無(wú)機(jī)材料工藝學(xué)第3章-無(wú)機(jī)材料原料8學(xué)時(shí)

1、第三章 無(wú)機(jī)材料原料,天然礦物原料 原料品種 化工和人工合成原料 工業(yè)廢渣廢料,合理選擇原料 原料組成與特性 生產(chǎn)工藝與產(chǎn)品性能,第一節(jié) 鈣質(zhì)原料,一、鈣質(zhì)原料的種類(lèi)和性質(zhì) （calcuneous material）,制造硅酸鹽水泥和石灰的主要原料 陶瓷和玻璃工業(yè)生產(chǎn)中引入CaO成分,（1）碳酸鈣,石灰石,(2) 氟化鈣,(3) 白云石,(4) 骨灰,(5) 硅灰石,(6) 透輝石,(7) 磷灰石,(8) 石膏,常見(jiàn)鈣質(zhì)原料的種類(lèi)和性質(zhì),二、鈣質(zhì)原料在生產(chǎn)中的作用及其品質(zhì)要求,水泥工業(yè)：引入CaO 形成C2S、C3S、C3A、C4AF等 水化活性 化學(xué)成分及雜質(zhì)含量 水泥熟料的煅燒和質(zhì)量 如：

2、方鎂石膨脹 水泥安定性不良 熟料中MgO 5.0%，石灰石的MgO 3.0%,陶瓷工業(yè)：石灰石、方解石和硅灰石增加坯體及釉料中熔 劑礦物含 量， 降低產(chǎn)品燒成溫度 硅灰石 日用瓷、低損耗無(wú)線電陶瓷、火花塞及磨具、釉料等的主 要原料 本身不含揮發(fā)分，反應(yīng)過(guò)程無(wú)氣體放出，干燥 收縮、燒成收縮以及熱膨脹系數(shù)小，有利于陶瓷快速燒成。,玻璃工業(yè)：石灰石增加玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度 要求：CaO 50%，有害著色物質(zhì)Fe2O30.15%。,鈣質(zhì)原料的質(zhì)量指標(biāo)（wt%）,三、鈣質(zhì)工業(yè)廢渣,電石渣：化工廠乙炔發(fā)生車(chē)間消解石灰排出的消石灰漿。 （含水 8590%） 特點(diǎn)：80以上1050m顆粒組成，不必磨細(xì)，

3、但流動(dòng)性 較差。 應(yīng)用：濕法水泥窯生產(chǎn) 影響窯的產(chǎn)量和煤耗 料漿脫水處理。,糖濾泥：碳酸法制糖廠,堿 渣：氨堿法制堿廠,白 泥：造紙廠,重點(diǎn)考慮：雜質(zhì)影響,第二節(jié) 粘土類(lèi)原料,粘土是一種或多種含水鋁硅酸鹽礦物的混合體。 由鋁硅酸鹽類(lèi)巖石經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期地質(zhì)年代的自然風(fēng)化或熱液蝕變作用而形成，含有未風(fēng)化的巖石碎屑、石英砂、黃鐵礦、有機(jī)物等雜質(zhì)。無(wú)一定熔點(diǎn)，也沒(méi)有固定的化學(xué)組成,為陶瓷、耐火材料、水泥工業(yè)的主要原料,陶瓷工業(yè) ：可塑性、懸浮性和燒結(jié)性，其用量常達(dá)40以上,玻璃工業(yè)：質(zhì)地較純的高嶺土 無(wú)堿玻璃、儀器玻璃,耐火材料工業(yè)：粘土質(zhì)耐火材料,水泥 工業(yè)：提供SiO2和Al2O3，生料成球性能 （立窯

4、和立波爾窯）,、粘土的分類(lèi),二、粘土的組成,（一）化學(xué)組成（chemical composition）,主要化學(xué)成分：SiO2、Al2O3、結(jié)晶水， 雜質(zhì)：K2O、Na2O，CaO、MgO等 著色氧化物Fe2O3、TiO2等,陶瓷生產(chǎn)：粘土化學(xué)組成 粘土性能 如：Al2O336粘土難燒結(jié) SiO2含量70粘土中含有石英 K2ONa2O2水云母質(zhì)粘土燒結(jié)溫度較低 Fe2O30.8制品呈灰白色、黃色，甚至暗紅色 TiO20.2制品在還原氣氛下燒成時(shí)易呈黃色,Fe2O3含量對(duì)粘土煅燒后呈色的影響,水泥生產(chǎn)：粘土化學(xué)成分、堿含量粘土質(zhì)量指標(biāo) 要求：SiO2 / （ Al2O3 Fe2O3 ） 2.53

