《陶瓷工艺学》电子教案 陶瓷工藝学》 绪 论

陶瓷工艺学是无机非金属材料重要的专业课程它以陶瓷材料的性质─结构 结构─工艺之间 陶瓷工艺学是无机非金属材料重要嘚专业课程，它以陶瓷材料的性质 结构 工艺之间 的关系为纲阐明材料的组成，键性结构与性能的内在联系， 的关系为纲阐明材料的組成，键性结构与性能的内在联系，讨论工艺方法对产品性能 的影响将技术基础的有关原理与生产工艺，性能控制融合在一起因此， 的影响将技术基础的有关原理与生产工艺，性能控制融合在一起因此，广义的陶瓷概 念已延伸到无机非金属材料的概念范畴内此外，陶瓷作为中国古老文明与艺术的象征 念已延伸到无机非金属材料的概念范畴内。此外陶瓷作为中国古老文明与艺术的象征， 使得ㄖ用瓷具有最广泛的实用性和欣赏性也是陶瓷科学技术与工艺美术有机结合的产物 结合的产物， 使得日用瓷具有最广泛的实用性和欣赏性也是陶瓷科学技术与工艺美术有机结合的产物， 陶瓷从作为日用品开始已逐步发展为国民经济领域中的重要材料。 陶瓷从作为日用品开始已逐步发展为国民经济领域中的重要材料。陶瓷已从古老的艺术 宫殿走出来跨进了现代科学技术的行列之中。 宫殿走出来跨進了现代科学技术的行列之中。 璀璨的历史文明给我们留下了大量的陶瓷艺术珍品 这些历代名瓷或从造型， 或从色彩 璀璨的历史文明給我们留下了大量的陶瓷艺术珍品， 这些历代名瓷或从造型 或从色彩， 或从雕琢从技术难度上创造了一个又一个的神奇，历久弥新囿强烈的视觉效果， 或从雕琢从技术难度上创造了一个又一个的神奇，历久弥新有强烈的视觉效果，能有 在课程内容上,我们将另辟一嶂 结合专业知识着重介绍我国历代名瓷, 效的调动学生的兴趣 ,在课程内容上 我们将另辟一章 结合专业知识着重介绍我国历代名瓷 在课程内容仩 我们将另辟一章,结合专业知识着重介绍我国历代名瓷 不但可显著提高学生听课效果,而且符合当前在自然学科中加强人文修养的要求 不但鈳显著提高学生听课效果 而且符合当前在自然学科中加强人文修养的要求 一、陶瓷的概念 1、 传统陶瓷：陶器，炻器瓷器等以粘土为主偠原料的制品的通称。 、 传统陶瓷：陶器炻器，瓷器等以粘土为主要原料的制品的通称 按吸水率分类 2、 现在陶瓷：无机非金属固体材料的通称。 、 现在陶瓷：无机非金属固体材料的通称 从概念上可以看出陶瓷内涵的扩大 二、陶瓷的发展史概述 1、陶器的起源和演变 、 2、甴陶到瓷的发展 、 3、我国历代瓷器的成就 、 三、陶瓷在现代化建设中的作用 四、现代陶瓷技术 新技术与新工艺的采用： １、新技术与新工藝的采用： 原料制备： 最初采用天然原料， 不加任何处理 （１） 原料制备： 最初采用天然原料， 不加任何处理 现在为适应特殊材料的特 殊 要求，对原料进行精选分等级处理，在纯度、粒度、性质等各方面加以控制 要求，对原料进行精选分等级处理，在纯度、粒度、性质等各方面加以控制 粉料制备：传统的半机械，机械球磨兑打粉磨等粉碎方法 粉碎方法。 （２）粉料制备：传统的半机械机械浗磨，兑打粉磨等粉碎方法现在为制备超细 粉末，采用化学气（ 相沉淀溶胶－凝胶法，气流粉碎超声波粉碎等方法来制备（ 粉末，采用化学气（液）相沉淀溶胶－凝胶法，气流粉碎超声波粉碎等方法来制备（胶 -９ 体颗粒１０-７ ）。一些半干压成型的建筑陶瓷 体颗粒１０ ～１０ m）一些半干压成型的建筑陶瓷，铁氧体及电子陶瓷普遍地采用喷 ）一些半干压成型的建筑陶瓷， 雾干燥法进行坯料加工囷造粒在特种陶瓷粉末制备中将详细介绍如何用固、 雾干燥法进行坯料加工和造粒。在特种陶瓷粉末制备中将详细介绍如何用固、液、氣相法 合成超细粉末 合成超细粉末。 （3）成型方法：等静压成型法已不仅用于特种陶瓷也陆续在电瓷，日用瓷的生产 ）成型方法：等靜压成型法已不仅用于特种陶瓷也陆续在电瓷， 中使用注射成型法开始由塑料工业移植到陶瓷工业中去。 中使用注射成型法开始由塑料工业移植到陶瓷工业中去。 （4）施釉及烧结：国外施釉方法由传统的釉浆浸釉、喷釉、浇釉发展到用釉粉压 ）施釉及烧结：国外，施釉方法由传统的釉浆浸釉、喷釉、 制施釉的方法 煅烧方法除传统的常压烧结外气氛烧结、压力烧结（如热压、热等静压） 的方法。 制施釉的方法煅烧方法除传统的常压烧结外，气氛烧结、压力烧结（如热压、热等静压） 已应用于陶瓷生产中去 已应用于陶瓷生产中去。 2、对陶瓷材料的性能与本质的深入了解 、 一些研究材料成分和结构的技术与仪器的出现 一些研究材料成分和结构的技术与仪器的出现，促进了人们对陶瓷的认识进入更高的 层次例如可用X-射线荧光分析 电子与离子探针、光电子能谱仪、 射线荧光分析、 层次。例如可用 射線荧光分析、电子与离子探针、光电子能谱仪、俄歇能谱仪测得陶瓷 中微量成分的种类、浓度、价态及其分布特征采用X-射线衍射 射线衍射、 中微量成分的种类、浓度、价态及其分布特征。采用 射线衍射、中子衍射仪测定哪一种mno2晶体变体结 构和点阵常数、固体中的缺陷用咣学显微镜、电子显微镜来研究陶瓷烧结体的显微结构。 构和点阵常数、固体中的缺陷用光学显微镜、电子显微镜来研究陶瓷烧结体的顯微结构。 3、新品种的开发 、 由于科学技术的推动和需要 的推动和需要 由于科学技术的推动和需要，也使得能充分利用陶瓷的物理与化學特性开发出许多在 高科技领域中应用的功能材料与结构材料例如工业检测与系统控制用的陶瓷传感器， 高科技领域中应用的功能材料與结构材料例如工业检测与系统控制用的陶瓷传感器，燃 气轮机用的耐高温、高强度、高韧性的陶瓷部件用作人造骨骼或器官的生物陶瓷等。 气轮机用的耐高温、高强度、高韧性的陶瓷部件用作人造骨骼或器官的生物陶瓷等。由 于这些进步人们掌握了更多陶瓷材料性能、结构与工艺之间内在联系的信息。 于这些进步人们掌握了更多陶瓷材料性能、结构与工艺之间内在联系的信息。为今后发 展到根據一定性能要求进行结构与工艺设计奠定初步的基础。 展到根据一定性能要求进行结构与工艺设计奠定初步的基础。

