第一章-陶瓷工藝學(xué)-原料課件

第一章原料第一節(jié)原料分類第二節(jié)黏土類原料第三節(jié)石英類原料第四節(jié)長石類原料第五節(jié)其他礦物原料第六節(jié)陶瓷原料的標(biāo)準(zhǔn)化第一節(jié)原料分類一、概述二、原料分類

根據(jù)工藝特性分：可塑性原料，非可塑性原料（瘠性），熔劑性原料。

根據(jù)用途分：瓷坯（坯用）原料，瓷釉（釉用）原料，色料和彩料原料。根據(jù)礦物組成分：黏土質(zhì)原料，硅質(zhì)原料，長石質(zhì)原料，鈣質(zhì)原料，鎂質(zhì)原料。根據(jù)原料的獲得方式分：礦物原料，化工原料。坯體所需三大類原料：①可塑性黏土類原料（也能形成結(jié)構(gòu)晶相）②非可塑性石英類原料（也能形成結(jié)構(gòu)晶相）③溶劑原料（同時(shí)具有非可塑性）要求1.保證能生成制品所需的各種晶相和玻璃等結(jié)構(gòu)物2.保證能適應(yīng)加工的工藝性能3.能生成玻璃相的溶劑原料陶瓷制品的結(jié)構(gòu)是決定其性能和品質(zhì)的內(nèi)因，而制品的結(jié)構(gòu)是由原料的種類和工藝生產(chǎn)過程來保證的。第二節(jié)黏土類原料粘土是無機(jī)非金屬材料制品生產(chǎn)的重要原料之一。在普通陶瓷、特種陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料、搪瓷、磚瓦等行業(yè)都離不開粘土原料。粘土是自然界中硅酸鹽巖石（主要是長石）經(jīng)過長期風(fēng)化作用而形成的一種疏松的或呈膠狀致密的土狀或致密塊狀礦物，是多種微細(xì)礦物和雜質(zhì)的混合體。自然界的粘土呈白、黃、紅、黑、灰等多種顏色，顆粒微細(xì)，多數(shù)均小于2μm，晶體有片狀、管狀、球狀及六角鱗片狀等。將粘土與水拌和能塑成各類形狀，干后形狀不變，且有一定機(jī)械強(qiáng)度，煅燒后堅(jiān)硬如石。結(jié)構(gòu)：[SiO4]四面體組成的（Si2O5）n和一層由鋁氧八面體組成的AlO(OH)2相互以頂角相連的層狀結(jié)構(gòu)。鋁氧八面體天然蒙脫石外觀:白、灰、黃、紅、黑硬度：柔軟或致密含砂：多或少可塑性：大或小成分：高嶺石、多水高嶺石、蒙脫石、水云母化學(xué)成分：SiO2、Al2O3、H2O特性：較高的耐火度、良好的吸水性、膨脹性、吸附性一、黏土的成因與分類各種富含硅酸鹽礦物的巖石經(jīng)風(fēng)化，水解，熱液蝕變等作用可變?yōu)檎惩痢?/p>

風(fēng)化殘積型熱液蝕變型沉積型

風(fēng)化殘積型——一次粘土成因：深層的巖漿巖（花崗巖、偉晶巖、長石巖）在原產(chǎn)地風(fēng)化后即殘留在原地，多成為優(yōu)質(zhì)高嶺土的礦床，一般稱為一次粘土（也稱為殘留粘土或原生粘土）；粘土的產(chǎn)地不同，其成分也有較大波動。代表：我國南方的高嶺土大多屬于此類，如：江西星子高嶺、景德鎮(zhèn)大州高嶺、龍巖高嶺、廣東飛天燕等粘土礦。風(fēng)化作用：機(jī)械風(fēng)化、化學(xué)風(fēng)化、自然風(fēng)化。鉀長石高嶺石藍(lán)色水鋁石蛋白石原石

熱液蝕變型成因：熱液作用于母巖所形成的。熱液：高溫巖漿冷凝結(jié)晶后，殘余巖漿含大量揮發(fā)分和水分。當(dāng)溫度進(jìn)一步降低時(shí)，水分以液態(tài)存在，但其中溶有大量其它化合物。代表：蘇州陽山、衡陽界碑等地粘土礦多為熱液蝕變型。

沉積型——二次粘土成因：風(fēng)化了的粘土礦物借雨水或風(fēng)力的遷移作用搬離母巖后，在低洼地方沉積而成的礦床，成為二次粘土（也稱為沉積粘土或次生粘土）。代表：漳州黑泥、山西紫木節(jié)等粘土礦。特點(diǎn)：雜質(zhì)多，塑性好，干燥強(qiáng)度大，收縮大。（二）黏土的分類按成因分：原生粘土（一次粘土）次生粘土（二次粘土）兩者區(qū)別：

化學(xué)組成耐火度成型性能

一次粘土較純較高塑性低二次粘土雜質(zhì)含量高較低塑性高按可塑性分：高可塑性粘土：分散度大、多呈疏松狀、板狀或葉狀——膨潤土、球土、木節(jié)土

低可塑性粘土：分散度小、多呈致密塊狀、石狀——焦寶石、瓷石、葉蠟石

按耐火度分：耐火粘土（耐火度>1580C)

難熔粘土（耐火度1350～1580C

）易熔粘土（耐火度<1350C

）（三）黏土的主要礦物類型陶瓷工業(yè)中粘土的主要礦物有：高嶺石（多水高嶺石）蒙脫石（葉臘石）伊利石（水云母）高嶺石化學(xué)通式：Ａl2Ｏ3·2ＳiＯ2·2Ｈ2Ｏ理論組成：Ａl2Ｏ339.5%，ＳiＯ246.54%，Ｈ2Ｏ13.96%晶體結(jié)構(gòu)式：Al4(Si4O10)(OH)8晶系：三斜晶系，細(xì)分散的晶體，外形呈片狀、粒狀、桿狀，假六方片狀。

礦物組成——高嶺石類1:1型層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽，Si－O四面體層和Al－（O，OH）八面體層通過共用氧原子聯(lián)系成雙層結(jié)構(gòu)，構(gòu)成結(jié)構(gòu)單元層。層間以氫鍵相連，結(jié)合力較小，所以晶體解理完全并缺乏膨脹性。離子吸附與置換：晶格內(nèi)部離子很少置換，在破裂時(shí)，邊緣上有斷鍵電荷不平衡時(shí)，才吸附其它陽離子［OH-］中的H+可被Ｋ+或Na+取代。高嶺土質(zhì)地細(xì)膩，純者為白色，含雜質(zhì)為黃、灰、褐色。高嶺石族：高嶺石、地開石、珍珠陶土、多水高嶺石。珍珠陶土的結(jié)構(gòu)特性使它能更好的增強(qiáng)水在層間的滲透性，加大吸附作用和膨脹性質(zhì)。多水高嶺石（埃洛石）特點(diǎn)：①在高嶺石的結(jié)構(gòu)晶層間充滿了按一定取向排列的水分子（層間水，其數(shù)量和位置不定），使之在c軸方向厚度增大。②晶層之間沿a、b軸錯開化學(xué)通式：Al2O3·2SiO2·nＨ2O(n=4～6)

