(chǎn)物。c伊利石類白云母（Muscovite，蘇俄玻璃 ）2：1層狀結(jié)構(gòu)，理論化學式為K2O.3Al2O36SiO22H2O，晶體結(jié)構(gòu)為KAl2AlSi3O10(OH)2。結(jié)構(gòu)與蒙脫

24、石相似，但Al3+置換了1/4的Si4+，造成負電(fdin)性，層間靠K+將兩個晶層連接。絹云母（Sericite ）化學通式與白云母相同，但SiO2高，而K2O低于白云母。是由熱液或變質(zhì)(bin zh)作用形成的細小鱗片狀的白云母，外觀呈土狀，具有絲絹光澤。是白云母水化不完全的中間產(chǎn)物。第26頁/共117頁第二十六頁，共117頁。伊利石為單斜晶系，結(jié)構(gòu)式為K50%，中等結(jié)合力：25%50%，低結(jié)合力：20%v3. 離子交換性v 黏土顆粒帶有電荷，其來源是其表面層的斷鍵和晶格內(nèi)部被取代的離子，因此必須吸附其它異號離子來補償其電價，黏土的這種性質(zhì)稱為離子交換性。 v表征(bio zhn)方法：

25、交換容量，100g干黏土能夠交換的離子量。v離子交換容量與黏土的顆粒大小、結(jié)晶程度、有機物含量以及交換離子有關(guān)。第34頁/共117頁第三十四頁，共117頁。第35頁/共117頁第三十五頁，共117頁。5. 膨脹性膨脹性是指黏土吸水后體積增大的現(xiàn)象。這是由于黏土在吸附力、滲透力、毛細管力的作用，水分進入黏土晶層之間、或者膠團之間所致，因此可分為內(nèi)膨脹性與外膨脹性兩種。內(nèi)膨脹：水分子插入黏土礦物晶層中外膨脹：水存在于顆粒(kl)之間表征：膨脹容量，黏土在吸水膨脹后，單位質(zhì)量所占的體積影響因素：礦物組成、離子交換能力、表面特性結(jié)構(gòu)、液體等 第36頁/共117頁第三十六頁，共117頁。6. 收縮干燥收

26、縮：黏土泥料干燥時，因包圍在黏土顆粒間的水分蒸發(fā)、顆粒相互靠攏而引起的體積(tj)收縮干燥收縮影響因素：組成、含水率、吸附離子交換能力等燒成收縮：黏土泥料煅燒時，由于發(fā)生一系列的物理化學變化(如脫水作用、分解作用、莫來石的生成、易熔雜質(zhì)的熔化，以及熔化物充滿質(zhì)點間空隙等等)，因而使黏土再度產(chǎn)生的收縮干燥收縮和燒成收縮構(gòu)成黏土泥料的總收縮。第37頁/共117頁第三十七頁，共117頁。7. 燒結(jié)性能黏土是多礦物組成的混合物，無固定熔點，而是在較大溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)逐漸(zhjin)軟化。開始燒結(jié)溫度：體積急劇收縮，氣孔率下降，密度提高燒結(jié)溫度：密度達到最大軟化溫度：液相太多，不能維持原試樣形狀，氣孔率

27、因高溫化學反應反而增大，出現(xiàn)膨脹燒結(jié)范圍：燒結(jié)溫度到軟化溫度階段燒結(jié)程度：用吸水率表示，一般要求5%粘黏土的燒結(jié)：液相燒結(jié)，影響因數(shù)是化學組成和礦物晶相組成第38頁/共117頁第三十八頁，共117頁。8. 耐火度耐火度是耐火材料的重要技術(shù)指標之一，它表征材料無荷重時抵抗高溫作用而不熔化的性能。衡量材料在高溫下使用的溫度。黏土無熔點，隨溫度上升逐漸軟化熔融，直至變成玻璃態(tài)。測試方法：測溫三角錐 ，首先根據(jù)制品的最高燒成溫度，選擇三個相鄰錐號組成一組，即一個錐號相當于最高燒成溫度，一個高于這個溫度，一個低于這個溫度。將這一組測溫錐的下底嵌插在耐火泥制成的長方形底座上，嵌入深度約為其長度的10左右。

