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文檔簡介
1、陶瓷燒結還需要一些助劑,配料時加一些粘結劑(如膨潤土、羧甲基纖維素鈉、PVA等);成型時需要一些塑性原料(如膨潤土、紫木節);燒結助劑(長石類的物質:鉀長石、鈉長石等)。傳統陶瓷工業原料包括可塑類原料(粘土)、瘠性類原料(石英)、溶劑類原料(長石)和一些化工原料。 粘土是含水鋁硅酸鹽礦物,包括高嶺石族礦物(高嶺石,地開石,珍珠陶土,埃洛石等),蒙脫石族礦物,伊利石族礦物; 長石是不含水的堿金屬和堿土金屬的鋁硅酸鹽礦物 此外,還有石英,滑石,碳酸鹽礦物,含鉀礦物等粘土的顆粒組成是指粘土中含有不同大小顆粒的百分含量。粘土中的粘
2、土礦物顆粒較細,一般直徑在2um以下。由于粘土粒徑大小的不同,其工藝性質亦不同;細顆粒粘土礦物的比表面大,表面能高,可塑性較強,干燥收縮大,干燥強度高,易于燒結成致密坯體,利于提高陶瓷坯體的機械強度。此外,粘土顆粒的形狀及結晶程度對工藝性質亦有一定影響。一般來說,片狀顆粒較其他形狀的顆粒堆集密度大、塑性大、強度高。結晶程度差的粘土顆粒比結晶程度好的可塑性較大。1、瓷土和陶土區別瓷土(又名“高嶺土”)瓷土(H4Al2Si2O9)是陶瓷的主要原料。它是以產于世界第一窯廠的中國景德鎮附近的高嶺而得名的。后來由“高嶺”的中國音演變為“Kaolin”,而成為國際性的名詞。純粹的瓷土是一種白色或灰白色,有
3、絲絹般光澤的軟質礦物。瓷土是由云母和長石變質,其中的鈉、鉀、鈣、鐵等流失,加上水變化而成的,這種作用叫作“瓷土化”或“高嶺土化”。至于瓷土化究竟因何而起,在學術界中雖然還沒有定論,但大略可以認為是長石類由于溫泉或含有碳酸氣的水以及沼地植物腐化時所生的氣體起作用變質而成的。一般瓷土多產于溫泉附近或石灰層周圍,可能就是這個原因。瓷土的熔點約在1780左右,實際上因為多少含有不純物質,所以它的熔點略為降低。 純粹的瓷土(高嶺土)存量不多,而且所謂純粹的瓷土,也沒有黏土那樣強的粘度。一般所說的瓷土如果放在顯微鏡下面來觀察,大部分帶有白色絲絹狀的光澤,銀光閃閃,是非常小的結晶,這就是所謂純粹的瓷土。此外
4、,還含有未變質的長石、石英、鐵礦及其他作為瓷土來源的巖石的碎片。 純粹瓷土的成分是:SiO2 46.51%,Al2O3 39.54%,H2O 13.95%, 熔度為1780。 陶土是指含有鐵質而帶黃褐色、灰白色、紅紫色等色調,呈多孔結構或片狀結構的水合氧化鋁或硅酸鎂。具有良好可塑性的粘土。礦物成分以蒙脫石、高嶺土為主。陶土主要用作燒制外墻、地磚、陶器具等。 陶土的特性:與水混合后具有可塑性。干燥后保持外形。燒制可使其變得堅硬和耐久。我國主要的陶土大類有:高嶺石Al2SiO5(OH)4,伊利石/云母 KAl3 Si3O10(OH)4,蒙托石Al2Si4O10(OH)2。宜興紫砂泥主要為純度在95