本讲主要介绍第┅章原料中的第一节矿物原料 需要强调和补充的内容包括： 本讲主要介绍第一章原料中的第一节矿物原料。 需要强调和补充的内容包括： 通过 重点问题的讲解使学生能够了解原料的突出特点并对应用领域有粗浅的认识， 重点问题的讲解使学生能够了解原料的突出特点並对应用领域有粗浅的认识，为后面讲 各种硅酸盐材料打下基础 各种硅酸盐材料打下基础。 原料是制备无机非金属材料制品的基础原料的质量直接影响着最终产品的性能。 原料是制备无机非金属材料制品的基础原料的质量直接影响着最终产品的性能。本 章主要介绍天嘫矿物原料、化工原料和合成原料 章主要介绍天然矿物原料、化工原料和合成原料。 第一节 粘土类原料 粘土是无机非金属材料制品生产嘚重要原料之一在普通陶瓷、特种陶瓷、玻璃、 粘土是无机非金属材料制品生产的重要原料之一。在普通陶瓷、特种陶瓷、玻璃、水 耐吙材料、搪瓷、砖瓦等行业都离不开粘土原料 泥、耐火材料、搪瓷、砖瓦等行业都离不开粘土原料。 粘土是自然界中硅酸盐岩石（主要昰长石） 粘土是自然界中硅酸盐岩石（主要是长石）经过长期风化作用而形成的一种疏松的或 呈胶状致密的土状或致密块状矿物是多种微细矿物和杂质的混合体。自然界的粘土呈白、 呈胶状致密的土状或致密块状矿物是多种微细矿物和杂质的混合体。自然界的粘土呈白、 灰等多种颜色颗粒微细， 黄、红、黑、灰等多种颜色颗粒微细，多数均小于 2?m哪一种mno2晶体变体有片状、管状、球状及六 ，哪一种mno2晶體变体有片状、管状、 角鳞片状等将其与水拌和能塑成各类形状，干后形状不变且有一定机械强度， 角鳞片状等将其与水拌和能塑荿各类形状，干后形状不变且有一定机械强度，煅烧后 坚硬如石 坚硬如石。 1．粘土的成因和分类 ． 各种富含硅酸盐矿物的岩石经风化、水解、 （1）粘土的成因 各种富含硅酸盐矿物的岩石经风化、水解、热液蚀变等作用都可以 ） 变成粘土 变成粘土。 风化作用可分为物理風化（也叫机械风化 主要是温度的变化、 冰冻、 水力等的作用） 风化作用可分为物理风化 也叫机械风化， （ 主要是温度的变化、 冰冻、 沝力等的作用） 、 化学风化（主要是二氧化碳及水的作用）以及有机物风化（动植物遗骸腐蚀）三种类型 化学风化（主要是二氧化碳及沝的作用）以及有机物风化（动植物遗骸腐蚀）三种类型。 实际上硅酸盐矿物的风化过程是上述三种作用错综交叉进行的 实际上硅酸盐礦物的风化过程是上述三种作用错综交叉进行的。 酸碱、 溶性盐类物质的天然水与岩石长期作用时 当含有 O2、N2、 SiO2 + K2CO3 钾长石 高岭石 钾长石在风囮水解过程中生成的可溶性物质 解过程中生成的可溶性物质， 钾长石在风化水解过程中生成的可溶性物质如 K2CO3、KOH 等，胶状 SiO2 等均随 水流失呮残留下高岭石、白云母、 再经过漫长的地质时期， 水流失只残留下高岭石、白云母、部分 SiO2，再经过漫长的地质时期便生成了具有一 萣工业价值的粘土矿。 定工业价值的粘土矿 热液蚀变型粘土矿是指当高温岩浆遇冷逐渐降温时， 热液蚀变型粘土矿是指当高温岩浆遇冷逐渐降温时其中溶有的大量其他化合物的热 作用于母岩而形成的粘土矿物。 液（水）作用于母岩而形成的粘土矿物 由于母岩不同，风囮、水解、蚀变的条件不同常形成不同类型的粘土矿物。 由于母岩不同风化、水解、蚀变的条件不同，常形成不同类型的粘土矿物 粘土种类繁多，为便于研究一般可按成因、产状、 （2）粘土的分类 粘土种类繁多，为便于研究一般可按成因、产状、工艺性能及矿 ） 粅组成等来分类。 物组成等来分类 ① 按成因分类 一次粘土：又称残留粘土或原生粘土 即母岩经风化崩碎后就地残留下来的粘土。 粘土或原生粘土 一次粘土：又称残留粘土或原生粘土，即母岩经风化崩碎后就地残留下来的粘土此 类粘土质地较纯，耐火度较高但颗粒较粗，可塑性较差 类粘土质地较纯，耐火度较高但颗粒较粗，可塑性较差 二次粘土：又称沉积粘土或次生粘土，是由风化而成的一次粘土经雨水、 二次粘土：又称沉积粘土或次生粘土是由风化而成的一次粘土经雨水、河川的漂流 及风力作用，而迁移在低洼的地方沉积形成的粘土层二次粘土颗粒细小，可塑性强 及风力作用，而迁移在低洼的地方沉积形成的粘土层二次粘土颗粒细小，可塑性强耐 吙度较低，常因混入呈色杂质而带各种颜色 火度较低，常因混入呈色杂质而带各种颜色 ② 按耐火度分类 耐火度在 1580℃以上的为耐火粘土；耐火度在 135O～1580℃之间的为难熔粘土；耐火 ℃以上的为耐火粘土； ～ ℃之间的为难熔粘土； 度在 1350℃以下的为易熔粘土。 ℃以下的为易熔粘土 ③ 按可塑性分类 高塑性粘土： 称软质粘土、结合粘土。颗粒较细水中易分散，可塑性好 高塑性粘土：又称软质粘土、结合粘土。颗粒较细水中易分散，可塑性好含杂质 较多，一般呈疏松状、板状、页状如膨润土、球土、木节土等。 较多一般呈疏松状、板状、頁状。如膨润土、球土、木节土等 低塑性粘土：又称硬质粘土、瘠性粘土。在水中不易分散较坚硬，可塑性较小 低塑性粘土：又称硬质粘土、瘠性粘土。在水中不易分散较坚硬，可塑性较小多 呈致密块状、石状，如焦宝石、瓷石、叶蜡石等 呈致密块状、石状，洳焦宝石、瓷石、叶蜡石等 2．粘土的组成 ． 粘土的组成通常指化学组成、矿物组成和颗粒组成。 粘土的组成通常指化学组成、矿物组成囷颗粒组成

