陶瓷工藝原理1章原料

第一章原料rawmaterial

主講人：王曉民陶瓷工藝原理內(nèi)容第一節(jié)原料的分類及要求第二節(jié)粘土類原料第三節(jié)石英（硅質(zhì)）原料第四節(jié)長石（熔劑性）原料第五節(jié)其它輔助原料

第一節(jié)原料的分類及要求

一、概述制造任何物品都從原料開始天然的硅酸鹽原料種類繁多、蘊藏量豐富，分布極廣。人工合成，特種陶瓷、色料。礦物mineral;

：地殼中存在的自然化合物和少數(shù)自然元素，具有相對固定的化學(xué)成分和性質(zhì)。巖石rock：是固態(tài)礦物或礦物的混合物，其中海面下的巖石稱為礁、暗礁及暗沙，由一種或多種礦物組成的，具有一定結(jié)構(gòu)構(gòu)造的集合體，也有少數(shù)包含有生物的遺骸或遺跡（即化石）。

二、

原料的分類方法陶瓷原料成分復(fù)雜，分類無統(tǒng)一的方法根據(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：坯用原料，釉用原料，色料和彩料。

根據(jù)礦物組成分：粘土原料，硅質(zhì)原料，長石原料，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。

第一節(jié)原料的分類及要求

傳統(tǒng)陶瓷制品所用原料多為天然礦物原料；陶瓷制品的

性質(zhì)不僅與工藝過程有關(guān)，而且與原料的種類有關(guān)。

1原料是基礎(chǔ)第一節(jié)原料的分類及要求...窯盛供應(yīng)優(yōu)質(zhì)陶瓷-搜藝搜400x375

第一節(jié)原料的分類及要求陶瓷制品的結(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)是性能由由原料的種類和工藝生產(chǎn)過程決定的。原料的合理選擇十分重要。選擇原則：第一，保證其加工后能生成制品所需要各種晶相和玻璃相等結(jié)構(gòu)物質(zhì)，第二，保證能適應(yīng)其在加工過程中，所需要的各種工藝性能。生成晶相的粘土，石英類原料生成玻璃相的長石類熔劑原料工藝性能：能進行塑性加工的粘土類原料、減少收縮的石英類瘠性原料陶瓷.jpg629x799

2.三大原料：粘土，長石，石英其它原料：

質(zhì)量達標（不是越純越好）

儲量要大（保證長期供應(yīng)）

價格合理（不能太貪便宜）

性能穩(wěn)定（穩(wěn)定壓倒一切）

運輸方便（避免等米下鍋）3.

對原料的基本要求：第一節(jié)原料的分類及要求第二節(jié)

粘土類原料粘土（Clay

）

粘土是無機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。細陶瓷占40－60％，陶器，炻器還要多。粘土是一種疏松的或呈膠狀致密的土狀或致密塊狀礦物，是多種微細礦物和雜質(zhì)的混合體。較高耐火度，良好吸水性，膨脹性和吸附性。第二節(jié)

粘土類原料自然界的粘土呈白、黃、紅、黑、灰等多種顏色，顆粒微細，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，且有一定機械強度，煅燒后堅硬如石。粘土的成分高嶺石、多水高嶺石，蒙脫石、水云母。伴生礦物石英、長石、鐵，化學(xué)成分－SiO2、Al2O3第二節(jié)

粘土類原料粘土的成因與分類粘土的組成粘土的工藝性質(zhì)粘土在陶瓷生產(chǎn)中的作用

粘土

定義：粘土是一種顏色多樣，細分散的多種含水鋁硅酸鹽礦物的混合體。Claymineral第二節(jié)

粘土類原料風(fēng)化殘積型

熱液蝕變型

沉積型

一、——粘土成因與分類

地球外殼的主要成分為硅酸鹽。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５诙?jié)

粘土類原料風(fēng)化殘積型——一次粘土Primaryclay;residualclay

[ri'zid?u:?l]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。1.——粘土成因與分類

第二節(jié)

粘土類原料

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。當溫度進一步降低時，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。2.2——粘土成因與分類第二節(jié)

粘土類原料沉積型——二次粘土Secondaryclay;sedimentaryclay

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：雜質(zhì)多，塑性好，干燥強度大，收縮大。1.——粘土成因與分類2KAlSi3O8+H2O+H2CO3=Al2Si2O5(OH)4+SiO2+K2CO3

高嶺石Al2Si2O5(OH)4=Al2O3·nH2

O+SiO2·nH2O

水鋁石蛋白石CaAl2Si2O8+H2O+H2CO3=Al2Si2O5(OH)4+CaCO3鈣長石2[KAl3Si3O10(H2O)2]+3H2O+H2CO3=3Al2Si2O5(OH)4+K2CO3

絹云母第二節(jié)

粘土類原料按成因分：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，軟質(zhì)——膨潤土、球土、木節(jié)土

中等可塑性粘土

低可塑性粘土，硬質(zhì)——焦寶石、瓷石、葉蠟石

按耐火度分：耐火粘土（耐火度>1580

C)

難熔粘土（耐火度1350～1580

C

）

易熔粘土（耐火度<1350

C

）

2.——粘土的分類第二節(jié)

粘土類原料礦物組成

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）3.——粘土的類型第二節(jié)

粘土類原料礦物組成——高嶺石（Kaolinite

['kei?linait]）3.——粘土的組成

您化學(xué)通式：Ａl2Ｏ3·2ＳiＯ2·2Ｈ2Ｏ（Ａl2Ｓi2Ｏ5

（ＯＨ）4

）理論組成：Ａl2Ｏ339.5%，ＳiＯ246.54%，Ｈ2Ｏ13.96%(101.9,60.1,18)晶系：三斜晶系，細分散的晶體，外形呈片狀、粒狀、桿狀，假六方片狀。礦物組成——高嶺石第二節(jié)