28、錐體直角棱線與底座平面成80度傾斜角 。左邊一個尚未彎倒，說明(shumng)窯濕比測溫錐的標稱溫度低(約15-20)；中間一個彎倒180，頂端正好與底座接觸，下部仍與底座垂直，這就說明(shumng)窯內(nèi)溫度正好達到測溫錐的標稱溫度；右邊一個已經(jīng)熔塌，攤倒在底座上，這表明窯內(nèi)溫度比測溫錐的標稱溫度高15-20 第39頁/共117頁第三十九頁，共117頁。 耐火度的估算經(jīng)驗公式（1）T=360+(WA-WMO)/0.228。WA：氧化鋁+二氧化硅換算為100%時，氧化鋁（Al2O3）的質(zhì)量(zhling)分數(shù)WMO：氧化鋁+二氧化硅換算為100%時，帶入其它氧化物的總質(zhì)量(zhling)分數(shù)

29、適用范圍：氧化鋁含量為2050%的黏土。（2）T=1534+5.5WA-30(8.2WF+2WMO)/WA。WA：氧化鋁（Al2O3）的質(zhì)量(zhling)分數(shù)WF：氧化鐵（Fe2O3）質(zhì)量(zhling)分數(shù)WMO：TiO2、CaO、MgO、R2O的總質(zhì)量(zhling)分數(shù) 適用范圍：氧化鋁含量為1550%的黏土。第40頁/共117頁第四十頁，共117頁。1.1.4 黏土(nint)在陶瓷生產(chǎn)中的作用1. 黏土的可塑性是陶瓷坯泥賴以成型的基礎(chǔ)。2. 黏土使注漿泥料與釉料具有(jyu)懸浮性與穩(wěn)定性。3. 黏土一般呈細分散顆粒，同時具有(jyu)結(jié)合性。4. 黏土是陶瓷坯體燒結(jié)時的主體。5.

30、 黏土是形成陶器主體結(jié)構(gòu)和瓷器中莫來石晶體的主要來源。黏土是陶瓷生產(chǎn)中的主要原料，它可賦予坯體可塑性和燒結(jié)(shoji)性，從而保證了陶瓷制品的成型、燒結(jié)(shoji)和較好的性能。第41頁/共117頁第四十一頁，共117頁。1.2 石英(shyng)類原料1.2.1 石英礦石(kungsh)的類型 二氧化硅（SiO2）在地殼中的豐度約為60。含二氧化硅的礦物種類很多，部分以硅酸鹽化合物的狀態(tài)存在，構(gòu)成各種礦物、巖石。另一部分則以獨立狀態(tài)存在，成為單獨的礦物實體，從最純的水晶到無定形的蛋白石，其中結(jié)晶態(tài)二氧化硅統(tǒng)稱為石英。地質(zhì)作用及成礦條件不同，石英呈現(xiàn)(chngxin)多種狀態(tài)，并有不同的純

31、度。 a. 水晶 水晶是一種最純的石英晶體，外形呈六方柱錐形，無色透明，或含一些微量元素而呈現(xiàn)一定的色澤。由于產(chǎn)量少，且在工業(yè)上有更重要的用途，一般不作為陶瓷原料使用。b. 脈石英是由含二氧化硅的熱液填充于巖石裂隙之間，冷凝之后而成為致密塊狀介晶態(tài)石英，一般呈礦脈狀產(chǎn)生。脈石英呈純白色，半透明狀，油脂光澤，貝殼狀斷口，其SiO2含量可達99%。第42頁/共117頁第四十二頁，共117頁。c. 砂巖石英顆粒被膠結(jié)物結(jié)合而成的一種碎屑沉積巖。砂巖一般呈白色、黃色、紅色等， SiO2含量為9095%。可分為石灰質(zhì)砂巖、黏土質(zhì)砂巖、石膏質(zhì)砂巖、云母質(zhì)砂巖和硅質(zhì)砂巖。d. 石英巖是硅質(zhì)砂巖經(jīng)變質(zhì)作用后，

32、石英顆粒發(fā)生再結(jié)晶作用的巖石。 SiO2含量在97%以上，常呈白色光澤度高，斷面致密，硬度高。e. 石英砂 是由花崗巖、偉晶巖等巖石經(jīng)過風化作用后的風化產(chǎn)物再經(jīng)過水流沖洗、搬運、淘選等一系列地質(zhì)作用后，石英顆粒自然富集而成的。f. 玉髓和燧石(su sh)在成礦過程中由于化學沉積作用，使SiO2填充在巖石裂隙中，形成隱晶質(zhì)的玉髓和燧石(su sh)。玉髓呈鐘乳狀、葡萄狀產(chǎn)出，燧石(su sh)呈結(jié)核狀與瘤狀產(chǎn)出。瑪瑙是由玉髓與石英或蛋白石構(gòu)成的。第43頁/共117頁第四十三頁，共117頁。1.2.2 石英(shyng)的性質(zhì)石英的主要化學成分為SiO2，但是常含有少量的Al2O3、Fe2O3、