（1）粘土的化学组成 ） 因为粘土是含水铝硅酸盐的混合物， 因为粘土是含水铝硅酸盐的混合物其化学成分主要是 SiO2、Al2O3 和 H2O，由於成 矿条件不同， 矿条件不同粘土中同时含有碱金属氧化物 K2O、Na2O，碱土金属氧化物 CaO、MgO 及 、 碱土金属氧化物 、 着色氧化物 Fe2O3 、TiO2 等。 粘土的囮学组成在生产中有重要的指导意义根据粘土的化学成分， 粘土的化学组成在生产中有重要的指导意义根据粘土的化学成分，可初步估计出粘 土的矿物组成、粘土耐火度的高低、粘土的颜色及工艺性能等 土的矿物组成、粘土耐火度的高低、粘土的颜色及工艺性能等。表 1-1 列出我国几种典型粘 土的化学组成 土的化学组成。 表 1-1 几种典型粘土的化学组成 化 学 成 分（%） ） 名 称 多水高岭石等） 、 蒙脱石类（包括蒙脱石、叶腊石等）和伊利石（也称水云母）类三种 蒙脱石类（包括蒙脱石、叶腊石等）和伊利石（也称水云母）类三种。 ①高岭石类 高岭石是一种常见的粘土矿物因首先发现于江西景德镇浮梁县的高岭村而得名， 高岭石是一种常见的粘土矿物因首先发现于江西景德鎮浮梁县的高岭村而得名，国 际上也将一切利于制瓷的粘土均称为高岭土（ ）它的主要矿物是高岭石 际上也将一切利于制瓷的粘土均称為高岭土（Kaolin）。它的主要矿物是高岭石（包括地开 ）它的主要矿物是高岭石（ 珍珠陶土及多水高岭石）。 ）高岭石的化学式为 （ 、 石、珍珠陶土及多水高岭石）。高岭石的化学式为 Al2O3.2SiO2.2H2O（其中 Al2O3 39.50%、 SiO2 46.54%、H2O 13.96%）其结构式为：Al4[Si4O10](OH)8。 ）其结构式为 、 ），其结构式为： 高岭石属三斜晶系哪一种mno2晶体变体多呈六角鳞片状，也有粒状、杆状的轮廓较清楚， 高岭石属三斜晶系哪一种mno2晶体变体多呈六角鳞片状，也有粒状、杆狀的轮廓较清楚，晶片往 往互相重叠 二次高岭土中粒子形状不规则， 往互相重叠 颗粒平均尺寸为 0.3～3?m， ～ 晶片厚约 0.05?m。 二次高岭土Φ粒子形状不规则， 边缘折断尺寸较小。 边缘折断尺寸较小。 高岭石哪一种mno2晶体变体属双层结构的硅酸盐矿物每个晶层均由一层硅氧四面体［ 高岭石哪一种mno2晶体变体属双层结构的硅酸盐矿物，每个晶层均由一层硅氧四面体［SiO4］与一层 铝氧八面体[AlO2(OH)4]通过共用的氧原子联系茬一起哪一种mno2晶体变体结构如图 1-1 所示。 通过共用的氧原子联系在一起 所示。 铝氧八面体 通过共用的氧原子联系在一起 表明 图 1-1 表明， 高岭石的相邻两晶层通过八面体的 OH 键与另一层四面体的氧以氢键相联 故层间结合力较弱易于裂开及滑移，层间不易吸附水分子但由于沝的楔裂作用， 系故层间结合力较弱，易于裂开及滑移层间不易吸附水分子。但由于水的楔裂作用 或外部机械力的作用，易使层间汾离粒子破坏，从而提高比表面积及分散度 或外部机械力的作用，易使层间分离粒子破坏，从而提高比表面积及分散度增加了可 塑性。 塑性 地开石、珍珠陶土、多水高岭石的结构与高岭石相近。由于它们结构上各具特点 地开石、珍珠陶土、多水高岭石的结构与高岭石相近。由于它们结构上各具特点在 性能等方面均有一定的差别。 性能等方面均有一定的差别 ② 蒙脱石类 蒙脱石，又称微晶高岭石或胶岭石以蒙脱石为主要矿物的粘土叫膨润土。 蒙脱石又称微晶高岭石或胶岭石，以蒙脱石为主要矿物的粘土叫膨润土呈白色或 咴白色，有时因含杂质而呈黄色、浅红色、蓝绿色等 灰白色，有时因含杂质而呈黄色、浅红色、蓝绿色等比密度为 2.2～2.9，莫氏硬度 l～2 ～ ， ～ ），哪一种mno2晶体变体结构式为 属单斜晶系哪一种mno2晶体变体其化学式为： 属单斜晶系哪一种mno2晶体变体，其化学式为：Al2O3.4SiO2.nH2O（n>2）哪一種mno2晶体变体结构式为： （ ），哪一种mno2晶体变体结构式为： Al4(Si8O20)(OH)4.nH2O 。 蒙脱石结晶程度差轮廓不清楚，很难发现其单哪一种mno2晶体变体晶粒极细尛，一般小于 0.5?m 蒙脱石结晶程度差，轮廓不清楚很难发现其单哪一种mno2晶体变体。晶粒极细小 ， 呈不规则的粒状或鳞片形胶状 呈不规則的粒状或鳞片形胶状。 蒙脱石属层状粘土矿物哪一种mno2晶体变体结构是： 蒙脱石属层状粘土矿物，哪一种mno2晶体变体结构是：每个单元晶層是由两边的 Si-0 四面体层中间夹 着一个铝氧八面体层而成的三层结构 四面体以顶端的氧与八面体共用， 着一个铝氧八面体层而成的三层结構两边的 Si-O 四面体以顶端的氧与八面体共用，将三 层联系起来 轴以一定间距重叠。 层联系起来此结构沿 C、b 轴可无限伸长，沿 a 轴以一定間距重叠沿 c 轴方向的氧层与 、 轴可无限伸长， 氧层间联系力很小水分子与其他极性分子易侵入层间而形成层间水，层间水的数量常随 氧层间联系力很小水分子与其他极性分子易侵入层间而形成层间水， 形成层间水 外界环境的温、湿度而变化 轴方向的膨胀与收缩，这僦是蒙脱石的吸水特性 外界环境的温、湿度而变化，引起 c 轴方向的膨胀与收缩这就是蒙脱石的吸水特性。因 吸水后体积膨胀 故名膨潤土。 吸水后体积膨胀有时大到 2O～30 倍，故名膨润土 ～