5、%以上的高嶺石,云母石礦。雜質較少。為國內最好的陶土礦。陶土礦物成分復雜,主要由高嶺石、水白云母、蒙脫石、石英和長石組成。顆粒大小不一致,常含砂粒、粉砂和粘土等。具吸水性和吸附性,加水后有可塑性。顏色不純,往往帶有黃、灰等色,因而僅用于陶器制造。 陶土資源主要分布在小橫山一帶。含礦層位主要是白堊系上部粉砂質粘土,第三紀殘坡積、沖坡積,第四系上更新統戚嘴組粉質粘土。礦床(點)取樣分析:含二氧化硅65.18-71.86%,三氧化二鋁15.02-17.99%,三氧化二鐵3.27-6.61%,氧化鈣0.75-1.68%,氧化鎂0.89-2.07%,燒失量4.19-6.20%。 2、陶土和瓷土的區別粘土
6、的種類很多,它們的組成和性質都不一樣,礦物學上有各種不同的名稱。但是陶工們習慣上把制陶用的粘土稱為"陶土",把制瓷用的粘土稱為"瓷土"。陶土的共同特點是助熔劑含量特別高,燒成溫度不超過1000。瓷石、高嶺土、木節土及白坩土的共同特點是助熔劑含量比較低,鐵含量也低,在1200以上能夠燒結成瓷,所以都稱為瓷土。以上關于陶土和瓷土的概念很不嚴格,所以有不少例外,例如商代的白陶和唐代的三彩陶都是用瓷土制成的。另外,宜興紫砂泥的助熔劑含量和瓷土一樣低,燒成性質也和一般陶土不同,因主要用于制陶,故習慣上稱為陶土而不叫瓷土。可否理解:瓷土主要為高嶺土,生產吸水率較低的
7、產品陶土主要粘土和頁巖等,生產溫度較低,吸水率較大的磚和板。3、陶土和粘土有什么區別粘土是一種含水鋁硅酸鹽產物,是由地殼中含長石類巖石經過長期風化和地質的作用而生成的,在自然界中分成廣泛,種類繁多,藏量豐富,是一種寶貴的天然資源。 粘土具有顆粒細、可塑性強、結合性好,觸變性過度,收縮適宜,耐火度高等工藝性能,因而,粘土是成為瓷器的基礎。它主要有瓷土、陶土和耐火土粘土等三類,據礦物的結構與組成的不同,陶瓷工業所用粘土中的主要粘土礦物有高嶺石類、蒙脫石類和伊利石(水云母)等三種,另外還有較少見的水鋁石。 粘土礦物的主體化學成分是硅鋁氧化物和水,其特征是與適量水結合可調成柔可繞指的軟泥,具有可塑性,
8、將塑性成形的泥團燒后會變成具有一定濕度的堅硬燒結體。正是由于這種特性使它與人類生活發生了聯系。從久遠的制瓷經歷數萬年的發展直到今天,仍是制瓷胎的最基本的原料。 粘土在引進制瓷胎體過程中起了重要的作用:是粘土的可塑性使陶瓷坯泥賴以成形的基礎;是粘土使注漿泥料與釉料具有懸浮性與穩定性;粘土一般呈細分散顆粒,同時具有結合性;粘土的出現使其成為陶瓷坯體燒結時的主體,形成瓷器中莫來石晶體的主要來源。 而陶土就是燒制陶器或粗瓷器的高嶺粘土。3、黏土黏土是硅酸鹽陶瓷產品的基本成分。國際黏土研究命名委員會對黏土的定義是:“黏土是自然形成的細粒物質,當它與水結合后具有可塑性,當進行干燥或焙燒時則變得堅硬”。此外
9、,黏土礦物定義為層狀硅酸鹽礦物,此層狀結構賦予了黏土可塑性,同時,其在干燥或焙燒后變得堅硬。由于黏土礦物具有較小粒度、層狀形態和結構,所以它表現出膠質特性。黏土礦物用水濕潤后具有可塑性,在較小壓力下可以變形并能長久保持原狀,而且比表面積大,顆粒上帶有負電性,因此有很好的物理吸附性和表面化學活性,具有與其他陽離子交換的能力。含有黏土的土壤非常容易結合水、礦物質和有機營養,原因在于顆粒非常小的黏土有較大的比表面積以及其表面的帶電性。盡管粒度細下是黏土礦物的基本特性之一,但國際黏土研究協會并未指出黏土粒度的準確大小,這是因為不同的學科對黏土礦物的粒度有不同的限定。在硅酸鹽陶瓷領域,規定了黏土礦物的粒