33、CaO、MgO、TiO2等雜質(zhì)成分。 二氧化硅在常壓下有七種結(jié)晶態(tài)和一個玻璃態(tài)：-石英、-石英；-鱗石英、-鱗石英、-鱗石英；-方石英、-方石英。一般(ybn)呈乳白色或灰白色半透明狀，具有玻璃光澤或脂肪光澤，莫氏硬度為7，密度在2.222.65 g/cm3之間。 石英具有很強耐酸侵蝕能力（氫氟酸除外），但與堿性物質(zhì)接觸時能起反應而生成可溶性的硅酸鹽。高溫下，石英易與堿金屬氧化物作用生成硅酸鹽與玻璃態(tài)物質(zhì)。石英材料的熔融溫度范圍取決于二氧化硅的形態(tài)和雜質(zhì)的含量。 第44頁/共117頁第四十四頁，共117頁。第45頁/共117頁第四十五頁，共117頁。變體名稱變體名稱晶系晶系折射率折射率真比重真

34、比重比容比容穩(wěn)定溫度范圍穩(wěn)定溫度范圍 /CNNmNp-石英石英三方三方1.533-1.5442.650.3773573-石英石英六方六方-2.5330.3948573870-鱗石英鱗石英斜方斜方1.4731.4691.4692.372.35天然天然0.44050.42551172.262.228人造人造0.44240.4386-鱗石英鱗石英六方六方-2.2420.4460117163-鱗石英鱗石英六方六方-2.2280.44888701470方石英方石英斜方斜方1.4841.4871.4872.302.34人造人造0.42920.4273低于低于180270-方石英方石英等軸等軸-2.290.

35、448614701713石英玻璃石英玻璃非晶質(zhì)非晶質(zhì)-1.459-2.2030.4539*第46頁/共117頁第四十六頁，共117頁。1.2.3 石英(shyng)的晶型轉(zhuǎn)化 石英(shyng)(shyng)晶型轉(zhuǎn)化圖釋 v石英的晶型轉(zhuǎn)化類型有兩種：v （1）高溫型的緩慢轉(zhuǎn)化（橫向）v （2）低溫型的快速(kui s)轉(zhuǎn)化（縱向）石英是由SiO44-四面體互相以頂點連接而成的三維空間架狀結(jié)構(gòu)，連接后在二維空間擴展。SiO44-四面體之間連接方式不同，形成各種晶型和形態(tài)第47頁/共117頁第四十七頁，共117頁。1. 高溫型的緩慢轉(zhuǎn)化（重構(gòu)式轉(zhuǎn)化）由表面開始逐步向內(nèi)部進行，轉(zhuǎn)化后發(fā)生結(jié)構(gòu)變化，形

36、成新的穩(wěn)定晶型，需要較高的活化能。轉(zhuǎn)化進程遲緩，轉(zhuǎn)化時體積變化較大，并需要較高的溫度和較長的時間，為了加速轉(zhuǎn)化，可以添加細磨的礦化劑或助熔劑。2. 低溫型的快速轉(zhuǎn)化（位移式轉(zhuǎn)化）低溫轉(zhuǎn)化進行迅速，轉(zhuǎn)化是在達到轉(zhuǎn)化溫度之后，晶體表里瞬間同時發(fā)生的，轉(zhuǎn)化后結(jié)構(gòu)不發(fā)生特殊變化，因而較易進行，并且是可逆的。石英晶型轉(zhuǎn)化的結(jié)果引起一系列物理化學變化，如體積、相對(xingdu)密度、強度等變化，其中對陶瓷生產(chǎn)影響較大的是體積變化。第48頁/共117頁第四十八頁，共117頁。緩慢轉(zhuǎn)化的體積效應值大，如在-石英向-磷石英的轉(zhuǎn)化過程(guchng)中，體積膨脹可達到16%；快速轉(zhuǎn)化的體積變化則很小，如573時