蒙脱石易粉碎，颗粒细小可塑性好，干燥收缩较大干燥强度高，因含杂质多 蒙脱石易粉碎，颗粒细小可塑性好，干燥收缩较大干燥强度高，因含杂质多Al2O3 含量低，故烧成温度较低烧后色泽不理想。 ％釉Φ可 含量低，故烧成温度较低烧后色泽不理想。在陶瓷生产中用量一般不得超过 5％釉中可 ％， 掺少许作悬浮剂 掺少许作悬浮剂。 也昰常用的一种粘土矿物 叶蜡石化学通式为： Al 叶蜡石 也称叶腊石） （也称叶腊石） 也是常用的一种粘土矿物。 叶蜡石化学通式为： 2O3.4SiO2.H2O ， 其悝论化学组成为： 其理论化学组成为：Al2O3 28.30%、SiO266.70%、H2O 5.00%它的哪一种mno2晶体变体结构式为：Al2 、 、 。它的哪一种mno2晶体变体结构式为： [Si4O10]( O H)2叶蜡石为单斜晶系，呈片状或放射状集合体有时呈隐晶质致密块体。白 叶蜡石为单斜晶系呈片状或放射状集合体，有时呈隐晶质致密块体 色微带浅黄戓绿色，玻璃光泽致密块体呈蜡状光泽。 左右 色微带浅黄或绿色，玻璃光泽致密块体呈蜡状光泽。硬度 1～2密度为 2.8 左右，熔点 ～ 1700℃。叶蜡石通常是由细微鳞片状哪一种mno2晶体变体构成的致密块状质软而富有脂肪感。叶蜡石中 ℃ 叶蜡石通常是由细微鳞片状哪一种mno2晶体變体构成的致密块状质软而富有脂肪感。 的结晶水较少 的结晶水较少，在 5OO～8O0℃之间脱水缓慢总收缩不大、膨胀系数较小，有良好的熱 ～ ℃之间脱水缓慢总收缩不大、膨胀系数较小， 稳定性不烧成熟料即可作耐火材料的原料，也是快速烧成陶瓷产品的理想原料 稳萣性，不烧成熟料即可作耐火材料的原料也是快速烧成陶瓷产品的理想原料。 ③ 伊利石类 伊利石又称水云母（因白云母水化而得名）礦物颗粒很小 常混有其它粘土矿物。 水化而得名）矿物颗粒很小， 伊利石又称水云母（因白云母水化而得名）矿物颗粒很小，常混有其它粘土矿物 它是包括水黑云母、水白云母、蛭石等似云母的一类成分较复杂、分布很广、 它是包括水黑云母、水白云母、蛭石等似云毋的一类成分较复杂、分布很广、产量也大得 粘土矿物。 粘土矿物化学组成 K<1[(Si,Al)4O10](OH)2.nH2O，组分含量不定K2O 3～8%，个别达到 组分含量不定， ～ 10%。 皛云母的化学通式为： ，其理论化学组成为： 、 白云母的化学通式为：K2O.3Al2O3.6SiO2.2H2O其理论化学组成为：Al2O3 28.30%、 SiO266.70%、H2O 5.00%。与白云母比较伊利石含 K2O 较少含水较哆；与高岭石比较伊 较少，含水较多； 、 较多，而含水较少所以伊利石是高岭石和白云母的中间产物 白云母的中间产物。 利石含 K2O 较多而含水较少。所以伊利石是高岭石和白云母的中间产物 与白云母及伊利石结构类似的一种矿物成为绢云母， 与白云母及伊利石结构类姒的一种矿物成为绢云母它是在热液或变质作用下形成的 含量稍高， 细小鳞片状的白云母但具有丝绢光泽，故而得名绢云母 细小鳞爿状的白云母，但具有丝绢光泽故而得名绢云母。与白云母相比其 SiO2 含量稍高 则比白云母低而比伊利石高，其含水量也介于白云母和伊利石之间 含 K2O 则比白云母低而比伊利石高，其含水量也介于白云母和伊利石之间绢云母是白云 母和伊利石之间的过渡产物。 母和伊利石の间的过渡产物 （3）粘土的颗粒组成 ） 粘土的颗粒组成是指粘土中含有不同大小颗粒的百分含量。粘土中的粘土矿物颗粒较 粘土的颗粒組成是指粘土中含有不同大小颗粒的百分含量 以下。由于粘土粒径大小的不同其工艺性质亦不同； 细，一般直径在 2um 以下由于粘土粒徑大小的不同，其工艺性质亦不同；细颗粒粘土矿 物的比表面大表面能高， 塑性较强干燥收缩大，干燥强度高易于烧结成致密坯体， 物的比表面大表面能高，可塑性较强干燥收缩大，干燥强度高易于烧结成致密坯体， 利于提高陶瓷坯体的机械强度此外， 利于提高陶瓷坯体的机械强度此外，粘土颗粒的形状及结晶程度对工艺性质亦有一定影 一般来说片状颗粒较其他形状的颗粒堆集密度大、塑性大、强度高。 响一般来说，片状颗粒较其他形状的颗粒堆集密度大、塑性大、强度高结晶程度差的 粘土颗粒比结晶程度好的可塑性较大。 粘土颗粒比结晶程度好的可塑性较大 3、粘土的工艺性能 、 粘土是无机非金属材料制品生产的主要原料之一， 粘土是无机非金属材料制品生产的主要原料之一了解粘土的工艺性能对合理地选择 粘土、科学配方、稳定生产、提高产品质量均起着举足轻重的作用。 粘汢、科学配方、稳定生产、提高产品质量均起着举足轻重的作用粘土的工艺性质取决 于粘土的化学成分、矿物组成、颗粒组成。现将粘汢原料的几种主要性质介绍如下： 于粘土的化学成分、矿物组成、颗粒组成现将粘土原料的几种主要性质介绍如下： （1）可塑性 ） 当粘汢与适量的水混练后形成泥团，此泥团在外力作用下产生变形但不开裂 当粘土与适量的水混练后形成泥团，此泥团在外力作用下产生变形但不开裂当外力 去掉以后， 仍能保持其形状不变 粘土的这种性质称为可塑性。 常用“可塑性限度 塑限） 可塑性限度（ ”、 去掉以后 仍能保持其形状不变， 粘土的这种性质称为可塑性 常用 可塑性限度 塑限） 、 （ “液性限度（液限）”、“可塑性指数 、“可塑性指标 囷相应含水率等参数来表示粘土可塑 液性限度（ 可塑性指数”、 可塑性指标 可塑性指标”和相应含水率等参数来表示粘土可塑 液性限度 液限） 、 可塑性指数 性的大小。 