5、.5，Al2O3/Fe2O31.53.0， 否則需引進(jìn)硅質(zhì)或鋁質(zhì)校正原料 水泥熟料中堿含量 1.3%粘土中堿含量 4.0% 低熱水泥或使用懸浮預(yù)熱器窯粘土中堿含量 3.0%,水泥生產(chǎn)對(duì)粘土質(zhì)原料的化學(xué)組成要求,（二）礦物組成（mineral constituent）,高嶺石類(lèi)：Al2O32SiO22H2O Al4Si4O10(OH)8 吸附能力小，可塑性和結(jié)合性較差，雜質(zhì)少，白度高，耐火度高,蒙脫石類(lèi)： Al2O34SiO2nH2O(Al2-X MgX)Si4O10(OH)2 MX+1 n H2O ， n 2 遇水體積膨脹形成膠狀物（膨潤(rùn)土），具有很強(qiáng)吸附和陽(yáng)離子交換能力，顆粒細(xì)小，可塑性極強(qiáng)

6、，能提高坯料可塑性和干坯強(qiáng)度；但雜質(zhì)多、收縮大、燒結(jié)溫度低。,伊利石 K1-15Al4Si7-65Al1-15 O20(OH)4 屬水云母類(lèi)礦物，是云母水解成高嶺石的中間產(chǎn)物?？伤苄缘停稍锖髲?qiáng)度小，干燥收縮小，燒結(jié)溫度較低，一般在800左右開(kāi)始燒結(jié)，完全燒結(jié)溫度在10001150。,葉蠟石 Al2O34SiO2H2O Al2Si4O10(OH)2,雜質(zhì)礦物 與粘土伴生的一些非粘土雜質(zhì)礦物石英、長(zhǎng)石、云母、鐵質(zhì)及鈦質(zhì)礦物、碳酸鹽、硫酸鹽等，常以細(xì)小晶粒及其集合體分散于黏土中，或附著在黏土礦物表面，或夾雜在黏土礦物中間，對(duì)黏土的性能、制品的質(zhì)量產(chǎn)生不利的影響。 粘土中的有機(jī)雜質(zhì)-褐煤、蠟、腐殖酸

7、衍生物等一般不影響陶瓷制品的顏色，并可增大黏土的可塑性及灼減量，對(duì)陶瓷泥漿的流動(dòng)性亦會(huì)產(chǎn)生一定的促進(jìn)作用。,伴生礦物：長(zhǎng)石、云母、鐵質(zhì)、鈦質(zhì)礦物、碳酸鹽、硫酸鹽等 特點(diǎn)：以細(xì)小晶粒及其集合體分散于粘土中，對(duì)粘土性能、 制品質(zhì)量產(chǎn)生不利影響，可通過(guò)淘洗、磁選等方 法除去,有機(jī)物：褐煤、蠟、腐殖酸衍生物等 特點(diǎn)：使粘土呈灰黑等各種顏色，但一般不影響陶瓷制品的 顏色，因其在高溫下燃燒掉；并可增大粘土可塑性及灼 減量，對(duì)陶瓷泥漿流動(dòng)性有促進(jìn)作用。,（三）顆粒組成（particle size composition）, 粘土中不同大小顆粒的百分比含量,粘土礦物顆粒：直徑12m 蒙脫石、伊利石類(lèi)粘土顆粒

8、高嶺石類(lèi)顆粒 非粘土礦物：如石英、長(zhǎng)石等雜質(zhì) 較粗顆粒 較純粘土的獲取 通過(guò)淘洗等手段富集細(xì)顆粒部分 粘土顆粒越細(xì)，可塑性越強(qiáng)，干坯強(qiáng)度、干燥收縮也越大,測(cè)定粘土顆粒大小的方法 顯微鏡、電子顯微鏡、水簸法、混濁計(jì)法、吸附法等 常用方法：篩分析（0.06mm以上）、沉降法（150m）,粘土顆粒大小對(duì)其性質(zhì)的影響,不同單位制顆粒尺寸關(guān)系,三、粘土的工藝性質(zhì),（一）可塑性（plasticity）,粘土與適量水混練后形成的泥團(tuán)，在外力作用下，可塑造成各種形狀而不開(kāi)裂；當(dāng)外力除去以后，仍能保持該形狀不變的性能,塑性指數(shù) 液限塑限,塑性指標(biāo)在工作水分下，泥料 受 外力作用最初出現(xiàn) 裂紋 時(shí)應(yīng)力與應(yīng)變的 乘