晶系：單斜晶系或三斜晶系外形常呈微細(xì)空管狀或卷曲片狀，其可塑性、結(jié)合性比高嶺石強(qiáng)，干燥收縮大。特性：由于層間水的存在，多水高嶺石晶格在Ｃ軸方向厚度加大，層間水能抵消大部分氫鍵結(jié)合力，使晶層可靠微弱的分子鍵相連，層間有一定的自由活動能力，水分子易進(jìn)入層間形成層間水，易吸附水化離子與有機(jī)物，改善可塑性；又因?qū)娱g距增大，層間結(jié)合力降低，晶體易變成彎曲卷狀（SEM圖）。單斜晶系或三斜晶系外形常呈微細(xì)空管狀或卷曲片狀，其可塑性、結(jié)合性比高嶺石強(qiáng)，干燥收縮大?？偨Y(jié)：高嶺土中高嶺石類黏土礦物含量越多，雜質(zhì)越少，化學(xué)組成越接近高嶺石的理論組成，純度越高的高嶺土其耐火度越高，燒后越潔白，莫來石晶體發(fā)育越多，力學(xué)強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性越好。但分散度較小，可塑性較差。2.蒙脫石類來歷：最早發(fā)現(xiàn)于法國蒙托地區(qū)，故名。理論化學(xué)式：Al2O3·4Si2O·nH2O(n通常大于2)晶體構(gòu)造式：Al4(Si8O20)(OH)4·nH2O性狀：晶粒呈不規(guī)則細(xì)粒狀或鱗片狀，顆粒較小，一般小于0.5μm,結(jié)晶程度差。顏色：白色或淡黃結(jié)構(gòu)：兩層硅氧四面體間夾一層鋁氧八面體蒙脫石類特點(diǎn)一：蒙脫石顯著的特點(diǎn)是能吸收大量的水，體積膨脹，如以蒙脫石為主的膨潤土其吸水后體積可膨脹20～30倍，這就是膨潤土的名稱的由來。特點(diǎn)二：離子交換能力強(qiáng)，晶格中的四面體層Ｓi4+部分被Ａl3+、Ｐ5+置換。八面體層中Ａl3+被Ｍg2+、Ｆe3+、Ｚn2+、Ｌi+等置換，使晶格中電價(jià)不平衡。晶層之間吸附陽離子如Ｃa2+、Ｎa+等，又增加了蒙脫石的離子交換能力。根據(jù)吸附離子不同分為Ｎa蒙脫石，Ｃa蒙脫石。特點(diǎn)三：膨潤土可塑性大，觸變厚化性強(qiáng)，嚴(yán)重影響泥漿性能。煅燒時(shí)脫水過程長，收縮大，Ａl2Ｏ3含量低，又吸附了其它陽離子，雜質(zhì)較多。因此燒結(jié)溫度低，燒后色澤差，會使坯體軟化變形，用量不宜太多，一般在５％左右。特點(diǎn)四：隨外界環(huán)境的溫度和濕度而變化，引起Ｃ軸膨脹與收縮，因此蒙脫石吸水性強(qiáng)，吸水后體積膨脹，容易破裂。顆粒極細(xì)，可塑性強(qiáng)，干燥后強(qiáng)度大，干燥收縮也大。蒙脫石族：蒙脫石、貝得石、綠高嶺土、皂石我國膨潤土礦點(diǎn)主要在東部地區(qū)：遼寧黑山膨潤土，河北宣化，浙江寧海粘土，福建連城、武平膨潤土等，地表部分多為Ｃa－膨潤土。葉臘石（又名壽山石）化學(xué)通式：Al2O3·4SiO2·H2O

理論組成：Al2O328.30%，SiO266.70%，H2O5.00%。晶系：單斜晶系，2:1型層狀硅酸鹽，兩層[SiO4]四面體中間夾著一層[AlO6]八面體，層間以范德華力結(jié)合，強(qiáng)度很弱，但晶格四面體中的Si４+和[AlO6]八面體中的Al3+

并未被其他陽離子置換，故不易吸收水分和吸附陽離子。外形多為片狀及彎曲狀。由于各晶層間結(jié)合力弱，易沿晶層滑動解理，所以硬度低。三層結(jié)構(gòu)，近似蒙脫石類，不同在于三層結(jié)構(gòu)中四面體中的Si4+和八面體中的Al3+并未被置換，晶層間不易吸收水分和吸附陽離子，各層之間靠范德華力聯(lián)結(jié)，結(jié)合很弱，容易滑動解理，故硬度低。特性：葉蠟石與蒙脫石結(jié)構(gòu)相似，屬熱液型粘土，但無可塑性。葉臘石含結(jié)晶水較少，總收縮不大，線膨脹系數(shù)小，在升溫過程中脫水極為緩慢，可做對尺寸要求高的內(nèi)外墻磚，適于配制快速燒成的陶瓷坯體。產(chǎn)地：浙江青田，昌化，福建壽山等地葉臘石較出名。3.伊利石類化學(xué)通式：(K,H3O)<1K2(Al,Mg,Fe)4(Si,Al)3O20(OH)4

·nH2O化學(xué)組成：——水化了的白云母，介于高嶺石，白云母之間K2O較低，SiO2、MgO、FeO、H2O較高。結(jié)構(gòu)：單斜晶系，與蒙脫石結(jié)構(gòu)類似，2:1型層狀硅酸鹽，但[SiO4]四面體中Al3+較蒙脫石多，晶間陽離子常為K+，也有部分被H+，Na+取代，K+半徑大小正好嵌入層間，因此晶格結(jié)構(gòu)牢固，不發(fā)生膨脹。外觀：多呈不規(guī)則片狀，顏色潔白，黃色，綠色及褐色。特性：伊利石類礦物構(gòu)成的粘土，一般可塑性低，干后強(qiáng)度大，干燥燒成收縮小，燒結(jié)溫度低，燒結(jié)范圍窄。產(chǎn)地：我國河北邢臺，江西德興，湘南等地產(chǎn)伊利石較出名。白云母化學(xué)通式：Ｋ2Ｏ·3Ａl2Ｏ3·6ＳiＯ2·Ｈ2Ｏ

結(jié)構(gòu)：單斜晶系，抗風(fēng)化能力強(qiáng)，常與粘土一起沉積下來，強(qiáng)烈風(fēng)化可水化成水化白云母，伊利石等。4.水鋁英石非晶質(zhì)含水硅酸鹽可能由硅氧四面體和金屬離子配位八面體任意排列而成，無任何對稱性特點(diǎn)：能溶于鹽酸，其他黏土礦物溶于硫酸，不溶于鹽酸組成：變動無常二、黏土的組成礦物組成、化學(xué)組成、顆粒組成（一）礦物組成黏土中的礦物：黏土礦物：黏土的主體，黏土性質(zhì)的主要成分雜質(zhì)礦物：風(fēng)化未完全，或其他原因混入一些非黏土礦物和有機(jī)物質(zhì)石英和母巖殘?jiān)⒊殚L石的共生礦物。其他母巖殘?jiān)€有長石和云母。一般以較粗的顆?；煸陴ね林小︷ね恋目伤苄院透稍锖髲?qiáng)度產(chǎn)生不良影響。常用淘洗法去除。碳酸鹽及硫酸鹽類碳酸鹽主要有：方解石（CaCO3）、菱鎂礦（MgCO3）硫酸鹽主要有：石膏（CaSO4·2H2O）明礬（KAl3(SO4)2(OH)6）可溶性硫酸鹽能使制品表面形成一層白霜。（原因）較多的硫酸鹽使制品引起坯泡。石膏細(xì)塊和黏土熔化形成綠色的玻璃質(zhì)熔洞。3.鐵和鈦的化合物鐵類：種類：黃鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦、赤鐵礦、針鐵礦、鈦鐵礦危害：使坯體著色，降低黏土的耐火度，影響制品的介電性質(zhì)、化學(xué)穩(wěn)定性去除：淘洗法、電磁選礦法鈦類：種類：金紅石、銳鈦礦、板鈦礦4.有機(jī)雜質(zhì)一般能在煅燒時(shí)燒掉。故黑色黏土能燒出白色陶瓷。能增加黏土的可塑性和泥漿的流動性。過多能造成陶瓷表面起泡與針孔。（二）化學(xué)組成主要成分：SiO2、Al2O3、H2O等(9個項(xiàng)目)其他成分：堿金屬氧化物、堿土金屬氧化物、Fe2O3、TiO2意義：①鑒定黏土礦物組成的參考（例）②估計(jì)黏土耐火度的大?。ɡ弁茢囵ね领褵蟮某噬ɡ⒈恚芄烙?jì)黏土的成型性能（例）⑤推斷黏土在燒結(jié)過程中產(chǎn)生膨脹和起泡的可能性（例）⑥粗略結(jié)算黏土礦物組成的示性分析（三）顆粒組成定義：指粘土中含不同大小顆粒的百分含量。意義：通過顆粒組成的分析，可初步判斷工藝性能，顆粒越小，可塑性越大，干燥收縮越大，干燥后強(qiáng)度高，燒結(jié)溫度低，易變形?？沙醪脚袛嗾惩恋V物類型，粘土礦物粒徑小于1~2微米，非粘土礦物大于1~2微米，多數(shù)在10—60

微米。區(qū)別相對含量，判斷粘土非粘土。判斷粘土本身礦物類型，高嶺土粗，膨潤土細(xì)。性質(zhì)：細(xì)顆?？伤苄愿稍锸湛s干后強(qiáng)度易于燒結(jié)氣孔率力學(xué)強(qiáng)度白度透明度片狀結(jié)構(gòu)比桿狀結(jié)構(gòu)的顆粒堆積密度大、塑性大、強(qiáng)度高測定方法國外：對超細(xì)粉體的分級技術(shù)研究較早（早在五、六十年代），采用X光透過法、激光法、沉降法先進(jìn)方法，可以測出0.1～100μm的顆粒，精確度和自動化程度都很高。國內(nèi)：大多數(shù)陶瓷廠家還僅僅使用篩分法來表示和控制原料的細(xì)度，此法只能測定粒徑大于40μm的大顆粒，較粗糙，精確度不高。方法或儀器名稱基本原理測定范圍μm特點(diǎn)絲網(wǎng)篩