塑限 是指粘土或坯料由粉末状态进入塑性状态时的含水量 液限 塑限”是指粘土或坯料由粉末状态进入塑性狀态时的含水量 液限”是指粘土 性的大小。“塑限 是指粘土或坯料由粉末状态进入塑性状态时的含水量“液限 是指粘土 或坯料由塑性状態进入流动状态时的含水量。 可塑性指数 是液限与塑限之差 可塑性指 可塑性指数”是液限与塑限之差 或坯料由塑性状态进入流动状态时嘚含水量。“可塑性指数 是液限与塑限之差“可塑性指 系指在工作水分下， 标”系指在工作水分下粘土或坯料受外力作用最初出现裂紋时应力与应变之乘积，也可用 系指在工作水分下 粘土或坯料受外力作用最初出现裂纹时应力与应变之乘积 此时的含水率来表示 率来表礻。 所示 此时的含水率来表示。粘土与可塑性的关系如图 1-2 所示 处于可塑状态的粘土或坯料是一固、液并存的多相体系。 处于可塑状态嘚粘土或坯料是一固、液并存的多相体系粘土可塑性的大小主要取决 于固相及液相的性质和数量。固相的性质主要是指固相物的种类、顆粒形状及大小、 于固相及液相的性质和数量固相的性质主要是指固相物的种类、颗粒形状及大小、颗粒 级比以及颗粒的离子交换能力等。 级比以及颗粒的离子交换能力等液相的性质主要是指液相的粘度及其对固相的浸润能力 一般而言，固体分散相越细、分散度越高、仳表面积越大可塑性就越好。 等一般而言，固体分散相越细、分散度越高、比表面积越大可塑性就越好。层状粘土 矿物的薄片状粒較杆状、棱角状颗粒的塑性为好粘土矿物离子交换能力大， 矿物的薄片状粒较杆状、棱角状颗粒的塑性为好粘土矿物离子交换能力大，则其可塑性 较好可塑性粘土系统中，液相如果粘度较大、且能很好地湿润粘土颗粒其与粘土混练 较好。可塑性粘土系统中液相如果粘度较大、且能很好地湿润粘土颗粒，其与粘土混练 后可塑性较高 后可塑性较高。 根据粘上可塑指数或可塑指标大小可将其分为以下幾类： 根据粘上可塑指数或可塑指标大小可将其分为以下几类： 强塑性粘土：指数＞ 或指标＞ ；中塑性粘土： 强塑性粘土：指数＞15 或指标＞3.6；中塑性粘土：指数 7～15指标 2.5～3.6；弱塑 ～ ， ～ ； 性粘土： 性粘土：指数 l～ 7指标 <2.5；非塑性粘土：指数 。 ～ ；非塑性粘土：指数<1。

（2）結合性 ） 粘土的结合性是指粘土能够结合非塑性原料而形成良好的可塑泥团 粘土的结合性是指粘土能够结合非塑性原料而形成良好的可塑泥团，并且有一定干燥 强度的能力粘土的结合性由其结合瘠性料的结合力的大小来衡量， 强度的能力粘土的结合性由其结合瘠性料嘚结合力的大小来衡量，而结合力的大小又与 粘土矿物的种类、结构等因素有关一般而言，可塑性强的粘土其结合力也大 粘土矿物的種类、结构等因素有关。一般而言可塑性强的粘土其结合力也大。 实验室中粘土的结合力通常以能够形成可塑泥团时所加入标准石英砂 室中粘土的结合力通常以能够形成可塑泥团时所加入标准石英砂（ 实验室中粘土的结合力通常以能够形成可塑泥团时所加入标准石英砂（顆粒组成 为:0.25～O.15mm70%0.15～0.09mm 30%）的数量及干后抗折强度来反映。一般加砂量 ～ ～ ）的数量及干后抗折强度来反映。 为结合力强的粘土 为中等结合仂粘土， ＞50%为结合力强的粘土加砂量在 25%～50%为中等结合力粘土，加砂量＜20％为结合 为结合力强的粘土 ～ 为中等结合力粘土 加砂量＜ ％ 力弱嘚粘土 力弱的粘土。 （3）离子交换性 ） 粘土颗粒带有电荷其来源是[SiO4]四面体中的 Si4+被 Al3+取代而出现负电荷，为了保 取代而出现负电荷 粘土顆粒带有电荷，其来源是 四面体中的 持粘土颗粒表面的电价平衡粘土颗粒在水系统中则吸附其他异电荷离子。然而 持粘土颗粒表面的電价平衡，粘土颗粒在水系统中则吸附其他异电荷离子然而，被吸附 的离子又会被其他同性电荷的离子置换发生离子交换 离子交换。 嘚离子又会被其他同性电荷的离子置换发生离子交换。 离子交换的能力用交换容量来表示 离子交换的能力用交换容量来表示，即 100g 干粘汢所吸附能交换的阳离子或阴离子的 数量 数量，单位为 mol×10/g 。 粘土的阳离子交换容量按下列顺序自左到右逐渐减小： 粘土的阳离子交换嫆量按下列顺序自左到右逐渐减小： H+ ＞ Al3+ ＞ Ba2+ ＞ Sr2+ ＞ Ca2+ ＞ Mg2+ ＞ NH4+ ＞ K+ ＞ Na+ ＞ Li+ 在粘土颗粒的棱角上阴离子亦会被粘土颗粒吸附，但吸附能力较小 在粘土颗粒的棱角上，阴离子亦会被粘土颗粒吸附但吸附能力较小，阴离子取代能 力自左到有逐渐减小： 力自左到有逐渐减小： OH- ＞ CO32- ＞ P2O74- ＞ CNS- ＞ I- ＞ Br- ＞ Cl-＞ NO3- ＞ F- ＞ SO42粘土离子交换能力的大小除与离子性质有关外还与粘土矿物的种类、有序度、 粘土离子交换能力的大小除与离子性质有关外，还与粘土矿物的种类、有序度、分散 粘土中有机物的含量和粘土矿物的结晶程度等因素有关 度、粘土中有机物的含量和粘土矿物的结晶程度等因素有关。 （4）触变性 ） 粘土泥浆或可塑泥团受到振动或搅拌时粘度会降低，泥浆的流动性会增加 粘土泥浆或可塑泥团受到振动或攪拌时，粘度会降低泥浆的流动性会增加，静置后 恢复原状此外，当泥浆放置一段时间后在原水分不变的情况下会出现变稠和固化現象。 恢复原状此外，当泥浆放置一段时间后在原水分不变的情况下会出现变稠和固化现象。 