9、積，也可以此時(shí)的 含水量表示,粘土(坯料)與可塑性的關(guān)系,表征：塑性指數(shù)、塑性指標(biāo),液限：指粘土（或坯料）由塑性狀態(tài)進(jìn)入流動(dòng)狀態(tài)時(shí)的含水量，反映粘土顆粒與水分子親和力的大小 塑限：指粘土（或坯料）由粉末狀態(tài)進(jìn)入塑性狀態(tài)時(shí)的含水量，表示粘土被水潤(rùn)濕后，形成水化膜，使粘土顆粒能相對(duì)滑動(dòng)而出現(xiàn)可塑性時(shí)的含水量。,可塑性能分類(lèi),塑性指數(shù) 塑性指標(biāo) 強(qiáng)塑性粘土 15 3.6 中塑性粘土 715 2.53.6 弱塑性粘土 17 2.5 非塑性粘土 1,產(chǎn)生可塑性原因 粘土顆粒和水的相互作用,顆粒細(xì) 有機(jī)質(zhì)含量高 顆粒吸附的陽(yáng)離子濃度大，半徑小、電價(jià)高 可塑性越好 如Ca2+，H+，吸附水膜厚,當(dāng)物料水分適

10、中時(shí)，在粘土顆粒周?chē)纬梢欢ê穸鹊倪B續(xù)水膜，其可塑性最好,影響因素,（二）離子交換性（ion exchange character）,粘土粒子因邊棱斷鍵和晶格內(nèi)部離子同晶取代而帶電，吸附溶液中異號(hào)離子，該被吸附離子可被其他離子所置換,表征：離子交換容量 pH7時(shí)每100g干粘土所吸附的 陽(yáng)離子或陰離子的毫摩爾數(shù)來(lái)表示,粘土的種類(lèi) 帶電機(jī)理 結(jié)晶度 分散度,影響因素,對(duì)粘土泥料各種工藝性質(zhì)有一定影響,不同粘土的離子交換容量（mmol/ 100g）,粘土顆粒粒度與離子交換容量的關(guān)系,（三）觸變性（thixotropy）,粘土泥漿或可塑泥團(tuán)在靜置以后變稠或凝固；受到攪拌或振動(dòng)時(shí)，粘度降低而流動(dòng)性增加

11、；放置一段時(shí)間后又恢復(fù)原來(lái)狀態(tài),泥漿稠化度 泥漿放置30min和30s后相對(duì)粘度之比 粘度測(cè)定：恩氏粘度計(jì),泥團(tuán)稠化度 靜置一定時(shí)間后，球體或圓錐體壓入泥團(tuán) 達(dá)一定深度時(shí)，剪切強(qiáng)度增加的百分?jǐn)?shù)。,表征：泥漿稠化度,泥團(tuán)稠化度,顆粒表面荷電 不穩(wěn)定空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),觸變性過(guò)大：注漿成型后易變形 管道輸送泥漿困難合適觸變性 觸變性過(guò)小：生坯強(qiáng)度不夠，影響成型、脫模與修 坯質(zhì)量,產(chǎn)生觸變性原因,影響因素,礦物組成、顆粒大小和形狀、水分含量、電解質(zhì)種類(lèi)與用量、泥漿（或可塑泥料）的溫度,對(duì)生產(chǎn)的影響,（四）膨化性,粘土加水后體積膨脹的性質(zhì)。,（五）收縮（shrinkage）,干燥收縮 粘土 1l0干燥 自由

12、水及吸附水排出 顆粒間距離減小 體積收縮 燒成收縮 干燥后粘土 高溫煅燒 脫水、分解、熔化 等物理化學(xué)變化 體積進(jìn)一 步收縮 總收縮干燥收縮 燒成收縮,產(chǎn)生原因,結(jié)構(gòu)層間吸水膨脹顆粒表面水膜形成 固相體積增大,表征：膨脹容 指1g干粘土吸水膨脹后的體積（cm3）,祖堂山粘土：6.5cm3/g 黑山膨潤(rùn)土：3.7cm3/g 紫木節(jié)土：1.05cm3/g,包括：內(nèi)膨脹容（指結(jié)構(gòu)層間的） 外膨脹容（指顆粒間的）。,干燥線收縮 （S干 ） 以試樣干燥前的原始長(zhǎng)度為基準(zhǔn),燒成線收縮 （S燒 ） 以試樣干燥后的長(zhǎng)度為基準(zhǔn),S燒,S總 S干S燒 S總 S干 S燒S燒S干,各類(lèi)粘土收縮范圍,工藝意義：制模及生