通過一組篩子將樣品分級，稱重各粒級，可得粒度重量累積分布38～1000方法簡單、快速，可得平均粒徑和粒度分布

移液管法

分散在沉降介質(zhì)中的樣品顆粒，其沉降速度是顆粒大小的函數(shù)，通過測定分散體因顆粒沉降而發(fā)生的濃度變化，測定顆粒大小和粒度分布1～100儀器便宜，方法簡單，應(yīng)用廣。缺點(diǎn)是測定時(shí)間長，分析、計(jì)算德工作量很大

激光粒度分析儀

根據(jù)夫瑯和費(fèi)衍射原理測定顆粒粒度和粒度分布2～176自動化程度高、操作簡單、測定速度快、重復(fù)性好、可用于在線粒度分析X射線透過法

測定因分散濃度變化引起的濁度變化，測定樣品的粒度分布0.1～100自動測定，數(shù)據(jù)不需處理便可得到分布曲線，可用于在線粒度分析常用顆粒度檢測方法的對比三、黏土的工藝性質(zhì)（一）可塑性定義：粘土—水系統(tǒng)形成泥團(tuán)，在外力作用下泥團(tuán)發(fā)生變形，形變過程中坯泥不開裂，外力解除后，能維持形變，不因自重和振動再發(fā)生形變，這種現(xiàn)象稱為可塑性。大小：1.主要決定于固相與液相的性質(zhì)與數(shù)量。固體物料類型、顆粒形狀、大小、分布、顆粒的離子交換能力液相對固相的浸潤能力和液相的黏度

2.固相與液相的相對數(shù)量

塑限含水量、液限含水量、工作泥團(tuán)的可塑含水量測定方法：可塑性指數(shù)法可塑性指標(biāo)法可塑性指數(shù)：黏土的液限含水率—塑限含水率表示黏土能形成可塑泥團(tuán)的水分變化范圍，指數(shù)大水分范圍大可塑性指標(biāo)：在工作水分下，黏土泥團(tuán)受外力作用最初出現(xiàn)裂紋時(shí)應(yīng)力與應(yīng)變的乘積，同時(shí)還應(yīng)測定泥團(tuán)的相應(yīng)含水率。表示黏土泥團(tuán)的成型性能的好壞。指數(shù)：強(qiáng)15~中~7~弱~1~非指標(biāo)：強(qiáng)3.6~中~2.5~弱~提高坯體可塑性的措施：淘洗黏土，出去非可塑性物料，長期風(fēng)化長期陳腐黏土或坯料真空處理泥料，多次練泥摻入少量強(qiáng)可塑性泥土加入適當(dāng)?shù)哪z體物質(zhì)降低坯料可塑性的措施：加入非可塑性的原料預(yù)先煅燒部分黏土

（二）結(jié)合性定義：粘土的結(jié)合性是指粘土能夠結(jié)合非塑性原料而形成良好的可塑泥團(tuán)，并且有一定干燥強(qiáng)度的能力。粘土的結(jié)合性由其結(jié)合瘠性料的結(jié)合力的大小來衡量，而結(jié)合力的大小又與粘土礦物的種類、結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。一般而言，可塑性強(qiáng)的粘土其結(jié)合力也大。指標(biāo)：實(shí)驗(yàn)室中粘土的結(jié)合力通常以能夠形成可塑泥團(tuán)時(shí)所加入標(biāo)準(zhǔn)石英砂（顆粒組成為:0.25～0.15mm70%，0.15～0.09mm30%）的數(shù)量及干后抗折強(qiáng)度來反映。一般加砂量＞50%為結(jié)合力強(qiáng)的粘土，加砂量在25%～50%為中等結(jié)合力粘土，加砂量＜20％為結(jié)合力弱的粘土。（三）離子交換性起因：粘土顆粒帶電荷，來源于Si4+被Al3+，F(xiàn)e2+等置換以及邊緣斷鍵，而出現(xiàn)負(fù)電荷。表示方法：離子交換能力用交換容量來表示，100g粘土所吸附能夠交換的陽離子或陰離子的量，單位：mol×100／g。影響因素：1.黏土中有機(jī)物含量和黏土礦物的結(jié)晶程度2.吸附離子的種類陽離子交換容量大小：

Ｈ+>Al3+>Ba2+>Sr2+>Ca2+>Mg2+>NH4+>K+>Na+>Li+

除陽離子交換能力外，陰離子也會被粘土顆粒吸附，但吸附能力較小，只發(fā)生在粘土礦物顆粒的棱邊上，陰離子取代順序如下：

OH->CO32->P2O74->CNS->I->Br->Cl->NO3->F->SO42-

（四）觸變性定義：粘土泥漿或可塑泥團(tuán)受到振動或攪拌時(shí)，粘度會降低而流動性增加靜置后能恢復(fù)原來狀態(tài)。反之，相同泥漿放置一段時(shí)間后，在維持原有水分的情況下會增加粘度，出現(xiàn)變稠和固化現(xiàn)象，上述現(xiàn)象可重復(fù)無數(shù)次，統(tǒng)稱為觸變性。影響因素：1.黏土的礦物組成

2.粒度大小與形狀

3.水分含量

4.使用電解質(zhì)的種類和用量

5.泥料的溫度產(chǎn)生觸變性的原因：由于粘土片狀顆粒的活性邊面上尚殘留少量電荷未被完全中和，以致形成局部邊－邊或邊－面結(jié)合，使粘土顆粒之間常組成封閉的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)。這時(shí)，泥料中的大量的自由水被分隔和封閉在網(wǎng)絡(luò)的空隙中，使整個粘土－水系統(tǒng)好像水分減少，粘度增加，變稠及固化現(xiàn)象，但這樣的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)是疏松和不穩(wěn)定的，當(dāng)稍有剪切力的作用或振動時(shí)，網(wǎng)絡(luò)即被破壞，又呈流動狀態(tài)。

觸變性——厚化度泥漿厚化系統(tǒng)：觸變厚化現(xiàn)象可以用泥漿粘度變化之比或剪切應(yīng)力變化的百分?jǐn)?shù)來表示。泥漿厚化度＝τ30min／τ30s

τ30min——100ml泥漿靜置30分鐘后由恩式粘度計(jì)中流出的時(shí)間

τ30s———100ml泥漿靜置30秒鐘后由恩式粘度計(jì)中流出的時(shí)間可塑泥團(tuán)的厚化度為靜置一段時(shí)間后，球體或錐體壓入泥團(tuán)達(dá)一定深度時(shí)剪切強(qiáng)度增加的百分?jǐn)?shù)。泥料厚化度＝（Fn－F0）／F0×100％

F0——泥團(tuán)開始承受的負(fù)荷gFn——泥團(tuán)靜置一定時(shí)間后，球體或圓錐體壓力相同深度時(shí)，泥團(tuán)承受的負(fù)荷g泥料觸變性隨時(shí)間變化不均勻，開始粘度增加快，以后慢。（五）干燥收縮和燒成收縮干燥收縮：黏土泥料干燥時(shí)，因包圍在黏土顆粒間的水分蒸發(fā)，顆粒相互靠攏引起體積收縮，稱為干燥收縮燒成收縮：黏土泥料在煅燒時(shí)，由于發(fā)生一系列的物理化學(xué)變化，因而黏土再度收縮，為燒成收縮。總收縮=干燥收縮+燒成收縮影響因素：組成、含水量、吸附離子及其他工藝性質(zhì)規(guī)范嗎？收縮測定以直線長度或體積大小的變化來表示。體積收縮近似等于直線收縮的3倍。但有6%~9%的誤差。干燥收縮以試樣干燥至105~110℃的尺寸變化來表示：

L0：式樣的原始長度

L干：式樣干燥后的長度

ε干：式樣的干燥線收縮率線收縮和體積收縮的關(guān)系：干燥靈敏度：表示坯體在干燥時(shí)能產(chǎn)生形變和開裂傾向的大小。靈敏度大，干燥過程中容易變形和開裂。

P孔：試樣干燥后的總氣孔率

K敏：干燥靈敏度

K敏:容易形成缺陷2~中等~1比較安全燒成線收縮：

L干：試樣干燥后的長度

L燒：試樣燒成后的長度

ε燒：試樣的燒成線收縮率T1T2T3溫度℃200800120014001600309206103收縮率%氣孔率%收縮率氣孔率總收縮：（六）燒結(jié)溫度與燒結(jié)范圍T1：開始燒結(jié)溫度。開始出現(xiàn)液相，氣孔率明顯下降，收縮急劇增加。T2：燒結(jié)溫度，液相達(dá)到一定的數(shù)量，收縮達(dá)最大，氣孔率降到最低。T3：軟化溫度，隨溫度升高，液相繼續(xù)增加，開始變形，氣孔率、收縮率反常