粘土類原料礦物組成——高嶺石類晶體結(jié)構(gòu)式：Al4［Si4O10]（OH）8，1:1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，邊緣上有斷鍵電荷不平衡時，才吸附其它陽離子［OH-］中的H+可被Ｋ+或Na+取代。2.3——粘土的組成第二節(jié)

粘土類原料第二節(jié)

粘土類原料礦物組成——多水高嶺石（埃洛石halloysite）化學(xué)通式：Al2O3·2SiO2·nＨ2O(n=4～6)

理論組成：Al2O339.5%，SiO246.54%，H2O13.96%。晶系：單斜晶系或三斜晶系外形常呈微細空管狀或卷曲片狀，其可塑性、結(jié)合性比高嶺石強，干燥收縮大。2.3——粘土的組成

[h?'l?i,sait]第二節(jié)

粘土類原料礦物組成——多水高嶺石（埃洛石）

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，水分子易進入層間形成層間水，易吸附水化離子與有機物，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空管狀或卷曲片狀，其可塑性、結(jié)合性比高嶺石強，干燥收縮大。2.3——粘土的組成第二節(jié)

粘土類原料第二節(jié)

粘土類原料第二節(jié)

粘土類原料礦物組成——蒙脫石類Montmorillonite

（葉臘石）

外

觀：微晶高嶺石，膠嶺石。白色，灰白色，因含不同雜質(zhì)呈黃、淺紅、藍至綠色?；瘜W(xué)通式：Ａl2O3·4ＳiO2·nＨ2O（蒙脫石n>2，葉蠟石n=1）晶

系：單斜晶系，結(jié)晶程度差，顆粒極細小，屬膠體微粒，故晶體輪廓不清。2:1型層狀結(jié)構(gòu)，兩端[SiO4]四面體，中間夾一個[AlO6]八面體，構(gòu)成單元層。單元層間靠O鍵相連，結(jié)合力較小，水分子及其它極性分子易進入晶層中間形成層間水，層間水的數(shù)量是可變的。Al4(Si8O20)(OH)4·nH20

2.3——粘土的組成

[,m?nt?m?'ril?,nait]蒙脫石第二節(jié)

粘土類原料第二節(jié)

粘土類原料礦物組成——蒙脫石類

特點一：蒙脫石顯著的特點是能吸收大量的水，體積膨脹，如以蒙脫石為主的膨潤土（bentonite

）['bent?,nait]其吸水后體積可膨脹20～30倍，這就是膨潤土的名稱的由來。特點二：離子交換能力強，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。

2.3——粘土的組成

第二節(jié)

粘土類原料礦物組成——蒙脫石類

特點三：膨潤土可塑性大，觸變厚化性強，嚴重影響泥漿性能。煅燒時脫水過程長，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，吸水后體積膨脹，容易破裂。顆粒極細，可塑性強，干燥后強度大，干燥收縮也大。

2.3——粘土的組成第二節(jié)

粘土類原料礦物組成——蒙脫石類

我國膨潤土礦點主要在東部地區(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。

2.3——粘土的組成第二節(jié)

粘土類原料礦物組成——葉臘石pyrophyllite）[pair?u’filait]化學(xué)通式：Al2O3·4SiO2·Ｈ2OAl2(Si4O10)(OH)2

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。2.3——粘土的組成第二節(jié)

粘土類原料

第二節(jié)

粘土類原料礦物組成——葉臘石

外觀：顏色為白色、淺黃或淺灰色。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。

2.3——粘土的組成

第二節(jié)

粘土類原料礦物組成——白云母muscovite

[,m?sk?'vait]化學(xué)通式：Ｋ2Ｏ·3Ａl2Ｏ3·6ＳiＯ2·Ｈ2Ｏ

(KAl2[Si3AlO10](OH,F)2

)

2.3——粘土的組成結(jié)構(gòu)：單斜晶系，抗風(fēng)化能力強，常與粘土一起沉積下來，強烈風(fēng)化可水化成水化白云母，伊利石等。

第二節(jié)

粘土類原料2.3——粘土的組成八面體片含Al，也可少量地被Fe3+

、Mg、Fe2+

甚至Mn

、Cr、V等所置換。白云母具有高度完全的底解理、顏色淡白。薄片富彈性的特點。第二節(jié)

粘土類原料礦物組成——絹云母Sericite

['serisait]化學(xué)通式：K0.5-1(Al,Fe,Mg)2(SiAl)4O10(OH)2?nH

2O,

特性：熱液或變質(zhì)作用形成的細小鱗片狀白云母，有絲絹光澤，故稱絹云母。比白云母ＳiＯ2含量高。Ｋ2Ｏ含量比白云母低，而比伊利石高。水含量也介于白云母與伊利石之間，化學(xué)式與白云母一致。是一種水化不完全的白云母，是白云母與伊利石之間的過渡產(chǎn)物，能單獨成瓷。產(chǎn)地：江西柳家灣、福建南安。

2.3——粘土的組成

絹云母

絹云母是一種天然細粒白云母，屬白云母的亞種，是層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽，結(jié)構(gòu)由兩層硅氧四面體夾著一層鋁氧八面體構(gòu)成的復(fù)式硅氧層。解理完全，可劈成極薄的片狀，片厚可達1u以下（理論上可削成0.001u），徑厚比大；與白云母相比：具有天然粒徑小，易加工超細的特點。絹云母的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造與高嶺土相近，又具有粘土礦物的某些特性，即在水介質(zhì)及有機溶劑中分散懸浮性好，色白粒細，有粘性等。因此，絹云母兼具云母類礦物和粘土類礦物的多種特點。

第二節(jié)