13、坯尺寸放尺的依據(jù) 工藝影響：坯體配方不同，收縮不同 干燥與燒成收縮過(guò)大 產(chǎn)生應(yīng)力 坯體開(kāi)裂 同一坯體：水平與垂直收縮，上部與底部收縮略有不 同，制模時(shí)應(yīng)注意,（六）燒結(jié)性能（sintering character）,粘土是多種礦物混合物，無(wú)固定熔點(diǎn) 粘土試樣加熱到800以上，體積開(kāi)始劇烈收縮，氣孔率明顯減少，其對(duì)應(yīng)溫度稱為開(kāi)始燒結(jié)溫度T1 溫度繼續(xù)升高，液相量增加，氣孔率降至最低，收縮率最大，其對(duì)應(yīng)溫度稱為燒結(jié)溫度T2。 進(jìn)一步升溫，試樣將因液相太多而發(fā)生變形，其對(duì)應(yīng)的最低溫度稱為軟化溫度T3,粘土中熔劑礦物的種類(lèi)和數(shù)量 優(yōu)質(zhì)高嶺土：200 不純高嶺土：150 伊利石類(lèi)粘土：5080,燒結(jié)范圍

14、T3T2,影響因素,100150以上或更寬的燒結(jié)范圍,生產(chǎn)要求,粘土加熱過(guò)程氣孔率 和收縮率的變化 1氣孔率；2收縮率,（七）耐火度（refractoriness）,材料在高溫作用下達(dá)到特定軟化程度時(shí)的溫度，反映材料抵抗高溫作用的性能,耐火度測(cè)定 將一定細(xì)度原料制成確定尺寸三角錐,在一定升溫制度下，測(cè)出三角錐頂端軟化下彎至錐底平面時(shí)的溫度耐火度,三角錐彎倒情況 1 三角錐未彎倒； 2 三角錐頂點(diǎn)與底盤(pán)接觸；3 三角錐彎倒過(guò)大,影響因素 化學(xué)組成 Al2O3增加 耐火度提高 雜質(zhì)（如Fe2O3）和堿金屬氧化物增加 耐火度顯著降低,高30mm 下底邊長(zhǎng)8mm 上頂邊長(zhǎng)2mm,各類(lèi)粘土的工藝性能,四

15、、粘土在陶瓷生產(chǎn)中的重要作用 (1) 粘土可塑性是陶瓷坯泥賴以成型的基礎(chǔ)。 (2) 粘土使注漿泥料與釉料具有懸浮性與穩(wěn)定性，是陶瓷注漿泥料與釉料的必備性質(zhì)。 (3) 粘土一般呈細(xì)分散顆粒，同時(shí)具有結(jié)合性，這可在坯料中結(jié)合其他瘠性原料并使坯料具有一定干燥強(qiáng)度，有利于坯體成型加工。 (4) 粘土是陶瓷坯體燒結(jié)時(shí)的主體，其中Al2O3含量和雜質(zhì)含量是決定陶瓷坯體燒結(jié)程度、燒結(jié)溫度和軟化溫度的主要因素。 (5) 粘土形成瓷器的主體結(jié)構(gòu)，是瓷器中莫來(lái)石晶體的主要來(lái)源，莫來(lái)石晶體能賦予瓷器以良好的機(jī)械強(qiáng)度、介電性能、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。,五、粘土質(zhì)工業(yè)廢渣 用于水泥生產(chǎn),赤泥：制鋁工業(yè)提取氧化鋁時(shí)所排出