燒結(jié)變化過程：Ｔ1——?dú)饪茁拭黠@減小，體積劇烈收縮，溫度超過800℃。

Ｔ2——溫度繼續(xù)升高，液相有一定數(shù)量并填充于氣孔中，開口氣孔降至最低，收縮率達(dá)最大。此時(shí)試樣致密度最高。Ｔ3——溫度繼續(xù)升高，液相不斷變多，以致不能維持試樣原有形狀而發(fā)生變形這種情況的最低溫度。Ｔ2～T3——

燒結(jié)范圍。生成中常用吸水率反映黏土的燒結(jié)程度。一般要求黏土原料燒結(jié)后的吸水率<5%。（七）耐火度原因：粘土加熱過程中發(fā)生一系列的物理和化學(xué)變化。脫水、分解、析晶等較復(fù)雜的過程，是制品燒成的基本理論。耐火度：表征粘土原料抵抗高溫作用不致融化的性能指標(biāo)。主要取決于化學(xué)組成。表示方法：

燒結(jié)性：氣孔率、吸水率、體積密度、收縮率耐火度：三角錐三角錐法：將一定細(xì)度的粘土原料（<0.2mm）制成一個等邊截頭三角錐（上底2mm，下底8mm，高30mm，截面正三角形）干燥后，在一定升溫制度下，測出三角錐的頂端軟化下彎至錐底平面時(shí)的溫度）。計(jì)算法：1.耐火度也可根據(jù)粘土的化學(xué)成分進(jìn)行近似計(jì)算：

t＝1534＋5.5wA

－30(8.3wＦ+2wMO)×/wA

t——耐火度

wＡ——氧化鋁含量％

wＦ——氧化鐵含量％

wＭO——TiO2，MgO，CaO和R2O總量％該公式適用于Al2O3含量在15～50%的粘土，各百分含量須換算為無灼減量。2.經(jīng)驗(yàn)公式

t:耐火度

WA:黏土中Al2O3和SiO2總量換算為100%時(shí)，Al2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%WMO:黏土中Al2O3和SiO2總量換算為100%時(shí)，相應(yīng)帶入的其他雜質(zhì)氧化物的總的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%

上式適用于Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%~50%的黏土四、黏土的加熱變化黏土是陶瓷的主要原料，陶瓷在燒成過程中所發(fā)生的一系列物理和化學(xué)變化，是在黏土加熱變化的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，因此黏土的加熱變化是陶瓷制品燒成的基本理論基礎(chǔ)。黏土在加熱過程中的變化包括兩個階段：脫水階段與脫水后產(chǎn)物的繼續(xù)轉(zhuǎn)化階段。（一）脫水階段黏土干燥后繼續(xù)加熱首先出現(xiàn)的反應(yīng)是脫水，最主要的是結(jié)構(gòu)水的排出，其排出溫度大部分在430~600℃.例：高嶺土的加熱脫水

100~110℃濕存水（大氣吸附水）與自由水排出；

110~400℃其他礦物雜質(zhì)帶入水的排出；

400~450℃結(jié)構(gòu)水開始緩慢排出；

450~550℃結(jié)構(gòu)水快速排出；

550~800℃脫水緩慢下來，最后近于停滯；

800~1000℃殘余水排出完畢。黏土脫水時(shí)，伴隨產(chǎn)生體積變化，從室溫開始加熱時(shí)，黏土?xí)l(fā)生膨脹，至100℃以后，當(dāng)吸附水開始排出時(shí)，體積出現(xiàn)一個小收縮，在250℃收縮終止，其后繼續(xù)膨脹至晶體開始分解，而轉(zhuǎn)為再收縮。黏土脫水后均變?yōu)槊撍a(chǎn)物，例：高嶺石類黏土脫水

Al2O3·2SiO2·2H2O＝Al2O3·2SiO2+2H20（二）脫水后產(chǎn)物繼續(xù)轉(zhuǎn)化階段偏高嶺石在925℃開始轉(zhuǎn)化為尖晶石結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物

2（Al2O3·2SiO2）＝2Al2O3·3SiO2+SiO2使首先脫去SiO2后形成的尖晶石型結(jié)構(gòu)為具有立方晶系的結(jié)構(gòu)，由于這一尖晶石結(jié)構(gòu)比較致密且較偏高嶺石穩(wěn)定，因而在轉(zhuǎn)化過程中能出現(xiàn)收縮率增大以及在差熱曲線上出現(xiàn)放熱效應(yīng)。在轉(zhuǎn)化中同時(shí)形成的SiO2為非晶質(zhì)SiO2。這種非晶質(zhì)SiO2在潮濕的環(huán)境下，能發(fā)生水化而產(chǎn)生膨脹，這就是黏土脫水產(chǎn)物會產(chǎn)生水化膨脹的原因。鋁硅尖晶石結(jié)構(gòu)中空位較多，因而它也是很不穩(wěn)定的。繼續(xù)加熱會轉(zhuǎn)化為熱力學(xué)穩(wěn)定的莫來石而分離出石英：

3（2Al2O3·3SiO2）＝2（3Al2O3·2SiO2

）+5SiO2

轉(zhuǎn)化溫度1050℃.五、黏土在陶瓷生成中的作用①賦予泥坯的可塑性；②使注漿料與釉料具有懸浮性和穩(wěn)定性；③在坯料中結(jié)合其它瘠性原料，使具有一定干坯強(qiáng)度及最大堆積密度；④是瓷坯中Al2O3的主要來源，⑤是燒成時(shí)生成莫來石晶體的主要來源。六、我國的黏土原料華中及東南沿海為斑巖類噴出巖和酸性侵入巖的風(fēng)化物華北、東北地區(qū)的沉積耐火黏土礦床北方黏土：含Al2O3、TiO2和有機(jī)物較多，含游離石英和鐵質(zhì)較少；可塑性好，吸附力強(qiáng)，耐火度高，生坯強(qiáng)度較高，可內(nèi)外同時(shí)上釉，可氧化焰燒成。南方黏土：含游離石英和鐵質(zhì)較多，含TiO2和有機(jī)物較少，可塑性較差，耐火度較低，生坯強(qiáng)度較差，分內(nèi)外兩次上釉，還原焰燒成。我國各地主要黏土原料的分布情況（一）(二)(四)(三)（一）東北地區(qū)和內(nèi)蒙古地區(qū)特點(diǎn)：耐火黏土，普遍用于耐火材料的生成產(chǎn)地：遼寧復(fù)州灣、本溪二區(qū)、吉林水曲柳成分：高嶺石為主，含不同量的石英和水鋁石各地特色：硬質(zhì)黏土：本溪二區(qū)、明山溝軟質(zhì)黏土：吉林水曲柳、遼寧法庫土、煙臺和復(fù)州土白色黏土：東溝高嶺土、建平小平房土、義縣白土、寶國老瓷土、更刻瓷土、烏可灣瓷土、舊門瓷土、東興瓷土、百果瓷土、項(xiàng)杖子瓷土、法庫瓷土、白泥瓷土內(nèi)蒙古地區(qū)：高嶺土：清水河、準(zhǔn)旗、包頭、石拐、海勃灣、昭盟巴林右旗膨潤土：察右后旗、商都縣、小佘太水云母：烏拉特前期、武川縣、錫林郭勒旗、西烏旗（二）華北地區(qū)知名地域：河北邯鄲彭城鎮(zhèn)、河北曲陽、唐山特色黏土：1.鋁礬土或硬質(zhì)黏土，主要成分為水鋁石（Al2O3·H2O）及高嶺石，按Al2O3含量高低分為特A級、A級、B級、C級、D級。山西大同土、河北章村土、承德寬城土