37、-石英向-石英的轉(zhuǎn)化，體積膨脹僅0.82%。石英(shyng)晶型轉(zhuǎn)化過程體積變化：由相對密度的變化計算第49頁/共117頁第四十九頁，共117頁。重構(gòu)式轉(zhuǎn)化：轉(zhuǎn)化速度非常緩慢，轉(zhuǎn)化時間長，再加上高溫下液相的緩沖作用，因而使得體積的膨脹特別緩慢，抵消了固體膨脹應力(yngl)所造成的破壞作用，對制品性能的危害反而不大。位移式轉(zhuǎn)化：低溫下發(fā)生，轉(zhuǎn)化迅速，又是在無液相的干條件下進行的，因而破壞性強，危害很大。從實際轉(zhuǎn)化圖可以看出，由-石英轉(zhuǎn)化為-磷石英或-方石英時，不論有無礦化劑存在，都需先經(jīng)由半安定方石英階段，然后才能在不同的溫度與條件下繼續(xù)轉(zhuǎn)化下去。石英在轉(zhuǎn)化為半安定方石英的過程中，石英顆粒(

38、kl)會開裂，如果此時有礦化劑存在，礦化劑產(chǎn)生的液相會沿著裂縫侵入內(nèi)部，促使半安定石英轉(zhuǎn)化為磷石英。假如無礦化劑存在或礦化劑很少時，就轉(zhuǎn)化為方石英，而顆粒(kl)內(nèi)部仍保持部分半安定方石英。石英實際轉(zhuǎn)化示意圖第50頁/共117頁第五十頁，共117頁。1.2.4 石英(shyng)在陶瓷生產(chǎn)中的作用1. 石英是瘠性原料，對泥料的可塑性起調(diào)節(jié)作用。提供生坯排水通道，降低坯體的干燥收縮，縮短干燥時間并防止坯體變形。 2. 在陶瓷燒成時 ，石英的加熱膨脹可部分抵消陶瓷坯體的體積收縮。在高溫下石英能部分溶解于液相中，增加熔體的黏度。而未溶解的石英顆粒，則構(gòu)成坯體的骨架。3. 在瓷器中，石英對坯體的力學強

39、度有著很大的影響。合理的石英顆粒能大大提高瓷器坯體的強度，也能使瓷坯的透光度和白度得到改善。4. 石英對陶瓷釉料的性能有很大影響。在釉料中，石英是生成玻璃質(zhì)的主要(zhyo)組分。增加釉料中石英含量能提高釉的熔融溫度與黏度，并減少釉的熱膨脹系數(shù)。第51頁/共117頁第五十一頁，共117頁。1.3 長石(chn sh)類原料 1.3.1 長石(chn sh)的種類和性質(zhì) 自然界中長石的種類(zhngli)很多，歸納起來都是由以下四種長石組合而成：長石是地殼中分布最廣的造巖礦物。從化學組成看，長石是一種堿金屬（K、Na）或堿土金屬（Ca、Ba）的無水鋁硅酸鹽。長石是陶瓷生產(chǎn)中的主要熔劑性原料，一般

40、用作坯料、釉料、色料熔劑等的基本成分，用量較大，是日用陶瓷的三大原料之一。第52頁/共117頁第五十二頁，共117頁。名名 稱稱鉀長石鉀長石鈉長石鈉長石鈣長石鈣長石鋇長石鋇長石化學通式化學通式K2OAl2O36SiO2Na2OAl2O36SiO2CaOAl2O32SiO2BaOAl2O32SiO2晶體結(jié)構(gòu)式晶體結(jié)構(gòu)式KAlSi3O8NaAlSi3O8CaAl2Si2O8BaAl2Si2O8理論化學理論化學組成組成(%)SiO2Al2O3RO(R2O)64.7018.40K2O 16.9068.7019.50Na2O 11.8043.2036.70CaO 20.1032.0027.12BaO 4

41、0.88晶晶 系系單斜單斜三斜三斜三斜三斜單斜單斜密度（密度（g/cm3）2.562.592.602.652.742.763.37莫氏硬度莫氏硬度66.566.566.566.5顏顏 色色白、肉紅、淺黃白、肉紅、淺黃白、灰白、灰白、灰或無色白、灰或無色白或無色白或無色熱膨脹系數(shù)熱膨脹系數(shù)（10-8/）7.57.4熔點（熔點（）1150（異元熔融）（異元熔融）110015501725附附注注堿性長石系列：堿性長石系列：KAlSi3O8- NaAlSi3O8包括透長石、正長石，微斜長石、歪長石包括透長石、正長石，微斜長石、歪長石，條文長石及鈉長石，條文長石及鈉長石斜長石系列：斜長石系列：NaAlS