16、的紅色廢渣 含較多C2S 有利于降低能耗，提高產(chǎn)量 含較高堿和TiO2，且成分隨鋁礬土波動(dòng) 生產(chǎn)控制困難,煤矸石：采煤時(shí)排出的含煤量較少的黑色廢石,粉煤灰：發(fā)電廠煤粉鍋爐收塵器所捕集的煙道氣中的微細(xì)粉塵 用作粘土質(zhì)原料使用時(shí)，若Al2O3含量較高，SiO2含 量較低，則須摻加硅質(zhì)校正原料進(jìn)行調(diào)整,部分粘土質(zhì)工業(yè)廢渣的化學(xué)成分（%）,第三節(jié) 石英類(lèi)原料,一、石英類(lèi)原料的種類(lèi)和性質(zhì),（一）石英類(lèi)原料的種類(lèi),1石英砂（arenaceous quatz）（又稱硅砂）,質(zhì)地純凈 白色 含有鐵的氧化物和有機(jī)質(zhì) 呈淡黃色、淺灰色或紅褐色，,質(zhì)量指標(biāo)：化學(xué)組成 顆粒組成 礦物組成,化學(xué)成分：主要SiO2 雜質(zhì)

17、 少量的Al2O3、K2O等 有害雜質(zhì) Fe2O3、Cr2O3、TiO2等 玻璃著色 影響透明度,玻璃工業(yè)主要原料,顆粒組成 評(píng)價(jià)硅砂質(zhì)量的重要指標(biāo) 影響原料制備、玻璃熔制、窯爐蓄熱室的堵塞 同種硅砂中，粒度越小，鐵鋁含量越高 玻璃用硅砂顆粒直徑：0.150.8mm，其中0.250.5mm的顆粒 90%，0.1mm以下 5%,礦物組成 伴生礦物種類(lèi)含量 確定礦源和選擇原料的精選方式 無(wú)害伴生礦物：長(zhǎng)石、高嶺石、白云石等 有害伴生礦物：赤鐵礦、鈦鐵礦等使玻璃強(qiáng)烈著色 有害重礦物：鉻鐵礦等，熔點(diǎn)高，化學(xué)組成穩(wěn)定，使玻璃難 以熔化而形成黑點(diǎn)和疙瘩,一種變質(zhì)巖。系硅質(zhì)砂巖經(jīng)變質(zhì)作用使石英顆粒再結(jié)晶的巖

18、石。含SiO297%，硬度大，不易粉碎，是制造陶瓷和高級(jí)玻璃制品的良好原料,3石英巖（quartzite）,石英顆粒和粘性物質(zhì)在高壓下膠結(jié)而成的一種碎屑沉積巖 粘土質(zhì)砂巖（含Al2O3較多） 根據(jù)膠結(jié)物不同分為 長(zhǎng)石質(zhì)砂巖（含K2O較多） 鈣質(zhì)砂巖（含CaO較多） SiO2含量9095%，多呈淡黃色、淡紅色，鐵染現(xiàn)象嚴(yán)重時(shí)呈紅色,2砂巖（sandstone）,屬火成巖。色純白，半透明，呈油脂光澤，斷口呈貝殼狀，SiO2含量高達(dá)99%，是生產(chǎn)高檔日用細(xì)瓷和陶瓷釉料、耐火硅磚、優(yōu)質(zhì)玻璃的良好原料,4脈石英,脈石英,砂 巖,石英巖,石英砂,隧 石,石 英,石英類(lèi)原料的應(yīng)用領(lǐng)域、主要作用和品質(zhì)要求,注

19、：品質(zhì)要求只考慮一般產(chǎn)品的生產(chǎn)，不包括特種材料,二、石英的晶型轉(zhuǎn)化（crystalline modification）,石英晶型轉(zhuǎn)變溫度和體積變化情況,位移性轉(zhuǎn)變：鱗石英、鱗石英和鱗石英之間的轉(zhuǎn)變 轉(zhuǎn)變速度快，較小體積變化就可能由于不均勻應(yīng)力 而引起制品開(kāi)裂，影響產(chǎn)品質(zhì)量,重建性轉(zhuǎn)變：石英、鱗石英、方石英間的轉(zhuǎn)變 體積變化大，但轉(zhuǎn)化速度慢，對(duì)制品穩(wěn)定性影響不大,硅磚生產(chǎn)中加礦化劑：提高產(chǎn)品中鱗石英含量，減少方石英生 成量，以減少位移性轉(zhuǎn)變所引起的體積變化,工藝意義 在使用石英類(lèi)制品時(shí)，通過(guò)控制升溫和冷卻速率，避免體積效應(yīng)引起的開(kāi)裂 利用其熱膨脹效應(yīng)，如將石英原料在1000進(jìn)行預(yù)燒，又有利于石英