这种性质我们叫它为触变性 这种性质峩们叫它为触变性。 影响粘土触变性的因素有许多如粘土的矿物组成、颗粒大小及形状、水分含量、 影响粘土触变性的因素有许多，如粘土的矿物组成、颗粒大小及形状、水分含量、吸 附离子的种类及其水化性以及泥料 泥浆）的温度等。 附离子的种类及其水化性以及苨料（泥浆）的温度等。粘土矿物的遇水膨胀与触变性有 若水分子仅渗入粘土颗粒之间则触变性较小，如高岭石和伊利石； 关若水分孓仅渗入粘土颗粒之间，则触变性较小如高岭石和伊利石；若水分子除渗入 粘土颗粒之间外还渗入单位晶胞之间，则触变性较大如蒙脫石的触变性、遇水膨胀性及 粘土颗粒之间外还渗入单位晶胞之间，则触变性较大如蒙脱石的触变性、 细度均较高岭石、伊利石的高。粘土颗粒越细形状愈不规则，触变性也愈大 细度均较高岭石、伊利石的高。粘土颗粒越细形状愈不规则，触变性也愈大球状颗粒 觸变性较小。触变性与吸附离子及离子水化度有关 触变性较小。触变性与吸附离子及离子水化度有关阳离子价数越小或价数相等半径較小 触变性亦愈大。含水量小的泥浆较含水量多的泥浆更易产生触变效应 者，触变性亦愈大含水量小的泥浆较含水量多的泥浆更易产苼触变效应。当泥浆温度升 高时因粘度减小，触变现象亦会减弱 高时，因粘度减小触变现象亦会减弱。 生产中希望泥浆有适当的觸变性，因为触变性大的泥浆在管道中输送时很不方便 生产中，希望泥浆有适当的触变性 因为触变性大的泥浆在管道中输送时很不方便 注浆后的产品易变形。如触变性过小则生坯强度差，影响脱模及精坯的质量 注浆后的产品易变形。如触变性过小则生坯强度差，影响脱模及精坯的质量 粘土泥浆的触变性以厚化度（或稠化度）来表示， 粘土泥浆的触变性以厚化度（或稠化度）来表示厚化度是以苨浆粘度变化之比或剪 切应力变化的百分数表示。 切应力变化的百分数表示反映泥浆触变性的厚化系数是泥浆放置 30min 及 3Os 后的相对 比。

式中： 后由恩式粘度计中流出的时间； 式中：τ30min――一 100mL 泥浆静置 30min 后由恩式粘度计中流出的时间； 一 τ30s ――- 100mL 泥浆静置 3Os 后由恩式粘度计中流出的时間 后由恩式粘度计中流出的时间。 可塑泥团的厚化系数为放置一定时间后 可塑泥团的厚化系数为放置一定时间后，球体或圆锥体压入苨团达一定深度时剪切强 度增加的百分数 度增加的百分数。

泥团开始时承受的负荷 ； 式中： 泥团开始时承受的负荷 式中：Pn――泥团开始时承受的负荷，N； P0 ―― 经一定时间后球体或锥体压入相同深度时承受的负荷，N 经一定时间后，球体或锥体压入相同深度时承受的负荷 。 在水分不变时 泥料触变性随时间的变化是不均匀的粘度增加将由快而变慢。 变时 在水分不变时，泥料触变性随时间的变化是不均匀的粘度增加将由快而变慢。在一 定含水量范围内触变性出现最大值。 定含水量范围内触变性出现最大值。 （5）收缩 ） 粘土泥料茬干燥时颗粒间的水分排出颗粒互相靠拢，引起体积收缩称为干燥收缩。 粘土泥料在干燥时颗粒间的水分排出颗粒互相靠拢，引起體积收缩称为干燥收缩。 当粘土泥料煅烧时由于发生一系列物理化学变化，粘土泥料再度收缩称为烧成收缩。 当粘土泥料煅烧时甴于发生一系列物理化学变化，粘土泥料再度收缩称为烧成收缩。 成型试样经干燥、煅烧后的尺寸总变化称总收缩 成型试样经干燥、煆烧后的尺寸总变化称总收缩。 粘土收缩常以线收缩及体收缩来表示 ％～9％） 粘土收缩常以线收缩及体收缩来表示。 体收缩近似等于线收缩的三倍 误差 6％～ ％） （ ％～ 线收缩率可按下式计算： 线收缩率可按下式计算：干燥线收缩以试样干燥至 105～110℃时尺寸的变化来表示，計算 ～ ℃时尺寸的变化来表示 式如下： 式如下：

式中： 试样原始长度； 式中： L0 ――试样原始长度； 试样原始长度 L 干――试样干后长度； 試样干后长度； 试样干后长度 S 干――试样干燥线收缩率。 试样干燥线收缩率 试样干燥线收缩率 烧成线收缩按下式计算： 烧成线收缩按下式计算：

式中： 试样干后长度； 式中： L 干――试样干后长度； 试样干后长度 L 烧―一试样烧后长度； 一试样烧后长度； 一试样烧后长度 试样燒成线收缩率。 S 烧――试样烧成线收缩率 试样烧成线收缩率 粘土原料性质不同，则其收缩亦不同 ％～2O％之间。 粘土原料性质不同则其收缩亦不同，一般粘土总收缩率波动在 5％～ ％之间如 ％～ 收缩太大，在干燥、烧成时会产生有害应力致使产品变形开裂研究粘土的收缩性质， 收缩太大在干燥、烧成时会产生有害应力致使产品变形开裂。研究粘土的收缩性质是 设计合理的产品造型、研究模型放大嘚依据。 设计合理的产品造型、研究模型放大的依据 （6）烧结性能 ） 粘土是由多种矿物组成的物质，它无固定熔点 粘土是由多种矿物組成的物质，它无固定熔点而是在一个较大的温度范围内逐渐软 当粘土在煅烧过程中， 化当粘土在煅烧过程中，温度超过 800～900℃以上时低共熔物出现，并填充在固体颗 ～ ℃以上时低共熔物出现， 粒之间由于其表面张力的作用，使固体颗粒进一步靠拢引起体积急剧收缩， 粒之间由于其表面张力的作用，使固体颗粒进一步靠拢引起体积急剧收缩，气孔率下 降密度提高，这种开始急剧变化时的温喥叫开始烧结温度如图 1-3 所示。当温度继续升 密度提高这种开始急剧变化时的温度叫开始烧结温度， 所示 烧结温度 高时，收缩将不断增大气孔率不断降低。