2.軟質(zhì)黏土，唐山地區(qū)的紫木節(jié)和堿干、保定地區(qū)徐水縣的徐水土、山西的陽泉黏土、邯鄲陳窯瓷土、曲陽靈山瓷土、永年上莊瓷土、峰峰礦區(qū)常范煤灰石、易縣膨潤土玉髓一種礦物。又名“石髓”。玉髓其實(shí)是一種石英，SiO2的隱晶質(zhì)體的統(tǒng)稱，它是石英（隱晶質(zhì)）的變種。（三）華東地區(qū)知名地域：中國瓷都—江西景德鎮(zhèn)、陶都—江蘇宜興、我國陶器和瓷器最早的發(fā)源地—浙江、著名細(xì)瓷產(chǎn)地—福建德化、現(xiàn)代著名陶瓷產(chǎn)區(qū)—山東淄博山東：含鐵量低、燒后潔白的高嶺土或瓷土不多，但有很好的塑性黏土，如萊陽膨潤土、坊子土。含鐵量較高的土不少，如焦寶石。其主要成分為高嶺石，含一定量的三水鋁石（Al2O3·3H2O）或水鋁石（Al2O3·H2O）。色瓷—焦寶石瓷江蘇：宜興，主要有甲泥（夾泥）、白泥、嫩泥三類，主要成分為水云母類，夾有高嶺土、石英及云母碎屑。蘇州陽西產(chǎn)蘇州土，主要成分主要為高嶺石，共生石英、白云母、蒙脫石、長石。由片狀及桿狀兩種不同的高嶺石組成，且桿狀顆粒多于片狀顆粒，使得其有高的干燥氣孔率、低的干燥強(qiáng)度、低可塑性、高泥漿含水量，故燒成收縮大，易開裂。徐州新沂郝湖瓷土、贛榆石橋高嶺土、銅山賈汪、利國、三鋪、邳縣宿羊山；鎮(zhèn)江地區(qū)宜興茗嶺瓷土、溧陽句容、丹徒膨潤土、高淳秀山焦寶石。浙江：溫州、龍泉、紹興。溫州馬鞍嶺瓷土、小京瓷土、北坦陶土。組成為多水高嶺石，含較多石英。燒結(jié)性良好，成型性較差。鐘桐嶺瓷土、百尖山瓷石、社頭蠟石。龍泉瓷土，組成富含石英、鉀鈉含量較高。紫金土含鐵量高福建：德化白瓷稱為建白瓷。江西景德鎮(zhèn)：不以黏土—長石—石英為主料，而以高嶺土和瓷石作胎，以釉石和釉灰制釉，得水云母質(zhì)瓷。其原料分為高嶺土、瓷石、釉石三類。其含鐵量較高、含鈦量較低，只適于還原焰燒成。（四）中南地區(qū)河南：焦作。湖南：醴陵，毛瓷。一只“7501瓷”調(diào)羹10萬元一個小瓷碗170萬元湖南高嶺土以衡陽地區(qū)界牌、馬跡、東湖為主。其黏土屬于桿結(jié)構(gòu)的高嶺石和石英混合礦物，燒后白度相當(dāng)高，為制造高級細(xì)瓷的優(yōu)良原料。

醴陵八里坳焦寶石、辰溪焦寶石、辰溪鋁礦土等。廣東：石灣、楓溪、高陂、饒平。多屬殘留黏土，組成除高嶺土外，還有較多游離石英、水云母和長石。可塑性較差，干坯強(qiáng)度低，含鐵量較高，要還原焰燒成。（五）其他地區(qū)陜西：銅川縣上店土。四川：瓷泥。臺灣：大屯山火山巖系及東部海岸。第三節(jié)石英類原料一、石英的種類和性質(zhì)（一）石英的種類自然界中的二氧化硅結(jié)晶礦物統(tǒng)稱為石英。

脈石英石英砂砂巖石英巖

燧石硅藻土SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2O燒失山東泰安99.480.360.10///痕跡0.03湖南長沙99.500.100.30/////廣東潮安99.530.19痕跡/0.04///內(nèi)蒙包頭99.79痕跡0.060.18///0.34山西聞喜98.05///0.10///

全國各地硅質(zhì)原料舉例：脈石英SiO2熔融巖漿在地殼較淺部分急冷凝固形成的致密結(jié)晶石英。

致密結(jié)晶態(tài)，火成巖。外觀特點(diǎn)：純白，半透明呈油脂光澤，斷口呈貝殼狀。

SiO2>99%，是生產(chǎn)日用細(xì)瓷、釉料的良好原料。砂巖

碎屑沉積巖，石英顆粒由膠結(jié)物結(jié)合，根據(jù)膠結(jié)物不同分為：石灰質(zhì)砂巖，粘土質(zhì)砂巖，石膏質(zhì)砂巖，云母質(zhì)砂巖，硅質(zhì)砂巖。陶瓷中僅用：硅質(zhì)砂巖。

SiO2

含量90～95%。石英巖

硅質(zhì)砂巖經(jīng)變質(zhì)作用，石英顆粒再結(jié)晶形成的巖石。外觀特點(diǎn)：灰白色，光澤鮮明，斷面致密，強(qiáng)度大，硬度高。

SiO2

＞97％。加熱晶型轉(zhuǎn)變困難。用于制作一般陶瓷，質(zhì)量好的可做細(xì)瓷。石英砂花崗巖、偉晶巖風(fēng)化的產(chǎn)物，由水流沖激淘汰后自然聚集。雜質(zhì)多，成分變化波動較大。河床砂用于墻地磚，大缸大生產(chǎn)，可減小其變形。平潭海砂：大量用于玻璃工業(yè)生產(chǎn)。東山海砂：是我國水泥行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)砂。燧石

隱晶質(zhì)SiO2

，SiO2

溶液經(jīng)化學(xué)沉積在巖石夾層中形成。硬度高。陶瓷工業(yè)常做研磨材料：砌筑球磨機(jī)內(nèi)襯，研磨體球石用。

SiO2>98%。硅藻土

溶于水的部分二氧化硅,被微細(xì)的硅藻類水生物吸取,沉淀演變而成為含水的非晶質(zhì)二氧化硅。具有多孔隙?？勺鼋^熱材料，多孔陶瓷等。（二）石英原料的性質(zhì)外觀：視其種類不同而異，大多呈乳白色，有的呈灰白色，半透明狀態(tài)，斷面具有玻璃光澤或脂肪光澤。硬度：莫氏硬度為7。

密度：晶型不同密度不同，變動范圍2.22—2.65。

化學(xué)穩(wěn)定性：具有強(qiáng)耐酸侵蝕力（除HF外）；與堿作用，生成可溶性硅酸鹽；與堿金屬氧化物作用生成硅酸鹽與玻璃態(tài)物質(zhì)。

熔融溫度范圍：1400C—1770C，由SiO2的形態(tài)和雜質(zhì)含量決定。SiO2多晶轉(zhuǎn)變常壓下有七種結(jié)晶態(tài)和一種玻璃態(tài)，在一定條件下相互轉(zhuǎn)化：—石英—鱗石英—方石英熔融態(tài)石英

—鱗石英石英玻璃—石英—鱗石英—方石英870℃1713℃1470℃573℃

±0.82%

±0.2%117℃163℃±4.7%±0.2%±16%±2.8%180~270℃急冷鱗石英方石英SiO2多晶轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)

高溫型的遲緩轉(zhuǎn)化（橫向轉(zhuǎn)化或一級轉(zhuǎn)化）由表面向內(nèi)部逐步進(jìn)行，結(jié)構(gòu)變化。因?yàn)樾纬尚碌姆€(wěn)定晶型，所以需較高的活化能；轉(zhuǎn)變速度慢；體積變化較大，所以需較高溫度及較長時(shí)間。低溫型的迅速轉(zhuǎn)變（縱向轉(zhuǎn)變或二級轉(zhuǎn)變）由表及里瞬間同時(shí)轉(zhuǎn)化，體積變化小，結(jié)構(gòu)不特殊變化，位移型轉(zhuǎn)變（鍵之間的角度稍做變動為位移型轉(zhuǎn)變），易進(jìn)行，且轉(zhuǎn)化可逆。

自然界中石英大部分以—石英存在，很少以鱗石英或方石英的介穩(wěn)狀態(tài)存在。石英多晶轉(zhuǎn)變的體積效應(yīng)：一級轉(zhuǎn)變的體積變化大，但由于其轉(zhuǎn)化速度慢，體積效應(yīng)小，且在高溫下有液相存在，對坯體影響不大。二級轉(zhuǎn)變的體積變化小，但轉(zhuǎn)化速度快，瞬間完成，體積效應(yīng)大，無液相，對坯體影響大，必須嚴(yán)格控制。

石英理論晶型轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)條件：慢升溫，維持晶型轉(zhuǎn)化在平衡態(tài)下進(jìn)行。

陶瓷生產(chǎn)實(shí)際轉(zhuǎn)化情況：升溫快（快速燒成），無論是否有礦化劑，都經(jīng)過半安定方石英這一過渡狀態(tài)，參見實(shí)際轉(zhuǎn)化示意圖。SiO2晶型實(shí)際轉(zhuǎn)化示意圖半安定方石英無礦化劑有礦化劑干轉(zhuǎn)化濕轉(zhuǎn)化半安定方石英—方石英—鱗石英1050℃開始，1200—1300℃強(qiáng)烈1470℃