20、類(lèi)原料的破碎。,第四節(jié) 長(zhǎng)石類(lèi)原料,一、長(zhǎng)石（feldspar）的種類(lèi)和性質(zhì),長(zhǎng)石的基本類(lèi)型及其理論化學(xué)組成,1. 鉀長(zhǎng)石,2. 鈉長(zhǎng)石,K2O-Al2O3-SiO2系統(tǒng)相圖,KAS4SiO2系統(tǒng)相圖,3. 鈣長(zhǎng)石,4. 鋇長(zhǎng)石,常用的長(zhǎng)石類(lèi)型及其特點(diǎn),鈉長(zhǎng)石 + 鈣長(zhǎng)石 連續(xù)固溶體 斜長(zhǎng)石 高溫下 連續(xù)固溶體（透長(zhǎng)石 正長(zhǎng)石） 鉀長(zhǎng)石 + 鈉長(zhǎng)石 低溫下 混溶程度降低（微斜長(zhǎng)石） 鉀（或鈉）長(zhǎng)石：含鉀（或鈉）為主的鉀鈉長(zhǎng)石固溶體,二、長(zhǎng)石在陶瓷和玻璃工業(yè)中的作用,玻璃工業(yè)主要原料之一：引入Al2O3，同時(shí)也引Na2O、K2O等， 減少純堿用量,陶瓷坯料：促進(jìn)坯體燒結(jié)的主要熔劑性礦物,釉料、色

21、料：形成玻璃的主要成分,三、長(zhǎng)石的代用原料,常用的長(zhǎng)石代用原料及其品質(zhì)要求,第五節(jié) 其他原料,一、高鋁質(zhì)原料,用于：高鋁陶瓷、高鋁質(zhì)耐火材料、高鋁水泥,（一）高鋁礬土,一水硬鋁石 Al2O3H2O（又稱水鋁石，斜方晶系） 沉積型 一水軟鋁石 Al2O3H2O（又稱波美石或水鋁礦）,風(fēng)化型 三水鋁石 Al2O33H2O （又稱三水鋁礦）,雜質(zhì) ：Fe2O3、SiO2、TiO2及碳酸鹽等,使用要求,高鋁水泥：Al2O370%，SiO27,耐火材料用鋁礬土等級(jí)的劃分,（二）硅線石（Al2O3SiO2 ）,同質(zhì)異形體：硅線石、藍(lán)晶石、紅柱石,礦床中含量：10%40%，需要選礦后使用,理論化學(xué)組成： A

22、l2O3 62.93%，SiO2 37.07%,硅線石：高耐火度，不溶于氫氟酸，良好機(jī)械強(qiáng)度等，可用作高級(jí)耐火材料、技術(shù)陶瓷、煉制硅鋁合金等的原料。 紅柱石：高耐火度，化學(xué)惰性，良好機(jī)械強(qiáng)度，可用作高鋁質(zhì)耐火材料、技術(shù)陶瓷的原料。 藍(lán)晶石：高溫鍛燒時(shí)于1200開(kāi)始分解生成莫來(lái)石和游離SiO2，伴隨約15體積膨脹，需預(yù)先鍛燒方能應(yīng)用于耐火材料、陶瓷工業(yè)中。,二、鎂質(zhì)原料,鎂質(zhì)耐火材料、鎂質(zhì)膠凝材料 、鎂質(zhì)陶瓷,陶瓷和玻璃工業(yè)常用的熔劑原料之一,常用鎂質(zhì)原料的種類(lèi)和性質(zhì),滑 石,耐火材料工業(yè) 菱鎂石 MgO（方鎂石） 高溫煅燒 白云石 CaOMgO 用于：以MgO為主晶相的鎂質(zhì)耐火制品，如鎂磚等

23、以CaOMgO為主晶相的白云石耐火材料 特點(diǎn)：晶格能高 熔點(diǎn)高,陶瓷工業(yè) 可用作熔劑原料 坯料中以菱鎂礦代部分長(zhǎng)石 降低燒結(jié)溫度 減少液相量 釉料中加入MgO 提高釉層彈性 熱穩(wěn)定性 滑石 鎂質(zhì)瓷（滑石瓷 堇青石瓷 鎂橄欖石瓷）主要原料,玻璃工業(yè) 白云石 引入MgO主要原料 以MgO代部分CaO 改善成形性能，提高化穩(wěn)性和機(jī)械強(qiáng)度 菱鎂礦含F(xiàn)e2O3較高，當(dāng)白云石引入MgO不足時(shí)才使用 白云石品質(zhì)要求：MgO20%；CaO32%；Fe2O30.15%,水泥工業(yè) 菱鎂礦、白云石 低溫煅燒 活性MgO 與氯鹽溶液作用 一定強(qiáng)度快硬氣硬性鎂質(zhì)膠凝材料（高鎂水泥）,三、鐵質(zhì)原料,水泥生產(chǎn)鐵質(zhì)校正原料，