粘土類原料礦物組成——瓷石Porcelainstone;化學(xué)通式：chinastone

特性：絹云母，石英為主要成分，含長石，高嶺石等雜質(zhì)礦物。可塑性不高，結(jié)合強度不大，干燥速度快。絹云母起粘土及長石的作用，促進成瓷及燒結(jié)?？膳渲朴粤?，稱為“釉果”或“釉石”。產(chǎn)地：景德鎮(zhèn)南港瓷石、安徽祁門瓷石、福建德化拉屎坑瓷石等。

2.3——粘土的組成

第二節(jié)

粘土類原料礦物組成——伊利石illite[ilait]類—（水云母）化學(xué)通式：(K,H3O)<1nH2O{(Al,Mg,Fe)2[(Si,Al)4O10](OH)2}

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。

2.3——粘土的組成

第二節(jié)

粘土類原料礦物組成——伊利石類—（水云母）

外觀：多呈不規(guī)則片狀，顏色潔白，黃色，綠色及褐色。特性：伊利石類可以看做是白云母風(fēng)化過程中形成高嶺石和蒙脫石的中間產(chǎn)物，轉(zhuǎn)變程度不同，所形成的礦物不同，礦物組成變化較多。伊利石類礦物構(gòu)成的粘土，一般可塑性低，干后強度大，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。

2.3——粘土的組成伊利石第二節(jié)

粘土類原料2.3——粘土的組成(Al2O3)(SiO2)1.3-2?2.5-3H]2O

水鋁英石是由氧化硅、氧化鋁和水組成的非晶質(zhì)鋁硅酸鹽礦物，水鋁英石外觀上呈海綿狀團聚體,有許多細孔和巨大表面積。顏色隨吸附的金屬離子而異,是火山灰土壤的主要黏粒礦物。它們通常是在低溫低壓環(huán)境里的風(fēng)化過程中而產(chǎn)生，嚴格來說，不應(yīng)該定義為礦物，而應(yīng)以似礦物稱之。allophane

[‘?l?fein]

水鋁英石

水鋁英石第二節(jié)

粘土類原料2.4——粘土的組成礦物組成:化學(xué)組成：顆粒度組成：有機雜質(zhì)第二節(jié)

粘土類原料一、礦物組成1.石英和母鹽殘渣（長石，云母等）2.碳酸鹽（方解石、菱鎂礦）及硫酸鹽類（石膏，明礬石，硫酸鉀、鈉等）3.鐵和鈦的化合物4.有機物雜質(zhì)2.4——粘土的組成

第二節(jié)

粘土類原料

化學(xué)組成粘土的化學(xué)組成在生產(chǎn)中有重要的指導(dǎo)意義，根據(jù)化學(xué)組成，可初步估計出粘土的1.礦物組成、2.粘土耐火度的高低、3.粘土的顏色及4.工藝性能等。粘土是一種含水鋁硅酸鹽的混合物，組成為平均值，一般粘土的化學(xué)組成指九項全分析數(shù)據(jù)：

SiO2，Al2O3，F(xiàn)e2O3，TiO2，CaO，MgO，K2O，Na2O，I.L.。

對于特殊原料，還要測

MnO，P2O5，CO2，SO3等。

粘土礦物是多種礦物組成的，隨各種粘土原料所含的礦物組成不同，雜質(zhì)含量不同，其化學(xué)組成變化很大。2.4——粘土的組成第二節(jié)

粘土類原料全國各地粘土的化學(xué)組成

名

稱SiO2

Al2O3

Fe2O3

TiO2

CaO

MgO

K2O

Na2O

燒失景德鎮(zhèn)高嶺47.2837.410.78/0.360.102.510.2312.03蘇州土46.9237.500.15/0.560.160.080.0514.52界牌桃紅土68.5220.240.60/0.150.751.427.49山西大同土43.2539.440.270.090.240.38//16.07淄博焦寶石45.2638.340.700.780.050.05

0.050.1014.46唐山紫木節(jié)41.9635.910.910.962.100.420.37/16.96

2.6——粘土的組成第二節(jié)

粘土類原料

化學(xué)組成

4.粘土的化學(xué)組成一定程度上反映其工藝性質(zhì)，根據(jù)粘土的化學(xué)組成可初步判定其質(zhì)量：

ＳiＯ2：

含量多——可塑性低——收縮?。羖2Ｏ3：

含量高——耐火度高——難于燒結(jié)——高嶺石類Ｋ2Ｏ，Ｎa2Ｏ：含量高——燒結(jié)溫度較低——伊利石類Ｆe2Ｏ3，ＴiＯ2：使坯體著色，隨含量增加——顏色加深ＣaＯ、ＭgＯ：

降低粘土的耐火度，縮小燒結(jié)范圍，過量可使坯體起泡IL：有機雜質(zhì)較多灼減量大，粘土顏色深，吸水性強，可塑性好，干燥強度大，但收縮也大。

2.6——粘土的組成第二節(jié)

粘土類原料

化學(xué)組成對于某一天然粘土礦物來說，常見的是含有二種或二種以上的粘土礦物的混合物，而且粘土在形成過程中，由于風(fēng)化不完全或在沖刷漂移過程中也會混入其它雜質(zhì)礦物。常見的雜質(zhì)礦物：石英，母巖殘渣，碳酸鹽和硫酸鹽，鐵鈦的化合物，有機雜質(zhì)。2.6——粘土的組成

第二節(jié)

粘土類原料化學(xué)組成

粘土的化學(xué)組成一定程度上反映其工藝性質(zhì)，根據(jù)粘土的化學(xué)組成可初步判定其質(zhì)量。僅從粘土化學(xué)組成上判斷其性質(zhì)還是不夠的，不能反映粘土的交換能力，吸附等性能。粘土中各種礦物及硅酸鹽礦物也難從化學(xué)組成上區(qū)別，因此有必要用其它組成描述。2.6——粘土的組成第二節(jié)