10、度為小于2 m的(有時小于4 m)中等粒度。2.1 化學組成與礦物成分黏土是一種復雜的礦物聚合物,由黏土礦物與非黏土礦物組成。黏土礦物包括:高嶺石、耐火土和無序高嶺石(11層類型);云母(白云母、黑云母、絹云母)無膨脹21層類型;伊利石和伊利石混合層無膨脹21 層類型;蒙脫石和蒙脫石混合層無膨脹21 層類型;綠泥石(21層類型,層間羥基層)。非黏土礦物包括:石英、長石、碳酸鹽、有機物、含鐵礦物(如黃鐵礦、赤鐵礦、針鐵礦)、硫酸鹽。2.4 原料其他特性對于一種特定原料,原料特性提供了原料的礦物成分、化學氧化物組成和粒度分布方面的信息。通過這些信息可估計出原料在干燥、焙燒性能方面的趨向:如長或短的
11、干燥(焙燒)時間;寬或窄的燒結溫度間隔;焙燒溫度;制品高或低的強度、密度、吸水率等。同時也可知產品的適用性,如輕質或重質;燒成色是否為紅色;有害成分有哪些(泛霜、排放煙氣中有害物質)等??偟膩碚f,通過分析原料特性可判斷其適合或不適合生產哪一類產品,如是否適合生產屋面瓦等。而且,還可以確定出適合該產品的最佳混合料配比。然而,依據原料特性并不能獲得產品陶瓷技術性能參數和要求的最高焙燒溫度,這些數據的獲得需要進行陶、瓷技術性能試驗。當然,原料特性也是進行陶瓷技術實驗的基礎,用此能夠解釋和說明生坯、燒成品的技術性能如制品的干燥和焙燒強度、密度、孔隙率、吸水率、燒成色等,還可給原料中添加其他黏土、抗濕(
12、蝕)劑、燒結劑或其他添加劑來改良產品性能。紫砂陶全世界皆有產陶土的地方,但是沒有紫砂,因為此陶非彼陶??梢哉f紫砂是陶土的一個種類,只有在宜興才有的。為什么稱這里的陶土為“紫砂”呢?那是因為紫砂陶土制成的紫砂器,無論是黃、紅、棕、黑、綠的本色,在其表面皆隱含著若有似無的紫光,使其具有質樸高雅的質感,故稱為“紫砂”。紫砂之所以稱為“砂”,是因為紫砂的成品,具有特殊的粒子感。即使土質練得很細,在細膩的外表下,仍然看得見漂亮立體的粒子感。紫砂質地堅細、色澤沉靜、制作精美。根據調配方紫砂陶法及燒成溫度氣氛的變化,制品分別呈天青、栗色、暗肝、梨皮、米黃、朱砂紫、海棠紅、青灰、墨綠等色。瓷土(又名“高嶺土”
13、)瓷土(H4Al2SiO)是陶瓷的主要原料。它是以產于世界第一窯廠的中國景德鎮附近的高嶺而得名的。后來由“高嶺”的中國音演變為“Kaolin”,而成為國際性的名詞。純粹的瓷土是一種白色或灰白色,有絲絹般光澤的軟質礦物。瓷土是由云母和長石變質,其中的鈉、鉀、鈣、鐵等流失,加上水變化而成的,這種作用叫作“瓷土化”或“高嶺土化”。至于瓷土化究竟因何而起,在學術界中雖然還沒有定論,但大略可以認為是長石類由于溫泉或含有碳酸氣的水以及沼地植物腐化時所生的氣體起作用變質而成的。一般瓷土多產于溫泉附近或石灰層周圍,可能就是這個原因。瓷土的熔點約在1780左右,實際上因為多少含有不純物質,所以它的熔點略為降低。