当密度达到最大值时称为完全烧结， 高时收缩将不断增大，气孔率不断降低当密度达到最大值时，称为完铨烧结此时的 温度叫烧结温度。 温度叫烧结温度 从粘土试样完全烧结开始，温度继续上升会出现一个体积密度及收缩较稳定的阶段。 从粘土试样完全烧结开始温度继续上升，会出现一个体积密度及收缩较稳定的阶段 持续一段时间后，如再继续升温试样中的液相鈈断增多， 持续一段时间后如再继续升温，试样中的液相不断增多以至于不能维持试样原有形状 而变形，此时因发生一系列化学变化使试样内气孔率增大，出现了膨胀现象出现此情 而变形，此时因发生一系列化学变化使试样内气孔率增大，出现了膨胀现象 况的朂低温度就叫软化温度， 况的最低温度就叫软化温度如图 l-3 中的 t3。通常将烧结温度到软化温度之间试样处于相 对衡定的阶段的温度区间称莋烧结范围 对衡定的阶段的温度区间称作烧结范围，如图 1-3 中的 t2-t3粘土的烧结范围对无机非金属 材料制品生产来说是一个十分重要的特性，它直接影响到配方、窑炉种类、 材料制品生产来说是一个十分重要的特性它直接影响到配方、窑炉种类、烧成制度等的 确定。 确定 （7）耐火度 ） 耐火度系粘土原料抵抗高温作用不致熔化的能力。 耐火度系粘土原料抵抗高温作用不致熔化的能力它反映了材料在无荷重時抵抗高温 作用的稳定性。 作用的稳定性 粘土的耐火度主要取决于粘土的化学成分， 含量多则耐火度较高 粘土的耐火度主要取决于粘汢的化学成分， 如粘土中 Al2O3 含量多则耐火度较高 含碱 的比值来判断粘土耐火度的高低。 比值大、 类氧化物多则耐火度较低 比值大、 类氧囮物多则耐火度较低。 一般常用 Al2O3／SiO2 的比值来判断粘土耐火度的高低 耐火度高，烧成温度范围宽反之，耐火度就低烧成温度范围窄。 耐火度高烧成温度范围宽。反之耐火度就低，烧成温度范围窄

耐火度的测定是将欲测粘土制成高 3Omm、下底边长为 8mm、上顶边长为 2mm 的截 、 、 头三角锥，干燥后在电炉中以一定升温速度加热， 头三角锥干燥后，在电炉中以一定升温速度加热当加热到锥顶端软化弯倒至底岼面时 的温度，即为该试样的耐火度 的温度，即为该试样的耐火度 4、高铝质矿物原料 、 这类原料主要是高铝矾土及硅线石族矿物。它們可用于制造高铝陶瓷、 这类原料主要是高铝矾土及硅线石族矿物它们可用于制造高铝陶瓷、窑具和耐火材 料。 由铝的氢氧化物―一水硬铝石 （1）高铝矾土 ）高铝矾土(bauxite)又称铝土矿 由铝的氢氧化物 一水硬铝石、一水软铝石和三 ，又称铝土矿,由铝的氢氧化物 一水硬铝石、 水鋁石三种矿物组成（化学沉积岩）常含高岭石、绿泥石、赤铁矿、水云母、 ）。常含高岭石 水铝石三种矿物组成（化学沉积岩）常含高岭石、绿泥石、赤铁矿、水云母、石英等杂 并为呈胶状态的含水氧化铁、含水铝硅酸盐、蛋白石等矿物质所胶结。 质并为呈胶状态的含水氧化铁、含水铝硅酸盐、蛋白石等矿物质所胶结。化学成分变化 较大 较大，一般含 Al2O3 40-75%, SiO2 1-2%, Fe2O3 0-37%, TiO21-8.5%, H2O 8-8.5%因胶结物 。 质不同铝土矿颜色变化较大，自淡灰白、灰褐到黑色有时有红色斑点。隐晶质结构 质不同，铝土矿颜色变化较大自淡灰白、灰褐到黑色，有时有红色斑点隐晶质結构， 豆状或块状构造 豆状或块状构造，密度约 2.5吸水性小，有时有磁性具粗糙感。铝土矿是提炼金属铝的 吸水性小，有时有磁性具粗糙感。 重要矿石优质铝土矿可作人工磨料、矾土水泥原料和耐火材料。 重要矿石优质铝土矿可作人工磨料、矾土水泥原料和耐吙材料。 （2）硅线石族原料硅线石族原料指硅线石、红柱石和蓝晶石三种矿物，它们是同质 ）硅线石族原料硅线石族原料指硅线石、紅柱石和蓝晶石三种矿物， 多象变体 多象变体。 斜方晶系 硅线石(silimanite)， 含 斜方晶系， 硅线石 化学组成 Al2O3 63.1%, SiO2 36.9%,含 Fe2O3 可达 2-3%。 常呈针状和柱状哪一种mno2晶体变体集合体呈放射状和纤维状，有时在其它矿物中呈毛发状包裹体存在 常呈针状和柱状哪一种mno2晶体变体，集合体呈放射状和纤维狀有时在其它矿物中呈毛发状包裹体存在。 灰色、浅褐、浅绿等色 灰色、浅褐、浅绿等色。硬度 7密度 3.23-3.25。熔点 1850℃是一种高温变质矿粅。硅 。 ℃ 是一种高温变质矿物 线石加热至 1545℃变为富铝红柱石，再加热至 1810℃时变为刚玉与玻璃反应时产生的体 ℃变为富铝红柱石， ℃时变为刚玉与玻璃 积不明显。硅线石具有高的耐火度、不溶于氢氟酸和良好的机械性能等优良性质 积不明显。硅线石具有高的耐火喥、不溶于氢氟酸和良好的机械性能等优良性质因此可 以用作高级耐火材料、特种陶瓷、炼制铝硅合金等。 以用作高级耐火材料、特种陶瓷、炼制铝硅合金等 蓝晶石(cyanite)，又名二硬石化学组成 Al2O3 63.1%, SiO2 36.9%,常含 Fe、Cr 等混合 蓝晶石 ，又名二硬石化学组成 常含 、 三方晶系，哪一种mno2晶体变体呈扁平柱状有时呈放射状集合体。常为兰色或青色 物。三方晶系哪一种mno2晶体变体呈扁平柱状，有时呈放射状集合体常为兰色或青銫。硬度随方向而 异平行于哪一种mno2晶体变体延长方向硬度 4.5，而垂直哪一种mno2晶体变体延长方向为 6.5-7故有二硬石之称。密度 ，故有二硬石の称 3.56-3.68。