24、要求Fe2O3含量 40%,硫鐵礦渣：硫酸廠工業(yè)廢渣，紅褐色粉末，F(xiàn)e2O3含量 50% 銅礦渣、鉛礦渣：含較多FeO，作為鐵質(zhì)校正原料，同時(shí)降低 燒成溫度和液相粘度，促進(jìn)熟料煅燒,低品位鐵礦石 煉鐵廠尾礦 硫鐵礦渣 銅礦渣 鉛礦渣,四、Na2O質(zhì)原料,玻璃工業(yè)助熔劑，引入量 18% 原因：增加熱膨脹系數(shù)，降低熱穩(wěn)定性、化穩(wěn)性和機(jī)械強(qiáng)度,（一）純堿（Na2CO3）,化工原料，微細(xì)白色粉末，易潮解、結(jié)塊，應(yīng)儲(chǔ)存在通風(fēng)干燥庫(kù)房?jī)?nèi) 久置時(shí)常含9%10%水分，使用時(shí)須測(cè)定水分 質(zhì)量要求：Na2CO398%；NaCl1%；Na2SO40.1%；Fe2030.1%,純堿代用原料 天然堿 干涸堿湖的沉積鹽，

25、含Na2CO3 34%69%；Na2SO4 17% 28% 成分不穩(wěn)定，且脫水和除NaCl等問(wèn)題影響其應(yīng)用,（二）芒硝（Na2SO4）,為高溫澄清劑，并可代堿 為降低其分解溫度需加入還原劑（碳粉、煤粉等） 芒硝純堿聯(lián)合使用 ，其中芒硝引入Na2O量為815%，浮法玻璃 5%，一般2 3%,無(wú)水芒硝（ Na2SO4） 含水芒硝（Na2SO410H2O）,原 因 分解和反應(yīng)溫度高，熱耗大 易侵蝕耐火材料并產(chǎn)生芒硝泡 需使用還原劑，且用量過(guò)多時(shí)，F(xiàn)e2O3被還原成FeS而使玻璃著成棕色 純堿和芒硝的理論Na2O含量分別為58.53%和43.7%，即芒硝中有效Na2O含量較低,五、含鋰礦物,1. 鋰云

26、母,2. 鋰灰石,六、含硼原料,玻璃工業(yè) 引入B2O3 硼硅酸鹽玻璃中B2O3以BO3 和BO4 為結(jié)構(gòu)組元與SiO4共同組成結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò) 降低熱膨脹系數(shù)，提高熱穩(wěn)定性、化穩(wěn)性和機(jī)械強(qiáng)度，增加折射率和玻璃光澤,陶瓷工業(yè) 引入B2O3 降低釉料熔融溫度和高溫粘度，使釉面光滑平整,（一）硼砂 （四硼酸鈉 Na2B4O710H2O ）,單斜晶系，柱狀或板狀無(wú)色透明晶體，集合體為粒狀或土塊狀 相對(duì)密度1.691.72，莫氏硬度22.5 可從苛性鈉和硼酸溶液或熱分解鈉硼解石形成，為水溶性硼酸鹽,Na2B4O710H2O 60 Na2B4O75H2O 90 Na2B4O72H2O 130 Na2B4O7H2O

27、 350460 Na2B4O7 741 玻璃態(tài),熔融硼砂易溶解各種金屬氧化物，生成各種不同顏色偏硼酸的復(fù)鹽。如： 與氧化銅反應(yīng)呈藍(lán)色 與Cr2O3反應(yīng)呈綠色 與MnO2反應(yīng)呈紫 陶瓷色劑或配釉用熔塊常使用硼砂：呈色 助熔,（二）硼酸（H3BO3）,H3BO3 100 HBO2（偏硼酸） 140160 H2B4O7 （四硼酸） 熔融B2O3,相對(duì)密度1.44。白色鱗片狀三斜結(jié)晶，具有特殊光澤，觸之有脂肪感覺(jué)，易熔于水，加熱易揮發(fā),揮發(fā)與玻璃組成、熔制溫度和熔爐氣氛有關(guān)，為本身質(zhì)量的5%15% 根據(jù)玻的化學(xué)分析確定B2O3揮發(fā)量，并在計(jì)算配合料時(shí)補(bǔ)充,（三）含硼礦物,天然含硼礦物經(jīng)過(guò)精選后引入B2