粘土類原料化學(xué)組成5.粘土的化學(xué)組成一定程度推斷粘土在燒結(jié)過程中產(chǎn)生膨脹或氣泡的可能性。CaO、MgO的碳酸鹽與硫酸鹽。Fe2O36.粘土的化學(xué)組成一定程度計算粘土礦物組成的示性分析2.6——粘土的組成第二節(jié)

粘土類原料顆粒組成

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2微米，非粘土礦物大于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。

2.4——粘土的組成第二節(jié)

粘土類原料

顆粒組成——測定方法國外：對超細粉體的分級技術(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度，此法只能測定粒徑大于40μm的大顆粒，較粗糙，精確度不高。

2.4——粘土的組成第二節(jié)

粘土類原料顆粒組成——表示方法

統(tǒng)計的表示方法：理論上粘土的分布是連續(xù)的曲線，據(jù)統(tǒng)計的表示方法，把尺寸分段，做方框圖，連接得分布曲線。

2.4——粘土的組成第二節(jié)

粘土類原料顆粒組成——表示方法

百分比表示方法：某一粒徑的顆粒數(shù)量（或重量）占總數(shù)量（或總重量）的百分比。

2.4——粘土的組成第二節(jié)

粘土類原料

可塑性

為工業(yè)生產(chǎn)的一個重要指標定義：粘土—水系統(tǒng)形成泥團，在外力作用下泥團發(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。表示方法：可塑性指數(shù)，可塑性指標。

2.5——粘土的工藝性質(zhì)第二節(jié)

粘土類原料可塑性粘土可塑性的大小主要決定于固相與液相的性質(zhì)和數(shù)量。固相的性質(zhì)指固體粉料類型、顆粒形狀、顆粒大小及顆粒分布、顆粒的離子交換能力等。液相的性質(zhì)指液相對固體的浸潤能力和液相的粘度。固相與液相的比例影響可塑性2.5——粘土的工藝性質(zhì)第二節(jié)

粘土類原料

可塑性——可塑性指數(shù)

可塑性指數(shù)W：W=W2-W1（液限與塑限之差

）可塑性限度（塑限）W1：粘土或（坯料）由粉末狀態(tài)進入塑性狀態(tài)時的含水量。液性限度（液限）W2：粘土或（坯料）由粉末狀態(tài)進入流動狀態(tài)時的含水量。

2.7——粘土的工藝性質(zhì)第二節(jié)

粘土類原料

可塑性——可塑性指數(shù)

可塑性指數(shù)W：W=W2-W1（液限與塑限之差

）塑限W1——反映粘土被水潤濕后，形成水化膜，使粘土顆粒能相對滑動而出現(xiàn)可塑性的含水量。塑限高，表明粘土顆粒的水化膜厚，工作水分高，但干燥收縮也大。液限W2——反映粘土顆粒與水分子親和力的大小。W2上升表明顆粒很細，在水中分散度大，不易干燥，濕坯強度低。Ｗ降低——泥漿觸變厚化度大，滲水性強，便于壓濾榨泥。

2.7——粘土的工藝性質(zhì)第二節(jié)

粘土類原料

可塑性——可塑性指標

可塑性指標：在工作水分下，粘土（或坯料）受外力作用最初出現(xiàn)裂紋時應(yīng)力與應(yīng)變的乘積，也可以以這時的相應(yīng)含水率表示。

可塑性指標——反映粘土的成型性能：

應(yīng)力大，應(yīng)變小——擠坯成型應(yīng)力小，應(yīng)變大——旋坯成型

2.7——粘土的工藝性質(zhì)

4．再壓扁成圓片。

5．像卷席子一樣將泥片

卷起，把一端捏實成為花枝，一端成為花心。

第二節(jié)

粘土類原料2.7——粘土的工藝性質(zhì)可塑性第二節(jié)

粘土類原料

可塑性陶瓷生產(chǎn)中為了獲得成形性能良好的坯料，除了選擇適宜的粘土外，還可調(diào)節(jié)坯料的可塑性以滿足生產(chǎn)上對可塑性的要求。提高坯料可塑性的措施有：①將粘土原礦進行淘洗，除去所夾雜的非可塑件物料，或進行長期風(fēng)化。②將濕潤了的粘土或坯料長期陳腐。2.7——粘土的工藝性質(zhì)第二節(jié)

粘土類原料可塑性③將泥料進行真空處理，并多次練泥。④摻用少量的強可塑性粘土。⑤必要時加入適當?shù)哪z體物質(zhì)如糊精、膠體SiO2、Al(OH)3、羧甲基纖維素等一般日用陶瓷生產(chǎn)中不用此法。降低坯料可塑性的措施有：①加入非可塑性原料如石英、瘠性粘土、瓷粉等。②將部分粘土預(yù)先煅燒。2.7——粘土的工藝性質(zhì)第二節(jié)

粘土類原料可塑性粘土的可塑性能根據(jù)可額指數(shù)或可塑指標分為以下兒類：強塑性粘土指數(shù)＞15或指標＞3.6；中塑性粘土指數(shù)7一15或指標2．5—3．6；弱塑性粘土指數(shù)1—7或指標＜2．5；非塑性粘土指數(shù)＜1。2.7——粘土的工藝性質(zhì)第二節(jié)

粘土類原料結(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，并且有一定干燥強度的能力。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，可塑性強的粘土其結(jié)合力也大。

2.7——粘土的工藝性質(zhì)第二節(jié)

粘土類原料結(jié)合性

指標：實驗室中粘土的結(jié)合力通常以能夠形成可塑泥團時所加入標準石英砂（顆粒組成為:0.25～0.15mm70%，0.15～0.09mm30%）的數(shù)量及干后抗折強度來反映。一般加砂量＞50%為結(jié)合力強的粘土，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。