1200—1400℃700—900℃開始，1200—1470℃明顯-石英SiO2晶型實(shí)際轉(zhuǎn)變情況

實(shí)際轉(zhuǎn)化時(shí)升溫快，常出現(xiàn)過渡狀態(tài)（半安定方石英）但無論是否有礦化劑，—石英的轉(zhuǎn)化過程都經(jīng)過半安定方石英階段。有礦化劑存在時(shí)，最終有鱗石英形成；無礦化劑時(shí)，最終形成方石英。礦化劑：RO，R2O；礦化劑來源：熔劑性原料。

在普通陶瓷生產(chǎn)過程中，石英的轉(zhuǎn)化主要是二級轉(zhuǎn)化，而不是一級轉(zhuǎn)化。實(shí)際生產(chǎn)中，由于燒成溫度的限制（一般在1300℃），最終石英以半安定方石英存在，即所說的方石英。SiO2晶型轉(zhuǎn)化與生產(chǎn)應(yīng)用

石英預(yù)燒，利于粉碎：1000C煅燒急冷變松，利用石英573C晶型轉(zhuǎn)化時(shí)的體積變化效應(yīng)。炻器、建材、彩釉磚，盡量減少石英用量，或使石英顆粒盡量細(xì)，以適應(yīng)快速燒成的特點(diǎn)。陶瓷的燒成過程，必須注意升降溫速度的問題，之所以要控制升降溫速度就是由于一些原材料在加熱或冷卻過程中伴隨著體積的膨脹或收縮。如果控溫不當(dāng)，這些膨脹或收縮在極短的時(shí)間完成，會造成坯體或制品開裂。三、石英在陶瓷生產(chǎn)中的作用①燒成前，石英為瘠性料，可調(diào)節(jié)泥料的可塑性，是生坯水分排出的通道，降低坯體的干燥收縮，增加生坯的滲水性，縮短干燥時(shí)間，防止坯體變形；利于施釉。②燒成時(shí)，石英的加熱膨脹可部分抵消坯體的收縮；高溫時(shí)石英部分溶解于液相，增加熔體的粘度，未溶解的石英顆粒構(gòu)成坯體的骨架，防止坯體軟化變形。③可提高坯體的機(jī)械強(qiáng)度，透光度，白度。④釉料中,SiO2是玻璃質(zhì)的主要成分，提高釉料的機(jī)械強(qiáng)度，硬度，耐磨性，耐化學(xué)侵蝕性；提高釉料的熔融溫度與粘度。第四節(jié)長石類原料長石是陶瓷原料中最常用的溶劑類原料，在陶瓷生產(chǎn)中作坯料、釉料、色料、熔劑等的基本組分，是陶瓷的三大組分之一。一、長石的種類和一般性質(zhì)概況：長石是地殼中分布極廣的造巖礦物，約占地殼總重量的50%，廣泛分布于巖漿巖、變質(zhì)巖和沉積巖中。從化學(xué)組成來看，它是堿金屬或堿土金屬的鋁硅酸鹽，主要是含鉀、鈉、鈣和少量鋇的鋁硅酸鹽。自然界中長石的種類很多，歸納起來都是由鉀長石、鈉長石、鈣長石和鋇長石四種簡單的長石組合而成。產(chǎn)地：湖南平江，陜西洛南，福建將樂、建寧、仙游。種類：長石(feldspar)為架狀硅酸鹽結(jié)構(gòu)，據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為：鉀長石：K2O?Al2O3?6SiO2

鈉長石：Na2O?Al2O3?6SiO2

鈣長石：CaO?Al2O3?2SiO2

鋇長石：BaO?Al2O3?2SiO2前三種居多，后一種較少。性狀：自然界中，純的長石較少，共生礦物有：石英，云母，霞石，角閃石。其中云母，角閃石為有害雜質(zhì)。含石英，霞石的可考慮做原料使用。各自特點(diǎn)鉀長石KAS6

：1150±20℃分解為白榴子石，全部熔融，范圍寬，高溫粘度大。鈉長石NaAS6

：1120℃開始熔融，液相穩(wěn)定，粘度低，易變形；鈣長石CaAS2：熔點(diǎn)高達(dá)1550℃，熔融范圍寬，熔體不透明，機(jī)械強(qiáng)度大。鋇長石BaAS2：熔點(diǎn)高達(dá)1715℃，熔融范圍不寬，可人工合成，電學(xué)性能好?；烊厶匦裕簬追N基本類型的長石，由于其結(jié)構(gòu)關(guān)系，彼此可混合形成共熔體?；烊芮闆r鉀長石+鈉長石=微斜長石（高溫存在）鈉長石+鈣長石=斜長石鉀長石+鈣長石≠鉀長石+鋇長石鉀長石+鈉長石：鉀長石和鈉長石常以固熔體存在鉀長石和鈉長石高溫互溶，低溫分離；據(jù)含量不同，晶體折射不同；鉀鈉長石的固熔體，鈉長石含量少時(shí)形成晶斑；含量多時(shí)，形成條紋。實(shí)際生產(chǎn)中，常用的為鉀鈉長石。所謂的鉀長石指以鉀長石為主的的鉀鈉長石。所謂的鈉長石指以鈉長石為主的鉀鈉長石。鉀鈉長石的命名方法：鈉長石含量50%透長石鈉長石含量30%正長石鈉長石含量20%微斜長石鈉長石+鈣長石：鈉長石和鈣長石高溫下任意比互溶，低溫下也不分離。鈉長石和鈣長石命名方法：鈉長石

90%鈉長石鈣長石

90%鈣長石其余稱斜長石。鉀長石+鈣長石：鉀長石和鈣長石的固溶性差，小于10%，在任何溫度下幾乎不互溶。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，鉀長石中可引入少量鈣長石，可降低鉀長石的熔融溫度（1150C1050C），所以調(diào)整配方時(shí)，鉀長石中加入少量鈣長石，利于降低燒成溫度，尤其對于釉，利于釉的熔化和鋪展鉀鈉長石（含鉀長石較多的）外觀：顏色為肉紅色，粉紅，個別的為白，灰，淺黃。密度：2.56—2.59

硬度：6—6.5

斷口呈玻璃光澤，解理清楚。鈉鈣長石外觀：顏色一般為白色，灰白色。其它物理性質(zhì)與鉀鈉長石相似。兩個亞族1.鉀鈉長石亞族自然界中的鉀長石都混有鈉長石①透長石。含鈉長石達(dá)50%，單斜晶系，生成溫度900~950℃以上，系高溫型，產(chǎn)于噴出巖中。②正長石。含鈉長石達(dá)30%，單斜晶系，生成溫度650~900℃以上，系中溫型，產(chǎn)于侵入巖和變質(zhì)巖中。③微斜長石。含鈉長石達(dá)20%，三斜晶系，生成溫度650℃以下，系低溫型，多產(chǎn)于偉晶巖和變質(zhì)巖中。特點(diǎn)：微斜長石熔融溫度范圍寬，熔體黏度大，熔化緩慢，有利于坯體在高溫下不易變形。2.斜長石亞族化學(xué)式：（100-n）Na[AlSi3O8]·nCa[Al2Si2O8]n=0~100含鈉長石：鈉長石~90%~斜長石~10%~鈣長石我國幾種優(yōu)質(zhì)長石的化學(xué)組成

名稱SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgOK2ONa2O燒失海城長石65.5218.590.40/0.58/11.802.490.21平江長石63.4119.180.17//0.7613.972.360.46忻縣長石65.6618.380.17///13.372.640.33聞喜長石64.6219.980.170.260.620.328.724.510.35二、長石的熔融特性長石在坯料和釉料中做為主要成分，起熔劑的作用。為使坯體既易燒結(jié)，又不變形，則希望長石有較低的熔化溫度，較寬的熔化溫度范圍。為使釉料在坯料燒結(jié)溫度下成熟，要求釉料具有較高的始熔溫度，較寬的熔融溫度范圍。這就要求在燒成過程中，長石既具有良好的熔劑作用（即較高的溶解其它物質(zhì)的能力），又使熔融液相具有較高粘度（坯體不易變形坍塌；釉料不易流釉）。熔化溫度范圍：作為純的鉀鈉鈣長石有固定的熔點(diǎn)，但實(shí)際上常是幾種長石的互溶物，加之一些雜質(zhì)在內(nèi)，使之無固定熔點(diǎn)，只有一個熔化溫度范圍：鉀長石1130C—1450CT=320C