42、i3O8- CaAl2Si2O8包括鈉長石、更長石、中長石、拉長石、包括鈉長石、更長石、中長石、拉長石、培長石及鈣長石培長石及鈣長石長石類礦物的化學(huxu)組成與礦物物理性質(zhì) 第53頁/共117頁第五十三頁，共117頁。鈉長石鉀長石鈣長石鋇長石(chn sh)第54頁/共117頁第五十四頁，共117頁。由于長石的互溶特性，故地殼中單一的長石很少見，多數(shù)是幾種長石的互溶物。按其化學(huxu)組成和結(jié)晶化學(huxu)特點，有較重要的兩個系列。1. 鉀鈉長石系列鉀長石由于形成的溫度不同，有三種同質(zhì)多象變體：高溫型的透長石，生成溫度在900以上；中溫型的正長石，生成溫度在650900；低溫型的

43、鉀微斜長石，生成溫度在650以下。在高溫時鉀鈉長石可以形成連續(xù)固溶體，但在低溫條件下，只能有限混溶形成條紋長石。條紋長石是鉀鈉長石混溶時，鈉長石以規(guī)則的白色條紋排列在肉紅色的鉀長石中。2. 鈉鈣長石系列鈉長石與鈣長石能以任何(rnh)比例混溶，形成連續(xù)的類質(zhì)同象系列，低溫下也不分離。按組成不同分為：鈉長石（含鈣長石90% ）。第55頁/共117頁第五十五頁，共117頁。第56頁/共117頁第五十六頁，共117頁。1.3.2 長石的熔融(rngrng)特性 1.鉀長石的熔融溫度(wnd)不是太高，且其熔融溫度(wnd)范圍寬。 1130開始軟化，1220分解為白榴子石和SiO2的共熔體，黏度大，

44、熔融物呈稍帶透明的乳白色，體積膨脹8%左右。2.鉀長石熔體粘度大，隨溫度(wnd)升高粘度降低較慢，有利于燒成控制和防止變形。在陶瓷工業(yè)中，長石(chn sh)主要是作為熔劑使用的，也是釉料的主要原料。一般要求長石(chn sh)具有較低的始熔溫度、較寬的熔融范圍、較高的熔融液相黏度和良好的熔解其它物質(zhì)的能力。理論上各種純的長石的熔融溫度分別為：鈉長石1100 ，鉀長石1150，鈣長石1550 ，鋇長石1715。實際上所使用的長石經(jīng)常是幾種長石的互溶物，且含有石英等雜質(zhì)，所以沒有固定的熔點。一般熔融溫度以范圍形式表現(xiàn)：鉀長石11301450；鈉長石11201250；鈣長石12501550。K2

45、O.Al2O3.6SiO2K2O.Al2O3.4SiO2(白榴子石)+2SiO2第57頁/共117頁第五十七頁，共117頁。1.3.2 長石(chn sh)的熔融特性 2. 鈉長石的開始熔融溫度比鉀長石低，其熔化時沒有新的晶相產(chǎn)生，液相的組成和未熔長石的組成相似，即液相很穩(wěn)定，但形成的液相粘度較低。鈉長石熔融溫度范圍(fnwi)窄，粘度隨溫度的升高下降較快，容易在燒制中引起產(chǎn)品變形。鈉長石高溫下對黏土、莫來石、石英的熔解快，熔解度最大，適合配置釉料。長石原料中鉀鈉互混，高溫下分層為白色乳濁狀的鉀長石層和透明玻璃狀的鈉長石層，其熔體性能受K2O和Na2O兩者含量調(diào)控。3. 鈣長石的熔化溫度較高，

46、熔融(rngrng)溫度范圍窄，高溫下熔體不透明、粘度小。冷卻時容易析晶，化學穩(wěn)定性也差。4. 4. 鋇長石的熔點更高，其熔融(rngrng)穩(wěn)定范圍不寬，天然儲量少，普通陶瓷產(chǎn)品不采用它。第58頁/共117頁第五十八頁，共117頁。日用陶瓷一般選用含鉀長石較多的鉀鈉長石，一般要求：Al2O3含量為15%20%K2O與Na2O總量不小于12%，其中K2O與Na2O的質(zhì)量比大于3，CaO與MgO總量不大于1.5%Fe2O3含量在0.5%以下為宜。在選用時，應對長石的熔融溫度、熔融溫度范圍及熔體(rn t)的黏度做焙燒實驗。陶瓷生產(chǎn)中適用的長石要求共熔融溫度低于1230，熔融范圍應不小于3050。