2.7——粘土的工藝性質(zhì)第二節(jié)

粘土類原料

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)電荷而吸附反電荷，這些反電荷又可被置換。表示方法：離子交換能力用交換容量來表示，100g干粘土所吸附能夠交換的陽離子或陰離子的量，單位：mol×100／g。

2.7——粘土的工藝性質(zhì)第二節(jié)

粘土類原料

離子交換性交換容量大?。?/p>

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，取代順序如下：

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

2.7——粘土的工藝性質(zhì)第二節(jié)

粘土類原料

離子交換性影響離子交換能力的因素：離子性質(zhì)；粘土礦物的種類和有序度及分散度，有序度高則交換能力差；有機物質(zhì)的含量和粘土礦物結(jié)晶程度，一些活性基因-OH，-COOH具有吸附陽離子的能力。結(jié)晶程度差，交換能力強。不同離子對粘土性能有影響。

2.7——粘土的工藝性質(zhì)第二節(jié)

粘土類原料觸變性定義：粘土泥漿或可塑泥團受到振動或攪拌時，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。泥料觸變性過小時，成形后生坯的強度不夠，影響脫模與修坯的品質(zhì)。而過大的泥漿在管道輸送過程中會帶來不便，成形后生坯也易變形。2.7——粘土的工藝性質(zhì)第二節(jié)

粘土類原料觸變性產(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，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，當稍有剪切力的作用或振動時，網(wǎng)絡(luò)即被破壞，又呈流動狀態(tài)。水滲入晶體之間2.7——粘土的工藝性質(zhì)第二節(jié)

粘土類原料觸變性

粘土的觸變性主要取決于粘土的礦物組成、粒度大小與形狀、水分含量、使用電解質(zhì)種類與用量，以及泥料(包括泥漿)的溫度等。2.7——粘土的工藝性質(zhì)第二節(jié)

粘土類原料觸變性——厚化系數(shù)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)力變化的百分數(shù)來表示。泥漿厚化系數(shù)＝τ30min／τ30s

τ30min——100ml泥漿靜置30分鐘后由恩式粘度計中流出的時間

τ30s———100ml泥漿靜置30秒鐘后由恩式粘度計中流出的時間2.7——粘土的工藝性質(zhì)第二節(jié)

粘土類原料觸變性——厚化系數(shù)可塑泥團的厚化系數(shù)為靜置一段時間后，球體或錐體壓入泥團達一定深度時剪切強度增加的百分數(shù)。泥料厚化系數(shù)＝（Ｐn-Ｐ0）／Ｐ0×100％

Ｐ0——泥團開始承受的負荷g

Ｐn——泥團靜置一定時間后，球體或圓錐體壓力相同深度時，泥團承受的負荷g泥料觸變性隨時間變化不均勻，開始粘度增加快，以后慢。2.7——粘土的工藝性質(zhì)第二節(jié)

粘土類原料膨化性粘土與水調(diào)和后，體積會不同程度有所增加。原因：粘土在吸附力，滲透力及毛細管力的作用下，水分進入粘土顆粒的晶層之間或在膠團之間所致。膨化性能用膨脹容表示，指粘土在水溶液中吸水膨脹后，單位重量（g）所占的體積。

2.7——粘土的工藝性質(zhì)第二節(jié)

粘土類原料干燥及燒成收縮原因：泥團中的結(jié)合水，粘土顆粒的水化膜水分排出，使顆?？繑n。影響因素：收縮情況與組成，含水量，陽離子交換能力，細度及其它工藝性質(zhì)有關(guān)。表示方法：線收縮率ＳＬ與體積收縮SV率。

2.7——粘土的工藝性質(zhì)第二節(jié)

粘土類原料干燥及燒成收縮

線收縮率：ＳＬ＝（Ｌ０-Ｌ１）／Ｌ１×100%

Ｌ０——試樣成型后的原始尺寸長度

Ｌ１——試樣干燥后或燒成后的長度體積收縮率：SV＝（

V０

－

V１）／

V０

×100%

V０——試樣成型后的原始體積

V１——試樣干燥后或燒成后的體積2.7——粘土的工藝性質(zhì)第二節(jié)

粘土類原料干燥及燒成收縮

線收縮與體積收縮的關(guān)系式為：

由于干燥收縮以成型后試樣的長度為標準，燒成線收縮以燒成后試樣的長度為基準，因此總收縮Ｓt并不等于干燥線收縮SLd與燒成線收縮SLf之和。干燥線收縮與燒成線收縮之間的關(guān)系：ＳＬf＝（Ｓt－ＳＬd）／（100－ＳＬd）×100%

2.7——粘土的工藝性質(zhì)第二節(jié)

粘土類原料燒結(jié)性及耐火度原因：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。表示方法：

2.7——粘土的工藝性質(zhì)燒結(jié)性：氣孔率、吸水率、體積密度、收縮率耐火度：三角錐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：液相達到一定的數(shù)量，收縮達最大，氣孔率降到最低-燒結(jié)。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

T1T2T3溫度℃

200800120014001600309206103

2.7——粘土工藝性質(zhì)——燒結(jié)性收縮率%氣孔率%收縮率氣孔率第二節(jié)

粘土類原料第二節(jié)

粘土類原料燒結(jié)性及耐火度燒結(jié)變化過程：Ｔ1——氣孔率明顯減小，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，收縮率達最大。此時試樣致密度最高。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。2.7——粘土的工藝性質(zhì)第二節(jié)

粘土類原料2.7——粘土的工藝性質(zhì)燒結(jié)性及耐火度燒結(jié)影響因素：從化學(xué)組成來看，堿性成分多、游離石英少的粘土易于燒結(jié)，燒結(jié)溫度也低；從礦物組成來看，膨潤土、伊利石類粘土比高嶺土易于炔結(jié)，燒結(jié)后的吸水率（5%）也較低。燒結(jié)范圍：雜質(zhì)，寬好。