14、純粹的瓷土(高嶺土)存量不多,而且所謂純粹的瓷土,也沒有黏土那樣強的粘度。一般所說的瓷土如果放在顯微鏡下面來觀察,大部分帶有白色絲絹狀的光澤,銀光閃閃,是非常小的結晶,這就是所謂純粹的瓷土。此外,還含有未變質的長石、石英、鐵礦及其他作為瓷土來源的巖石的碎片。純粹瓷土的成分是:SiO2 46.51%,Al2O3 39.54%,H2O 13.95%, 熔度為1780。膨潤土膨潤土是以蒙脫石為主要礦物成分的非金屬礦產,蒙脫石結構是由兩個硅氧四面體夾一層鋁氧八面體組成的2:1型晶體結構1 ,由于蒙脫石晶胞形成的層狀結構存在某些陽離子,如Cu、Mg、Na、K等,且這些陽離子與蒙脫石
15、晶胞的作用很不穩定,易被其它陽離子交換,故具有較好的離子交換性。國外已在工農業生產24個領域100多個部門中應用,有300多個產品,因而人們稱之為“萬能土”。膨潤土也叫斑脫巖,皂土或膨土巖。我國開發使用膨潤土的歷史悠久,原來只是做為一種洗滌劑。(四川仁壽地區數百年前就有露天礦,當地人稱膨潤土為土粉)。真正被廣泛使用卻只有百來年歷史。美國最早發現是在懷俄明州的古地層中,呈黃綠色的粘土,加水后能膨脹成糊狀,后來人們就把凡是有這種性質的粘土,統稱為膨潤土。其實膨潤土的主要礦物成分是蒙脫石,含量在85-90%,膨潤土的一些性質也都是由蒙脫石所決定的。蒙脫石可呈各種顏色如黃綠、黃白、灰、白色等等??梢猿?/p>
16、致密塊狀,也可為松散的土狀,用手指搓磨時有滑感,小塊體加水后體積脹大數倍至20-30倍,在水中呈懸浮狀,水少時呈糊狀。蒙脫石的性質和它的化學成分和內部結構有關。鉀長石長石是鉀、鈉、鈣等堿金屬或堿土金屬的鋁硅酸鹽礦物,也叫長石族礦物。鉀長石(K2O·Al2O3·6SiO2)通常也稱正長石。鉀長石系列主要是正長石,微斜長石,條紋長石等。鉀長石1 屬單斜晶系,通常呈肉紅黃白等色。密度2.54-2.57g/cm3,比重2.562.59,硬度6,其理論成分為SiO2 64.7%Al2O3 18.4%,K2O 16.9%。它具有熔點低(1150
17、±20),熔融間隔時間長,熔融粘度高等特點,廣泛應用于陶瓷坯料、陶瓷釉料、玻璃、電瓷、研磨材料等工業部門及制鉀肥用。(1) 陶瓷坯體配料:在燒成前長石能起瘠性原料的作用,減少坯體的干燥收縮和變形,改善干燥性能,縮短干燥時間。在燒成時可作為熔劑降低燒成溫度,促使石英和高嶺土熔融,并在液相中互相擴散滲透而加速莫來石的形成。熔融中生成的長石玻璃體充填于坯體的莫來石晶粒之間,使坯體致密而減少空隙,從而提高其機械強度和介電性能。此外長石玻璃的生成還能提高坯體的透光性。長石在陶瓷坯體中的摻入量隨原料不同、產品的要求不同而異。鈉長石鈉長石是長石的一種,是常見的長石礦物,為鈉的鋁硅酸鹽(NaAlSi
18、3O8)。鈉長石一般為玻璃狀晶體,可以是無色的,也可以有白、黃、紅、綠或黑色。它是制造玻璃和陶瓷的原料。很多巖石中都有鈉長石的成分,人們稱這樣的礦物為造巖礦物。鈉長石主要用于制造陶瓷、肥皂、瓷磚、地板磚、玻璃、磨料磨具等,在陶瓷上主要用于釉料。鈉長石的化學分子式為:Na2O·Al2O3·6SiO2 其理論化學組成為Na2O:11.8%;Al2O3:19.4%;SiO2:68.8%,鈉長石外觀一般為白色、灰白色,硬度為66.5,密度為 2.612.64 g/cm3,熔點為1100左右。自然界的鈉長石礦物很難達到其理論值,長石化學組成越接近其理論值,說明長石越純、質量越好。 鈉