28、O3，可降低成本 遼寧、吉林、青海、西藏等省有豐富硼礦資源,硼鎂石（2MgOB2O3H2O） 鈉硼解石（NaCaB5O98H2O） 硅鈣硼石Ca2B2（SiO4）（OH）2,鋯英石,七、鋯質(zhì)原料,可用于生產(chǎn)鋯莫來(lái)石磚、鋯剛玉磚、電熔氧化鋯磚、高壓絕緣體、耐堿耐熱的玻璃器皿、高折射率光學(xué)玻璃等。,八、輔助性原料,（一）澄清劑（refining agent）,玻璃熔制過(guò)程中能分解產(chǎn)生氣體，或能降低玻璃粘度，促使玻璃液中氣泡排除的原料,1 砷化物和銻化物 三氧化二砷（As2O3） 三氧化二銻（Sb2O3） 白色粉末 單獨(dú)使用：升華揮發(fā) 鼓泡作用 與硝酸鹽組合使用：低溫吸氧，高溫放氧 澄清作用 有毒，

29、已很少使用，改用Sb2O3,2硫酸鹽（常用） 硫酸鈉芒硝（平板玻璃），少量硫酸鋇（日用玻璃） 高溫分解逸出氣體 澄清作用,3氟化物 螢石（CaF2） 氟硅酸鈉（Na2SiF6） 降低玻璃液粘度 澄清作用 對(duì)耐火材料侵蝕大，產(chǎn)生HF、SiF4氣體污染環(huán)境，限制使用,（二）著色劑和脫色劑,1. 著色劑 （colouring agent） 作用：使待著色物質(zhì)對(duì)光線產(chǎn)生選擇性吸收 應(yīng)用：陶瓷 彩色玻璃 彩色水泥,（1）離子著色劑,錳化合物：軟錳礦（MnO2）氧化錳（Mn2O3）高錳酸鉀（KMnO4） 氧化氣氛 紫色 Mn2O3 還原氣氛 MnO 無(wú)色,鈷化合物：綠色CoO 深紫色Co2O3 灰色Co3

30、O4 CoO：穩(wěn)定強(qiáng)著色劑 天藍(lán)色 （不受氣氛影響）,鎳化合物：綠色NiO 綠色Ni（OH）2 黑色Ni2O3 NiO 紫紅色（不受氣氛影響，受基礎(chǔ)玻璃組成影響）,釩化合物： V2O5 V2O3 V2O5 黃色（強(qiáng)氧化氣氛） V2O3 黃綠色,鐵化合物：紅褐色 Fe2O3 黑色 FeO Fe2O3 黃色 （氧化氣氛） FeO 黃綠色 （還原氣氛） Fe2O3 Mn2O3 琥珀色,鉻化合物：重鉻酸鉀（K2Cr2O7）、鉻酸鉀（K2CrO4） 還原條件 Cr2O3 綠色 Cr2O3 氧化條件 Cr2O3CrO3 黃綠色 強(qiáng)氧化條件 CrO3 淡黃色 無(wú)色。,銅化合物：藍(lán)綠色CuSO45H2O、黑色CuO、紅色Cu2O CuO：湖藍(lán)色,（2）膠體著色劑 熔制過(guò)程析出膠粒，經(jīng)加熱顯色,金化合物：Au王水 AuCl3 溶液 金紅玻璃 AuCl3溶液中加SnO2：增加顯色 金紅著色穩(wěn)定,銀化合物： AgNO3 、Ag2O、Ag2CO3 銀黃玻璃 AgNO3著色均勻，加SnO2 增加顯色 銀黃著色穩(wěn)定,銅化合物：Cu2O CuSO45H2O 銅紅玻璃 添加Sn、SnO作還原劑 改善銅紅著色,（3）化合物著色劑,Se 肉紅色 CdSe 紅色 CdS 黃色 SeCdS（不同比例） 黃紅系列顏色 Se CdS Cd