第二節(jié)

粘土類原料

燒結(jié)性及耐火度——耐火度測定方法三角錐法：將一定細度的粘土原料（<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的溫度）。

2.7——粘土的工藝性質(zhì)第二節(jié)

粘土類原料燒結(jié)性及耐火度——耐火度影響因素AI2O3含量高其耐火度就高，堿類氧化物能降低粘土的耐火度。通?？筛鶕?jù)粘土原料中的AI2O3

／SiO2比值來判斷耐火度。比值愈大，耐火度愈高，燒結(jié)范圍也愈寬。2.7——粘土的工藝性質(zhì)

第二節(jié)

粘土類原料

燒結(jié)性及耐火度——耐火度測定方法計算法：耐火度也可根據(jù)粘土的化學(xué)成分進行近似計算：

Ｔ＝5.5A＋1534－(8.3Ｆ+2∑M)×30/A

Ｔ——耐火度

Ａ——氧化鋁含量％

Ｆ——氧化鐵含量％

∑Ｍ——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。

2.7——粘土的工藝性質(zhì)第二節(jié)

粘土類原料

2.7——粘土的工藝性質(zhì)

粘土加熱的變化

粘土在加熱過程中發(fā)生脫水、分解、析出新晶相等物理和化學(xué)變化較為復(fù)雜，在研究中由于條件不完全一致，對粘土的加熱變化，尤其是高溫下的相變，出現(xiàn)很多看法。粘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。

您還第二節(jié)

粘土類原料

2.7——粘土的工藝性質(zhì)

700℃-800℃脫水后變化Al-Si尖晶石3（2Al2O3?3SiO2）=2（3Al2O3?2SiO2）+5SiO2

Al-Si尖晶石925℃，1050℃變化莫來石方石英各類粘土都生成莫來石Al2O3?2SiO2

?2H2O=Al2O3?2SiO2

+2H2O

偏高嶺石500-600℃2Al2O3?4SiO2=2Al2O3?3SiO2+SiO2第二節(jié)

粘土類原料①氣孔率從900℃開始陸續(xù)下降，至l200℃以后下降速度最為劇烈。②失去部分質(zhì)量現(xiàn)象主要發(fā)生在脫水階段，脫水階段后仍有殘留結(jié)構(gòu)水排出而失去微小質(zhì)量。②相對密度在900℃以前稍有降低，而在900一1000℃的溫度范圍內(nèi)相對密度大大增加，收縮異常顯著。④收縮的開始溫度則由于粘土的不同其開始溫度也不同，可在500一900℃，在900—1000℃以前一般收縮較緩慢．至900一1000℃以上時收縮急劇增加，到達粘土的燒結(jié)溫度時(高嶺石類粘土可達1350℃)收縮才終止。伊利石的收縮終點可能較早。低融物液相填充，表面張力作用未融顆粒靠近。⑤溫度超出燒結(jié)溫度范圍時．將更新出現(xiàn)氣孔增加、坯體膨脹現(xiàn)象，乃至整個坯體熔融：對于一些雜質(zhì)較多的易熔粘土等，其發(fā)生的物理變化相似，但反應(yīng)溫度會有所不同。2.7——粘土的工藝性質(zhì)第二節(jié)

粘土類原料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，使具有一定干坯強度及最大堆積密度；

4.粘土是陶瓷坯體燒結(jié)時的主體。粘土中的Al3O2含量和雜質(zhì)含量是決定陶瓷坯體的燒結(jié)程度、燒結(jié)溫度和軟化溫度的主要因素。

5.是瓷坯中Al２O３的主要來源，也是燒成時生成莫來石晶體的主要來源。

2.8——粘土在陶瓷生產(chǎn)中的作用

第二節(jié)

粘土類原料2.8——我國的粘土原料資源豐富：一般來說，北方粘土往往在化學(xué)組成上含Al2O3、TiO2和有機物較多，含游離石英和鐵質(zhì)較少，因而可塑性好，吸附力強，耐火度較高，不需淘洗即可使用，生坯強度較高，可以內(nèi)外同時上釉，由于鐵質(zhì)少，可用氧化焰燒成。南方的高嶺土和瓷土等含游離石英和鐵質(zhì)較多，含TiO2和有機物較少，因而可塑性較差，耐火度較低，往往需先淘洗而后使用，生坯強度也較差，需要分內(nèi)外兩次上釉，由于鐵質(zhì)多，常用還原焰燒成。第三節(jié)

硅質(zhì)原料

SiO2礦物種類

SiO2多晶轉(zhuǎn)變的特性

SiO2在陶瓷生產(chǎn)中的作用習(xí)題

3.1

石英(quartz)——二氧化硅SiO2

俗稱瑪瑙、水晶；我們專業(yè)接觸最多的——硅酸鹽專業(yè)；在地殼中的豐度為60%；是最常見的礦物：泥、沙石等多數(shù)是硅酸鹽礦物。自然界中的二氧化硅結(jié)晶礦物可以統(tǒng)稱為石英石英水晶－結(jié)晶良好的純度高的石英水晶－結(jié)晶良好的石英第三節(jié)

硅質(zhì)原料

3.1

石英——二氧化硅SiO2

由于地質(zhì)產(chǎn)狀不同，石英呈現(xiàn)為多種狀態(tài)，其中最純的石英稱為水晶。因水晶產(chǎn)量很少，除了制造石英玻璃外，一般無機非金屬材料制品無法采用。在陶瓷、玻璃、耐火材料生產(chǎn)中采用得較多的石英類原料第三節(jié)

硅質(zhì)原料

3.1石英——氧化硅SiO2

含SiO2的礦物種類：脈石英：石英砂：砂巖：石英巖：

燧石硅藻土第三節(jié)