19、長石在加熱過程中,其理論熔點為1100。而天然鈉長石礦,其熔點隨化學組成不同而有所變化。石英砂 編輯詞條B 添加義項 ?石英砂是石英石經破碎加工而成的石英顆粒,石英石是一種非金屬礦物質,是一種堅硬、耐磨、化學性能穩定的硅酸鹽礦物,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,莫氏硬度7,石英砂是重要的工業礦物原料,非化學危險品,廣泛用于玻璃、鑄造、陶瓷及耐火材料、冶煉硅鐵、冶金熔劑、冶金、建筑、化工、塑料、橡膠、磨料、濾料等工業。石英砂是石英石經破碎加工而成的石英顆粒。石英石(quartz rock)亦稱硅石,是一種質地堅硬、耐磨、化學性質穩定的
20、硅酸鹽類礦物。在自然界中以石英砂巖、石英巖和脈石英存在。石英砂巖是固結的碎屑巖石,石英碎屑含量達95%以上,精制石英砂來源于各種巖漿巖,沉積巖和變質巖,重質礦物較少,伴生礦物為長石、云母和黏土礦物。石英巖分沉積成因和變質成因兩種,前者碎屑顆粒與膠結物的界限不明顯,后者指變質程度深、質純的石英巖礦石。脈石英是由熱液作用形成,幾乎全部由石英組成,致密塊狀構造。石英砂中礦物含量變化較大,以石英為主,其次為長石、云母、巖屑、重礦物、黏土礦物等。1、低溫陶瓷原料已應用于建筑衛生陶瓷的坯料中11 硅灰石原料硅灰石屬于硅酸鈣礦物。自然界中的硅灰石主要存在于不純的石灰巖與酸性巖漿巖的接觸變質帶內。在火成巖的富
21、鈣片巖中亦可見到。與硅灰石原料伴生的礦物還有透輝石、石榴子石、方解石及石英等,均屬陶瓷工業可以采用的原料種類。硅灰石理論化學成分為SiO250.70 ,CaO 48。30。20世紀70年代中期,我國湖北省大冶及陽新地區最先發現硅灰石礦,其實際化學成分為:Si02 50。23 ,CaO 449 ,Fe2O3為0。29 123。化學成分與美國、日本等國的成分基本相同。硅灰石具有良好的熱膨脹特性,它的熱膨脹系數隨溫度增加呈直線性上升,因此,非常有利于快速燒成的工藝要求(硅灰石在室溫200 的平均熱脹系數為630 X 10-6。此外,硅灰石熔點溫度比較低,為l540 ,尤其在硅灰石與瓷坯中的堿一堿土成分結合時能進行較低溫燒成。這一特點也是后來引起陶瓷界,尤其建陶工業非常重視的主要緣故。一般在坯料中摻入10 20的硅灰石取代長石、石英時,可將陶瓷制品的燒成溫度降低80120。硅灰石還具有獨特的工藝性能,如使用硅灰石原料后 ,可以有效的減小坯體收縮率,而且能夠降低坯體的吸濕膨脹,防止陶瓷坯體的后期干裂等。含硅灰石的坯體還具有較高的機械強度和較低的介電損失。引入硅灰石的坯體,在燒結過程中成熟速度加快,可以在十幾分鐘至幾十分鐘內使坯體成熟,大大降低了單位制品的熱損耗,其燒成周期也從過去的19 h,縮短為50min左右。12 透輝石原料透輝石屬
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