47、長石(chn sh)的選用 第59頁/共117頁第五十九頁，共117頁。1.3.3 長石(chn sh)在陶瓷生產(chǎn)中的作用v長石在高溫下熔融，形成粘稠的玻璃熔體，是坯料中堿金屬氧化物（K2O，Na2O）的主要來源，能降低陶瓷坯體組分的熔化溫度，有利于成瓷和降低燒成溫度。v熔融后的長石熔體能熔解部分高嶺土分解產(chǎn)物和石英顆粒。液相中Al2O3和SiO2相互作用，促進莫來石晶體的形成和長大，賦予(fy)了坯體的力學強度和化學穩(wěn)定性。v長石熔體能填充于各結(jié)晶顆粒之間，有助于坯體致密和減少空隙。v在釉料中長石是主要熔劑。v長石作為瘠性原料，在生坯中還可以縮短坯體干燥時間、減少坯體的干燥收縮利變形等。長石

48、(chn sh)在陶瓷生產(chǎn)中是作為溶劑使用的，作用主要表現(xiàn)為它的熔融和熔化其它物質(zhì)的性質(zhì)。被熔解物質(zhì)被熔解物質(zhì)1300度的熔解度度的熔解度1500度的熔解度度的熔解度鉀長石鉀長石鈉長石鈉長石鉀長石鉀長石鈉長石鈉長石黏土分解產(chǎn)物黏土分解產(chǎn)物1520253340506070黏土黏土51081515251828第60頁/共117頁第六十頁，共117頁。1.4 其他礦物(kungw)原料 瓷石是一種由石英，絹云母(ynm)組成，并含有若干高嶺石，長石等的巖石狀礦物集合體。本身就含有構(gòu)成瓷的各種成分，并具有制瓷工藝和燒成所需性質(zhì)。瓷石粉1.4.1 瓷石(china stone)瓷石的可塑性不高，結(jié)合強度

49、不大，但干燥速度快 。一般玻璃化溫度在11501350之間，玻化溫度范圍較寬。燒成時絹云母兼有黏土(nint)及長石的作用，能生成莫來石及玻璃相，其促進成瓷及燒結(jié)作用。瓷石可配制釉料，被稱為“釉果”或“釉石”。其礦物組成大致為：石英4070%、絹云母1530%、長石530%、高嶺土010%。瓷石中的云母質(zhì)礦物集中在細粒部分，石英、長石等呈大顆粒狀態(tài)存在。第61頁/共117頁第六十一頁，共117頁。葉蠟石屬單斜晶系，化學通式為：A12O34SiO2H2O， 晶體(jngt)結(jié)構(gòu)式為：A12(Si4O10)(OH)2，理論化學組成為：A12O3 28.30，SiO2 66.70，H2O 5.00。

50、葉蠟石通常呈白色、淺黃或淺灰色 ，細微鱗片狀晶體(jngt)構(gòu)成致密塊狀，質(zhì)軟，硬度12。透明到半透明，新鮮面上呈珍珠光澤，觸摸時有油脂感。 收縮率小，膨脹系數(shù)小，與良好的熱穩(wěn)定性和小的吸濕膨脹，時候制造尺寸準確或熱穩(wěn)定性能好的制品。1.4.2 葉臘石(pyrophylite)結(jié)構(gòu)和蒙脫石相似，都屬于2:1型層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物。葉臘石與蒙脫石的不同(b tn)在于三層結(jié)構(gòu)中四面體中的Si4+和八面體中的Al3+并未被置換，晶層間不易吸附水分和吸附陽離子。壽山石第62頁/共117頁第六十二頁，共117頁。3.3.高鋁質(zhì)礦物高鋁質(zhì)礦物(kungw)(kungw)原料原料 主要是高鋁礬土及硅線石族礦

51、物主要是高鋁礬土及硅線石族礦物(kungw)(kungw)，可用于制造高鋁陶瓷、窯具，可用于制造高鋁陶瓷、窯具和砌筑窯爐的耐火材料。和砌筑窯爐的耐火材料。3.13.1高鋁礬土（鋁土礦）高鋁礬土（鋁土礦） 沉積型：一水硬鋁石沉積型：一水硬鋁石(-Al2O3.H2O)(-Al2O3.H2O)、一水軟鋁石、一水軟鋁石(-Al2O3.H2O)(-Al2O3.H2O)，斜方晶型，斜方晶型風化型：三水鋁石風化型：三水鋁石(Al2O3.H2O, Gibbsite )(Al2O3.H2O, Gibbsite )，單斜晶型，單斜晶型水鋁石在水鋁石在450550450550度會脫水形成氧化鋁，度會脫水形成氧化鋁，