硅質(zhì)原料

3.1石英——氧化硅SiO2

全國各地硅質(zhì)原料舉例：

SiO2Al2O3Fe2O3CaO

MgOK2ONa2O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///

第三節(jié)

硅質(zhì)原料

3.1石英——SiO2——脈石英

致密結(jié)晶態(tài)，火成巖。

外觀特點：純白，半透明呈油脂光澤，斷口呈貝殼狀。

SiO2>99%，是生產(chǎn)日用細瓷、釉料的良好原料。脈石英是由地下巖漿分泌出來的SiO2的熱水溶液填充沉淀在巖石裂縫中形成的。外觀呈乳白色、白色，致密堅硬。石英為顯晶質(zhì)，結(jié)晶顆粒粗大，在2mm以上。

第三節(jié)

硅質(zhì)原料

3.1石英——SiO2——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%。石英砂是一種堅硬、耐磨、化學(xué)性能穩(wěn)定的硅酸鹽礦物，其主要礦物成分是SiO2

，石英砂的顏色為乳白色或無色半透明狀，硬度7，性脆無解理，貝殼狀斷口，油脂光澤，相對密度為2.65，其化學(xué)、熱學(xué)和機械性能具有明顯的異向性，不溶于酸，微溶于KOH溶液，熔點1750℃。第三節(jié)

硅質(zhì)原料

3.1石英——SiO2——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：灰白色，光澤鮮明，斷面致密，強度大，硬度高。

SiO2＞

97％。

加熱晶型轉(zhuǎn)變困難。用于制作一般陶瓷，質(zhì)量好的可做細瓷。第三節(jié)

硅質(zhì)原料

3.1石英——SiO2——燧石

隱晶質(zhì)SiO2

，SiO2液經(jīng)化學(xué)沉積在巖石夾層中，

硬度高。

陶瓷工業(yè)常做研磨材料：砌筑球磨機內(nèi)襯，研磨體球石用。

SiO2>98%。第三節(jié)

硅質(zhì)原料

3.1石英——SiO2——石英砂花崗巖、偉晶巖風(fēng)化的產(chǎn)物，水流沖刷自然聚集，可簡化工藝。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)的標準砂。第三節(jié)

硅質(zhì)原料

3.1石英——SiO2——硅藻土

溶于水的部分二氧化硅,被微細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。第三節(jié)

硅質(zhì)原料

3.2石英——SiO2物理性質(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：1400

C—1770

C，由SiO2的形態(tài)和雜質(zhì)含量決定。第三節(jié)

硅質(zhì)原料

石英四面體以頂點連接的三維空間，共價鍵，緊密，空隙小，純凈，硬度與強度高，熔融溫度高。由于四面體之間的連接方式不同而有不同晶形。

3.2——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℃急冷第三節(jié)

硅質(zhì)原料

3.2——SiO2多晶轉(zhuǎn)變的特點

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)部逐步進行，結(jié)構(gòu)變化。因為形成新的穩(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），易進行，且轉(zhuǎn)化可逆。第三節(jié)

硅質(zhì)原料

3.2——SiO2多晶轉(zhuǎn)變特性

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，對內(nèi)應(yīng)力，坯體影響大，必須嚴格控制。第三節(jié)

硅質(zhì)原料第三節(jié)

硅質(zhì)原料

3.2——SiO2多晶轉(zhuǎn)變特性

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)下進行。

陶瓷生產(chǎn)實際轉(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)，參見實際轉(zhuǎn)化示意圖。

3.2——SiO2晶型實際轉(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℃強烈1470℃

1200—1400℃700—900℃開始，1200—1470℃明顯

-石

英第三節(jié)

硅質(zhì)原料第三節(jié)

硅質(zhì)原料

3.2——SiO2晶型實際轉(zhuǎn)變情況

實際轉(zhuǎn)化時升溫快，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，最終有鱗石英形成；無礦化劑時，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。第三節(jié)

硅質(zhì)原料

問題一：為什么普通陶瓷胎體中無鱗石英？

礦化劑：游離的鉀鈉離子礦化作用最強，其次為鈣鎂離子。但鉀鈉離子以

長石形式加入，鉀鈉離子與長石結(jié)合牢固，起不到礦化劑的作用，所以無鱗石英。當長石和CaO同時加入做礦化劑，

CaO取代長石中的鉀離子，則鉀離子游離出來，起到礦化劑的作用。

濃度：由于

—石英

—鱗石英為析晶過程，必須有一個飽和濃度，而半安定方石英溶解速度大，在陶瓷生產(chǎn)配方范圍內(nèi)難達飽和，不可能形成鱗石英。

在陶瓷實際生產(chǎn)過程中，無鱗石英產(chǎn)生的條件，所以在瓷相的顯微結(jié)構(gòu)中無鱗石英。第三節(jié)

硅質(zhì)原料

3.2——SiO2晶型轉(zhuǎn)化與生產(chǎn)應(yīng)用

石英預(yù)燒，利于粉碎：1000

C煅燒

急冷

變松，利用石英573

C晶型轉(zhuǎn)化時的體積變化效應(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，以適應(yīng)快速燒成的特點。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，這些膨脹或收縮在極短的時間完成，會造成坯體或制品開裂。第三節(jié)

硅質(zhì)原料

3.3——SiO2在陶瓷生產(chǎn)中的作用燒成前，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，縮短干燥時間，防止坯體變形；利于施釉。燒成時，石英的加熱膨脹可部分抵消坯體的收縮；高溫時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。可提高坯體的機械強度，透光度，白度。釉料中,SiO2是玻璃質(zhì)的主要成分，提高釉料的機械強度，硬度，耐磨性，耐化學(xué)侵蝕性；提高釉料的熔融溫度與粘度。

第二節(jié)