鈉長石1120C—1250CT=130C

鈣長石1250C—1550CT=300C從以上可以看出：鉀長石的始熔溫度不是太高，且其熔融溫度范圍寬，這與鉀長石熔融反應(yīng)有關(guān)。一般要求高溫粘度大，高溫粘度系數(shù)小。但對于快速燒成的，則高溫粘度不應(yīng)太大，高溫粘度系數(shù)不宜太小。所以常用鈉長石達(dá)到低溫快燒的目的。組成的要求（國標(biāo)）：%。一級長石可做高級細(xì)瓷的坯釉。二級長石可做普通白瓷，不可做釉。對長石質(zhì)量要求三、長石在陶瓷生產(chǎn)中的作用①在高溫下熔融，形成粘稠的玻璃體，是坯料中堿金屬氧化物的主要來源，能降低陶瓷坯體組分的熔化溫度，利于成瓷和降低燒成溫度。②熔融后的長石熔體能溶解部分高嶺土分解產(chǎn)物和石英顆粒；液相中Al2O3和SiO2互相作用，促進(jìn)莫來石的形成和長大，提高瓷體的機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性。③長石熔體能填充坯體孔隙，減少氣孔率，增大致密度，提高坯體機(jī)械強(qiáng)度，改善透光性能及電學(xué)性能。④作為瘠性原料，提高坯體滲水性，提高干燥速度，減少坯體的干燥收縮和變形。⑤在釉料中做熔劑，形成玻璃相。第五節(jié)其他礦物原料一、含堿硅酸鋁類長石的代用品：偉晶花崗巖鈉霞石：Na2O?Al2O3?2SiO2霞石正長巖鉀霞石：K2O?Al2O3?2SiO2酸性玻璃熔巖鋰霞石：LiO?Al2O3?2SiO2

（一）偉晶花崗巖礦物成分：石英、長石及少量的白云母等雜質(zhì)。其中石英的成分波動大。大多為巖漿中酸性最大的溶液冷卻后的產(chǎn)物。一般要求：Fe2O3在0.5%以下，堿成分不小于8%，CaO不大于2%，K2O/Na2O質(zhì)量比不小于2；石英：25%—30%，長石：60%—70%。（二）霞石正長巖礦物成分：長石與霞石(Na,K)AlSiO4的固溶體，以及其他雜質(zhì)。特點(diǎn)：1060C開始熔化，隨堿含量的不同在1150—1200C范圍內(nèi)波動；K2O為主要成分，高溫粘度系數(shù)小。Al2O3的含量比正長石高（一般在23%左右），幾乎不含游離石英，且高溫下能溶解石英，所以，熔融后高溫粘度大；含鐵多，需精選。

結(jié)論：適于快燒，且燒成溫度范圍寬，霞石正長巖代替長石，可使坯體生產(chǎn)燒成時(shí)不易沉塌變形，熱穩(wěn)定性好，機(jī)械強(qiáng)度高。（三）酸性玻璃熔巖礦物成分：屬火成玻璃質(zhì)巖石，主要由玻璃質(zhì)組成，含SiO2、堿金屬氧化物較多。一般為65～75%，RO為8～9%。含F(xiàn)e、Ti等著色氧化物較少。常見類型：珍珠巖，松脂巖，黑曜巖，浮巖。1.浮巖又稱浮石，是一種多空的輕質(zhì)火山玻璃質(zhì)物質(zhì)，含有不等量的斑晶、微晶。2.珍珠巖因具有珍珠裂隙而得名。主要由酸性火山玻璃質(zhì)組成。（四）鋰質(zhì)礦物原料1.鋰輝石結(jié)構(gòu)式：LiAl(SiO3)2理論化學(xué)組成：Li2O8.02%,SiO264.58%,Al2O327.40%三種同質(zhì)多變體：α-，β-，γ-鋰輝石結(jié)構(gòu)α-鋰輝石低溫穩(wěn)定變體，單斜晶系，鏈狀結(jié)構(gòu)β-鋰輝石高溫穩(wěn)定變體，四方晶系，架裝結(jié)構(gòu)γ-鋰輝石高溫亞穩(wěn)態(tài)變體，六方晶系，架裝結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化

α-鋰輝石β-鋰輝石γ-鋰輝石850℃1000℃1100℃2.鋰云母又稱鱗云母，為富含揮發(fā)份的三層型結(jié)構(gòu)狀硅酸鹽構(gòu)造式：KLi[Al(OHF)2](SiO3)3化學(xué)組成不定，Li2O,SiO2,Al2O3,K2O,H2O單斜晶系，板狀或短柱狀，玫瑰色、淺紫色、白色等。非常強(qiáng)的熔化劑作用，能顯著降低材料的燒結(jié)和熔融溫度，提高釉的流動性。二、堿土硅酸鹽類原料(一)滑石與蛇紋石1.滑石滑石與蛇紋石同屬鎂的含水硅酸鹽礦物，是制造鎂質(zhì)瓷器的主要原料，在普通陶瓷中能改善性能。化學(xué)式：硅酸鎂礦物，3MgO·4SiO2·H2O理論組成：

MgO31.88%，SiO263.37%，H2O4.74%結(jié)構(gòu)：單斜晶系，晶體為六方或菱形板狀，層間僅以微弱的鍵力吸引，聯(lián)系很不牢固，層間極易裂成薄片。常見的有兩種形態(tài)：粗鱗片狀與細(xì)鱗片致密塊狀集合體（塊滑石）。滑石：Mg硅酸鹽類外觀：純滑石為白色，含雜質(zhì)為淡綠，淺黃，淺灰，粉紅，淡褐。脂肪光澤，有滑膩感。莫氏硬度為１，密度2.7～2.8。加熱時(shí)于600C左右開始脫水，880～970C范圍內(nèi)完全排除，滑石分解為偏硅酸鎂和二氧化硅：

3MgO·4SiO2·H2O3（MgO·SiO2）+SiO2+H2O片狀結(jié)構(gòu)不易粉碎，成型時(shí)定向排列易開裂，預(yù)燒破壞其片狀結(jié)構(gòu)：600-850℃970-1000℃滑石脫水層狀結(jié)構(gòu)鏈狀（原頑輝石）滑石作用熔劑：降低燒成溫度，在較低溫度下形成液相，促進(jìn)莫來石的生長，同時(shí)擴(kuò)大燒成溫度范圍。提高坯體白度，透明度，機(jī)械強(qiáng)度，和熱穩(wěn)定性。提高釉的彈性，熱穩(wěn)定性，加寬釉的熔融溫度范圍。應(yīng)用：日用瓷，釉面磚，電瓷（滑石瓷），堇青石質(zhì)陶瓷，或堇青石質(zhì)窯具。產(chǎn)地：遼寧海城，山東棲霞，廣西陸川，江西廣豐等。2.蛇紋石結(jié)晶構(gòu)造式：Mg3[Si3O5](OH)4化學(xué)通式：3MgO·2SiO2·2H2O理論化學(xué)組成：MgO43%SiO244.1%H2O12.9%

單斜晶系，晶體發(fā)育不完全，呈微細(xì)的鱗片狀和纖維狀集合體，或致密塊狀，或夾雜極薄的石棉細(xì)脈。一般性質(zhì)較柔軟。外觀：綠色或暗綠色，灰色、淺黃、淡棕、淺藍(lán)，有玻璃或脂肪光澤。莫氏硬度：2.5~3相對密度：2.5~2.7加熱：500~700℃失去結(jié)構(gòu)水，1000~1200℃分解為鎂橄欖石與游離SiO2，1200℃之后，游離SiO2與部分鎂橄欖石結(jié)合生產(chǎn)頑火輝石。

3MgO·2SiO2·2H2O2MgO·SiO2+MgO·SiO2+2H2O（二）硅灰石理論組成：CaO48.25%、SiO251.75%結(jié)構(gòu)：三斜晶系。單晶體板狀，片狀，集合體為片狀，纖維狀，塊狀，柱狀。應(yīng)用：日用瓷，釉面磚，電瓷（滑石瓷），堇青石質(zhì)陶瓷，或堇青石質(zhì)窯具。硅灰石α-CaSiO3β-CaSiO3三斜晶系單斜晶系高溫變體低溫變體主要莫氏硬度：4.5~5相對密度：2.8~2.9硅灰石——在坯體中作用—低溫快燒本身不含揮發(fā)分，也不熱分解，干燥燒成收縮小，熱膨脹系數(shù)小，可快速燒成。降低燒成溫度，節(jié)省能耗，高溫下可與粘土生成鈣長石及方石英（約900-1000℃）。改善生坯質(zhì)量，提高產(chǎn)品性能：晶體針狀，長柱狀，纖維狀，成型后晶體呈網(wǎng)狀交織，水分可快速干燥，提高生坯強(qiáng)度，反應(yīng)生成鈣長石起增強(qiáng)加固作用，膨脹系數(shù)小，提高抗熱震性（抗熱沖擊性）。燒成范圍窄：易生成鈣質(zhì)玻璃，其粘度隨溫度升高迅速降低，易使產(chǎn)品變形；可加入Al2O3，SiO2，ZrO2等提高液相粘度，從而擴(kuò)大燒成范圍。坯體白度降低：硅灰石鏈狀結(jié)構(gòu)能固溶Fe,Mn等離子，但高溫相變時(shí)，結(jié)構(gòu)發(fā)生了相變，由鏈狀變?yōu)榄h(huán)狀，原來固溶的離子就溶出形成著色氧化物，造成白度降低。（三）透輝石理論組成：