52、12001200度以上結(jié)晶成剛玉度以上結(jié)晶成剛玉 第63頁/共117頁第六十三頁，共117頁。水鋁石-高嶺石類型礬土的加熱變化(binhu)大致可分為三個階段：分解、二次莫來石及重結(jié)晶。第64頁/共117頁第六十四頁，共117頁。 3.2硅線石族 硅線石族：化學通式為Al2O3.2SiO2，包括藍晶石、紅柱石和硅線石三種同質(zhì)異形體，區(qū)別在晶體結(jié)構(gòu)和陽離子配位數(shù)，以及(yj)物理化學性質(zhì)。性質(zhì)性質(zhì)硅線石硅線石藍晶石藍晶石紅柱石紅柱石晶系晶系斜方斜方三斜三斜斜方斜方Al配位數(shù)配位數(shù)4,665,6硅酸鹽結(jié)構(gòu)硅酸鹽結(jié)構(gòu)鏈狀鏈狀島狀島狀島狀島狀密度密度3.233.273.533.653.133.16莫氏

53、硬度莫氏硬度76.676.57.5顏色顏色灰、白，也有灰、白，也有黃色、粉紅黃色、粉紅青、藍青、藍紅、淡紅紅、淡紅解離解離010100110第65頁/共117頁第六十五頁，共117頁。 3.2硅線石族 硅線石族受熱會轉(zhuǎn)變(zhunbin)為莫來石和方石英： 3(Al2O3.2SiO2) 3Al2O3.2SiO2+SiO2變化參數(shù)變化參數(shù)硅線石硅線石藍晶石藍晶石紅柱石紅柱石開始轉(zhuǎn)變溫度開始轉(zhuǎn)變溫度/154513301300轉(zhuǎn)變速率轉(zhuǎn)變速率慢慢快快中中體積膨脹體積膨脹/%78161835莫來石結(jié)晶過程莫來石結(jié)晶過程整個晶粒發(fā)生整個晶粒發(fā)生從表面開始，逐步從表面開始，逐步深入內(nèi)部深入內(nèi)部從表面開始，

54、逐從表面開始，逐步深入內(nèi)部步深入內(nèi)部莫來石結(jié)晶方向莫來石結(jié)晶方向平行于原晶面平行于原晶面垂直于原晶面垂直于原晶面平行于原晶面平行于原晶面藍晶石體積膨脹過大，需要預燒消除(xioch)影響第66頁/共117頁第六十六頁，共117頁。4.4.堿土硅酸鹽類原料堿土硅酸鹽類原料 a. a.滑石與蛇紋石滑石與蛇紋石 滑石滑石(Talc)(Talc) 滑石由天然的含水層狀硅酸鎂礦物組成，其化學式為滑石由天然的含水層狀硅酸鎂礦物組成，其化學式為 3MgO4SiO2H2O3MgO4SiO2H2O，晶體結(jié)構(gòu)式是，晶體結(jié)構(gòu)式是Mg3Si4O10(OH)2Mg3Si4O10(OH)2，理論化學組成為：，理論化學組成

55、為：MgO 31.88MgO 31.88，SiO2 63.37SiO2 63.37，H2O 4.74H2O 4.74，常含有鐵、鋁、錳、鈣等雜，常含有鐵、鋁、錳、鈣等雜質(zhì)。質(zhì)。滑石屬滑石屬2 2：1 1型層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物，其晶體結(jié)構(gòu)與葉蠟石型層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物，其晶體結(jié)構(gòu)與葉蠟石A12(Si4O10)(OH)2A12(Si4O10)(OH)2十分相似十分相似: :復八面體的氧化鎂層被夾在兩層四面體的硅復八面體的氧化鎂層被夾在兩層四面體的硅之間。其薄片的主表面沒有羥基之間。其薄片的主表面沒有羥基(qingj)(qingj)組群或活躍的離子，賦予了滑組群或活躍的離子，賦予了滑石憎水性及化學穩(wěn)定性

56、。石憎水性及化學穩(wěn)定性。第67頁/共117頁第六十七頁，共117頁?；瘜?:1型層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物，其晶體結(jié)構(gòu)與葉蠟石十分相似。 葉蠟石八面體中的兩個Al3+被三個Mg2+所替代(tdi)，就成為滑石。兩個四面體層加一個八面體層構(gòu)成結(jié)構(gòu)單元。層間僅以微弱的鍵力吸引，聯(lián)系很不牢固，在層間易裂成薄片。滑石在加熱過程中，于600左右開始脫水(tu shu)，在800970下，結(jié)構(gòu)水完全排除，滑石分解為偏硅酸鎂和SiO23MgO4SiO2H2O 3(MgOSiO2) + SiO2 + H2O第68頁/共117頁第六十八頁，共117頁?；谄胀ㄈ沼锰沾缮a(chǎn)中一般作為熔劑使用，在細陶瓷坯體中加入少量滑