硅質(zhì)原料

3.4——陶瓷工業(yè)對硅質(zhì)原料的質(zhì)量要求

控制SiO2含量：細瓷，釉料，高壓電瓷＞98%；墻地磚要求＞

85%?？刂齐s質(zhì)（Fe2O3與TiO2）含量：高檔白瓷：白度大于75

，F(xiàn)e2O3

0.3%；

高壓電瓷：Fe2O3+TiO2

0.6%（

Fe2O3高溫分解，有氣體產(chǎn)生，留下氣孔，高壓下易被擊穿。其它炻器、衛(wèi)生瓷據(jù)白度而定。第二節(jié)

硅質(zhì)原料

1.2.4——習(xí)題

常見的石英的類型？石英橫向和縱向晶型轉(zhuǎn)化的體積效應(yīng)？石英的外觀特征？在長石質(zhì)瓷中石英實際轉(zhuǎn)化的情況如何？在陶瓷生產(chǎn)過程中石英的晶型轉(zhuǎn)化對生產(chǎn)有哪些影響？石英的作用？在生產(chǎn)高檔細瓷時對石英成分的要求？第四節(jié)

熔劑性原料

定義與分類長石類熔劑對長石質(zhì)量要求長石的作用其它熔劑性原料習(xí)題

4.1——要目第四節(jié)

熔劑性原料定義：小于1400

C燒成溫度范圍內(nèi)，某一原料本身產(chǎn)生熔體，或與其它原料共熔形成熔體，由于熔體的產(chǎn)生使產(chǎn)品在低溫下燒成,具有這一特性的原料叫熔劑性原料。

分類：自熔性熔劑：在燒成溫度下，原料本身自動產(chǎn)生熔體，形成液相。如：長石。共熔性熔劑：在燒成溫度下，不能形成液相，而與其它原料共熔形成熔體。如：骨灰（骨灰熔點：1700

C，但骨灰+石英：1240

C

）

4.1——定義與分類第四節(jié)

熔劑性原料種類：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。

4.2——長石類熔劑第四節(jié)

熔劑性原料種類：長石(feldspar)['feldspɑ:]為架狀硅酸鹽結(jié)構(gòu)，據(jù)結(jié)構(gòu)特點分為：

鉀長石：K2O?Al2O3?6SiO2鈉長石：Na2O?Al2O3?6SiO2鈣長石：CaO?Al2O3?2SiO2鋇長石：BaO?Al2O3?2SiO2產(chǎn)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。

4.2——長石類熔劑第四節(jié)

熔劑性原料

4.2——長石類熔劑第四節(jié)

熔劑性原料鉀長石

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：熔點高達1550℃，熔融范圍寬，熔體不透明，

度小，機械強度大。鋇長石

BaAS2：熔點高達1715℃，熔融范圍不寬，可人工合成，電學(xué)性能好

。

混熔特性：幾種基本類型的長石，由于其結(jié)構(gòu)關(guān)系，彼此可混合形成共熔體。

4.2——長石類熔劑

第四節(jié)

熔劑性原料我國長石資源豐富，分布很廣，其化學(xué)組成和礦物組成也有很大差別，下表列出了我國幾種優(yōu)質(zhì)長石的化學(xué)組成：

名

稱SiO2

Al2O3

Fe2O3

TiO2

CaO

MgO

K2O

Na2O

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

4.2——長石類熔劑第四節(jié)

熔劑性原料鉀長石+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，鈉長石含量少時形成晶斑；含量多時，形成條紋

。實際生產(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

4.2——長石類熔劑第四節(jié)

熔劑性原料鈉長石+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

其余稱統(tǒng)斜長石。

4.2——長石類熔劑第四節(jié)

熔劑性原料鉀長石+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。在實際應(yīng)用時，鉀長石中可引入少量鈣長石，可降低鉀長石的熔融溫度（1150

C

1050

C），所以調(diào)整配方時，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。

4.2——長石類熔劑第四節(jié)

熔劑性原料鉀鈉長石（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。

4.2——長石類熔劑——物理性質(zhì)第四節(jié)

熔劑性原料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）。

4.2——長石類熔劑——熔融特性變形

第四節(jié)

熔劑性原料熔化溫度范圍：作為純的鉀鈉鈣長石有固定的熔點，但實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，只有一個熔化溫度范圍：

鉀長石

1130

C—1450

C

T=320

C

鈉長石

1120

C—1250

C

T=130

C

鈣長石

1250

C—1550

C

T=300

C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)。

4.2——長石類熔劑——熔融特性第四節(jié)

熔劑性原料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。所以常用鈉長石達到低溫快燒的目的

。組成的要求（國標）：%。

一級長石可做高級細瓷的坯釉。二級長石可做普通白瓷，不可做釉。

4.3——對長石質(zhì)量要求第四節(jié)

熔劑性原料一級長石可做高級細瓷的坯釉。二級長石可做普通白瓷，不可做釉。陶瓷生產(chǎn)中使用的長石要求其熔化溫度低于1230℃，Al2O3含量為15-20%，K2O+Na2O>13%，（其中Na2O<3%）Fe2O3<0.5%。玻璃行業(yè)對長石的要求為：Al2O3>16%，K2O+Na2O>12%，F(xiàn)e2O3<0.3%。

4.3——對長石質(zhì)量要求第四節(jié)

熔劑性原料在高溫下熔融，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。

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，促進莫來石的形成和長大，提高瓷體的機械強度和化學(xué)穩(wěn)定性。

長石熔體能填充坯體孔隙，減少氣孔率，增大致密度，提高坯體機械強度，改善透光性能及電學(xué)性能。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。在釉料中做熔劑，形成玻璃相。

4.4——長石的作用第四節(jié)

熔劑性原料長石的代用品：偉晶花崗巖

鈉霞石：Na2O?Al2O3?2SiO2

霞石正長巖