CaO25.9%、MgO18.6%、SiO255.5%性質(zhì)：熔點(diǎn)1391C

，密度3.3，硬度5～6，玻璃光澤，呈灰、黃、淺綠到深綠等色。應(yīng)用：建筑衛(wèi)生陶瓷。透輝石——在坯體中作用—低溫快燒降低燒成溫度：降溫幅度150～200℃?？焖贌桑横槧?、柱狀等晶型提供坯體水分快速逸通路,，可快速干燥；不含有機(jī)物、結(jié)晶水、吸附水等，無明顯吸熱、放熱效應(yīng)，不發(fā)生快速相變，膨脹系數(shù)小,能夠快速燒成。減少燒成收縮：透輝石質(zhì)面磚燒成收縮約為0.3％～0.5％，而普通釉面磚的收縮率為1％～1.5％左右。提高機(jī)械強(qiáng)度：透輝石質(zhì)釉面磚主要以透輝石、石英為骨架，鈣長石、方石英及少量的莫來石與玻璃體填充空隙而構(gòu)成交織結(jié)構(gòu)，因而使制品具有較高的機(jī)械強(qiáng)度。熱穩(wěn)定性好：坯釉料結(jié)合較好。（四）透閃石結(jié)構(gòu)式：Ca2Mg5[SI4O11]2[OH]2理論化學(xué)組成：CaO13.8%MgO24.6%SiO258.8%H2O2.8%單斜晶系，晶體呈長柱狀、針狀、毛發(fā)狀，或致密隱晶粒塊狀體，稱為軟玉。莫氏硬度：5~6相對密度：3左右作用：釉面磚的主要原料，不適于一次低溫快速燒成。三、碳酸鹽類1.方解石與石灰石化學(xué)式：CaCO3理論組成：CaO56%，CO244%。產(chǎn)狀：無色透明的方解石稱冰洲石；石灰石成分與方解石相似，純度比方解石差，作用與方解石相同，多為灰白色，灰黑色。在石灰?guī)r洞中生成的有鐘乳石，石筍和石幔；海洋生物遺骸形成軟泥狀沉積的為白堊；河流湖泊沉積的稱石灰華。冰洲石石灰華結(jié)構(gòu)：三方晶系，晶體呈菱面體，有時(shí)呈粒狀，板狀。性質(zhì)：一般為白色或無色。玻璃光澤，性脆，硬度3，密度2.6—2.8高溫下(860---970℃)發(fā)生分解反應(yīng)：

850℃左右開始分解，放出CO2，950℃劇烈反應(yīng)：

CaCO3

CaO+CO2作用：燒成前，瘠性料骨架作用，縮短生坯干燥時(shí)間，減少干燥收縮分解后，熔劑作用。在坯料中，與粘土和石英在較低溫度下反應(yīng)，縮短燒成時(shí)間，提高透明度，使坯釉結(jié)合緊密。釉料中，提高釉的折射率，從而使光澤度提高，改善透光性。使用不當(dāng)易乳濁（析晶），單獨(dú)使用時(shí)，在用油或煤做燃料時(shí)易引起陰黃，煙熏2.白云石白云石（CaCO3·MgCO3

）化學(xué)式：CaCO3·MgCO3，理論組成：

CaO30.4%，MgO21.9%，CO247.7%。性質(zhì)：三方晶系，為碳酸鈣和碳酸鎂的固熔體。單體為菱面體，集合體為粒狀，致密塊狀。一般為灰白色，有時(shí)為淡黃，褐，淡綠；玻璃光澤。硬度3.5—4.0。比密度為2.8—2.9，性脆。分解：白云石高溫下分解成CaO與CO2：

CaMg(CO3)2

MgO+CaCO3+CO2

CaCO3

CaO+CO2作用：降低燒成溫度，促進(jìn)石英的轉(zhuǎn)化與莫來石的形成，加入釉中可提高透光性，不易乳濁。730~760℃880~940℃3.菱鎂礦化學(xué)式：MgCO3

理論組成：MgO47.82%，CO252.18%。性質(zhì)：三方晶系，晶體為菱面體，集合體為粒狀，或致密塊狀。顏色由白到灰、黃或肉紅。玻璃光澤，脆。硬度3.4~5.0，相對密度2.96~3.12。350℃開始分解，MgCO3MgO+CO2550℃—650℃反應(yīng)激烈。1000℃完全分解，生成輕燒MgO作用：用菱鎂礦部分取代長石，可降低坯料的燒成溫度，并減少液相量。提高坯體的半透明性，機(jī)械強(qiáng)度。釉料中，加入菱鎂礦引入MgO，作用與滑石類似，可加寬釉料的熔融溫度范圍，改善釉層的彈性，穩(wěn)定性。應(yīng)用：電子工業(yè)用的鎂質(zhì)瓷，其他陶瓷坯料很少用，常用滑石引入MgO。四、鈣的磷酸鹽類1.骨灰脊椎動物骨骼經(jīng)一定溫度煅燒后的產(chǎn)物。主要成分是羥基磷灰石。結(jié)構(gòu)式：Ca10(PO4)6(OH)2

或Ca10(PO4)2(HPO4)0.4(CO3)0.6

生產(chǎn)：牛、羊、豬的骨骼在900~1000℃溫度下用蒸汽蒸煮脫脂，然后在900~1300℃下煅燒，煅燒后球磨，水洗，除鐵，陳化，烘干。用途：骨灰瓷的主要原料，用量達(dá)整個坯料的一半左右。需加入一定量的增塑黏土。其用量對制品的色調(diào)、透明度、燒成溫度和強(qiáng)度有較大影響。骨瓷：以動物的骨炭、粘土、長石和石英為基本原料，經(jīng)過高溫素?zé)偷蜏赜詿齼纱螣贫傻囊环N瓷器。骨質(zhì)瓷產(chǎn)生于英國的一個高檔瓷種，距今已有300多年的歷史。因其“薄如紙、透如鏡、聲如磬、白如玉”，瓷質(zhì)細(xì)膩通透，器型美觀典雅，彩面潤澤光亮，花面多姿多彩的特點(diǎn)，成就了它潔白的質(zhì)地和華貴的造型，兼有使用和藝術(shù)的雙重價(jià)值，歷史上是宮廷專用品和貴族收藏之珍品，是權(quán)力和地位的象征，受到不少買家的青睞，號稱“瓷器之王”，是目前唯一世界上公認(rèn)的高檔瓷種。2.磷灰石天然磷酸鈣礦物，化學(xué)式：Ca3(PO4)3(F,Cl,OH)種類：氟磷灰石、磷氯灰石、羥基磷灰石、碳酸磷灰石結(jié)構(gòu)：六方晶系，呈六方柱狀或粒狀集合體，柱面有縱條紋，解理不完全。外觀：灰白、黃綠、淺藍(lán)、紫，有玻璃光澤，性脆莫氏硬度：5相對密度：3.18~3.21五、高鋁質(zhì)礦物原料（一）高鋁礬土

外觀：又稱鋁土礦，由鋁的氫氧化物—一水硬鋁石、一水軟鋁石和三水鋁石三種礦物組成（化學(xué)沉積巖）。常含高嶺石、綠泥石、赤鐵礦、水云母、石英等雜質(zhì)，并為呈膠狀態(tài)的含水氧化鐵、含水鋁硅酸鹽、蛋白石等礦物質(zhì)所膠結(jié)。因膠結(jié)物質(zhì)不同，鋁土礦顏色變化較大，自淡灰白、灰褐到黑色，有時(shí)有紅色斑點(diǎn)。

產(chǎn)地：河南鞏縣，貴州。

組成：化學(xué)成分變化較大，一般含Al2O340～75%,SiO21～2%,Fe2O30～37%,TiO21～8.5%,H2O8～8.5%。性質(zhì)：隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，豆?fàn)罨驂K狀構(gòu)造，密度約2.5；吸水性小，有時(shí)有磁性，具粗糙感。用途：鋁土礦是提煉金屬鋁的重要礦石，優(yōu)質(zhì)鋁土礦可作人工磨料、礬土水泥原料和耐火材料。加熱：水鋁石—高嶺石類礬土的加熱分為三個階段，