57、石，可降低燒成溫度。在較低溫度下形成液相，加速莫來石的生成，提高(t go)白度、透明度、力學強度和熱穩(wěn)定性。偏硅酸鎂有三種晶型：原頑火輝石、頑火輝石及斜頑火輝石。滑石(hu sh)加熱脫水后先轉(zhuǎn)變?yōu)轭B火輝石。頑火輝石可在1260左右轉(zhuǎn)變?yōu)樵B火輝石，原頑火輝石是高溫穩(wěn)定形態(tài)?；巧a(chǎn)鎂制陶的主要原料。滑石在鎂制陶中不僅(bjn)是瘠性原料，而且能在高溫下與黏土反應生成鎂制陶的主晶相。由于滑石多是片狀結(jié)構(gòu)，破碎時易呈片狀顆粒并較軟，故不易粉碎。在陶瓷制品成型過程中極易趨于定向排列，導致干燥、燒成時產(chǎn)生各向異性收縮，往往引起制品開裂。生產(chǎn)中常采用預燒的方法破壞滑石原有的片狀結(jié)構(gòu)，預燒溫度一般在

58、12001410。第69頁/共117頁第六十九頁，共117頁。我國具有(jyu)豐富的優(yōu)質(zhì)滑石礦資源，且Fe2O3和堿金屬氧化物含量都較低。遼寧海城和山東棲霞等地所產(chǎn)的滑石馳名內(nèi)外。第70頁/共117頁第七十頁，共117頁。蛇紋石 蛇紋石與滑石同屬(tn sh)鎂的含水硅酸鹽礦物，化學式為3MgO4SiO22H2O ，晶體結(jié)構(gòu)式為Mg3SiO2(OH)4，理論化學組成：MgO 43，SiO2 44.1，H2O 12.9，常含鐵、鈦、鎳等雜質(zhì)，鐵含量較高。蛇紋石屬單斜晶系，晶體發(fā)育不完全，呈微細的鱗片狀和纖維狀集合體，有的呈致密塊狀，有的夾雜極薄的石棉細脈。一般(ybn)蛇紋石性質(zhì)柔軟，外觀呈綠

59、色或暗綠色，葉片蛇紋石呈灰色、淺黃色、淡棕色、淡藍色等。第71頁/共117頁第七十一頁，共117頁。蛇紋石在加熱過程中，500700失去結(jié)構(gòu)水，10001200分解為鎂橄欖石與游離(yul)SiO2，在1200以上，游離(yul)的SiO2與部分鎂橄欖石結(jié)合生成頑火輝石：3MgO2SiO22H2O 2MgOSiO2 + MgOSiO2 + 2H2O鎂橄欖石是一種橄欖綠色(n ln l s)的、硬度很高的架狀硅酸鎂，熔點1910。蛇紋石的成分與滑石有一定的相似之處，但由于其鐵含量高（達78%），一般只用作堿性耐火材料，也可用以制造有色的炻瓷器、地磚、耐酸陶器等。與滑石一樣，蛇紋石在使用時也需要預

60、燒，以破壞(phui)其鱗片狀和纖維狀結(jié)構(gòu)，預燒溫度為1400。第72頁/共117頁第七十二頁，共117頁。b.硅灰石 天然硅灰石是典型的高溫變質(zhì)礦物，通常產(chǎn)于石灰?guī)r和酸性巖漿的接觸帶，由CaO與SiO2反應而成。其化學通式為CaO SiO2，晶體結(jié)構(gòu)式為Ca SiO3，理論化學組成為CaO 48.25，SiO2 51.75。硅灰石在陶瓷工業(yè)中的用途廣泛(gungfn)，可用于制造釉面磚、日用陶瓷、低損耗無線電陶瓷等，也可用于生產(chǎn)衛(wèi)生陶瓷、磨具、火花塞等。硅灰石作為堿土金屬硅酸鹽，在普通陶瓷坯體中可起助熔作用，降低坯體的燒結(jié)溫度。硅灰石第73頁/共117頁第七十三頁，共117頁。硅灰石坯體存在