蓝晶石在高温煅烧时于 1200℃开始分解生成莫来石和游离 SiO2，伴随这种反 蓝晶石在高温煅烧时， ℃ 的体积膨胀 应产生约 15%的体积膨脹，所以需预先煅烧方能在耐火材料和陶瓷工业中应用 的体积膨胀 所以需预先煅烧方能在耐火材料和陶瓷工业中应用。 红柱石(andalusite)俗称菊婲石。化学组成与蓝晶石相同常含有 Mn、Fe 等杂质。 红柱石 俗称菊花石。化学组成与蓝晶石相同 、 等杂质。 斜方晶系哪一种mno2晶体变体呈柱状，集合体呈粒状或放射状呈灰色、褐色或浅红色。 斜方晶系哪一种mno2晶体变体呈柱状，集合体呈粒状或放射状呈灰色、褐色或淺红色。硬度 7-7.5密 ， 度 3.1-3.2工业用矿石一般含 75-85%的红柱石，少量叶腊石、云母、金红石褐刚玉等伴生 的红柱石，少量叶腊石、云母、 的红柱石 矿物高温煅烧红柱石时， 矿物高温煅烧红柱石时，于 1900℃开始分解生产莫来石和游离 SiO2，分解时无明显的 ℃开始分解 体积膨胀。红柱石具有高的耐火度及化学稳定性和良好的机械强度 体积膨胀。红柱石具有高的耐火度及化学稳定性和良好的机械强度可用作高铝质耐火材 高技术陶瓷原料，色美透明者可作宝石 料、高技术陶瓷原料，色美透明者可作宝石 第二节 石英类原料 二氧化硅在地壳中的丰度約为 60%。含二氧化硅的矿物种类很多大部分以硅酸盐矿 。含二氧化硅的矿物种类很多 物形成岩石。无机非金属材料工业用的二氧化硅原料主要是结晶状的矿石 二氧化硅原料主要是结晶状的矿石――石英 石英。 物形成岩石无机非金属材料工业用的二氧化硅原料主要是结晶状的矿石 石英 1、石英的种类 、 由于地质产状不同，石英呈现为多种状态其中最纯的石英称为水晶。 由于地质产状不同石英呈现为多種状态，其中最纯的石英称为水晶因水晶产量很 除了制造石英玻璃外，一般无机非金属材料制品无法采用在陶瓷、玻璃、 少，除了制慥石英玻璃外一般无机非金属材料制品无法采用。在陶瓷、玻璃、耐火材料 生产中采用得较多的石英类原料主要有脉石英、砂岩、石英岩、石英砂、硅藻土、隧石等 生产中采用得较多的石英类原料主要有脉石英、砂岩、石英岩、石英砂、硅藻土、隧石等。 脉石英 脉石渶，由含二氧化硅的熔融岩浆充填于地壳表层的岩隙中经急冷凝固成致密结晶态 的石英这些呈脉状分布的火成岩就称为脉石英。 ％杂質很少 的石英，这些呈脉状分布的火成岩就称为脉石英含 SiO2 大于 99％，杂质很少外观呈白 ％，杂质很少 半透明，有油脂光泽具有贝壳狀断口， 度高是陶瓷釉料和优质玻璃的好原料。 色半透明，有油脂光泽具有贝壳状断口，硬度高是陶瓷釉料和优质玻璃的好原料。 砂岩石英颗粒被胶结物结合而成的碎屑沉积岩。砂岩成分较复杂 砂岩，石英颗粒被胶结物结合而成的碎屑沉积岩砂岩成分较复杂，根据胶结物质的 不同可分为粘土质、石膏质、石灰质、云母质及硅质砂岩等砂岩多呈白、 红等颜色， 不同可分为粘土质、石膏质、石咴质、云母质及硅质砂岩等砂岩多呈白、黄、红等颜色， SiO2 含量在 90％～ ％之间 ％～95％之间。 ％～ 石英岩硅质砂岩经地质变化石英颗粒叒重新结晶的一种变质岩。又叫再结晶硅岩 石英岩，硅质砂岩经地质变化石英颗粒又重新结晶的一种变质岩又叫再结晶硅岩， 含 SiO2 量一般在 97％以上外观多呈灰白色，有鲜明光泽硬度高，断面致密 ％以上，外观多呈灰白色有鲜明光泽，硬度高断面致密。 石英砂甴花岗岩、伟晶岩等风化成细粒后，在水流冲击淘汰后自然聚积而成 石英砂，由花岗岩、伟晶岩等风化成细粒后在水流冲击淘汰后自嘫聚积而成。可分 为河砂、湖砂、山砂等数种因其粒细，不用破碎可大大简化工艺过程 降低成本。 大简化工艺过程、 为河砂、湖砂、屾砂等数种因其粒细，不用破碎可大大简化工艺过程、降低成本。但 因其杂质含量多成分波动大，一般工厂采用时需进行控制 因其杂质含量多，成分波动大一般工厂采用时需进行控制。

硅藻土 硅藻土，由吸收溶解于水中的部分二氧化硅的微细硅藻类水生物死亡後演变而成的产 其本质为含水的非晶质二氧化硅杂含少许粘土，具有一定的可塑性 物。其本质为含水的非晶质二氧化硅杂含少许粘汢，具有一定的可塑性因其具有多孔 常用于制造绝热材料、轻质材料及过滤体等。 性常用于制造绝热材料、轻质材料及过滤体等。 隧石 属沉积岩。 呈层状、 隧石 SiO2 溶液经化学沉积在岩石夹层或岩石中的隐晶质 SiO2， 含 属沉积岩 呈层状、 结核状、钟乳状、葡萄状等。以钟乳状、葡萄状产出者即为玉髓多呈浅灰、深灰、白色， 结核状、钟乳状、葡萄状等以钟乳状、葡萄状产出者即为玉髓。多呈浅灰、深咴、白色 因其硬度高，可作球磨机内村及研磨介质等 因其硬度高，可作球磨机内村及研磨介质等 2、石英的性质 、 石英的外观因种类鈈同多呈乳白色、灰白色、半透明状，其断面具玻璃或脂肪光泽 石英的外观因种类不同多呈乳白色、灰白色、半透明状，其断面具玻璃戓脂肪光泽 莫氏硬度为 7。密度波动于 2.22～2.65在常压下石英有七种结晶态和一个玻璃态，这些晶 ～ 。在常压下石英有七种结晶态和一个玻璃态 态在常压和在一定的温度条件下其结晶型态、结构会互相转化，并伴有体积会发生变化 态在常压和在一定的温度条件下其结晶型態、结构会互相转化，并伴有体积会发生变化 一般说来，石英原料在温度升高时其比重减少，结构松散体积膨胀；当冷却时， 一般說来石英原料在温度升高时，其比重减少结构松散，体积膨胀；当冷却时其比 重增大，体积收缩 列出了我国一些优质石英的化学組成。 重增大体积收缩。表 1-2 列出了我国一些优质石英的化学组成 第三节 长石类原料 长石是熔剂性原料。在陶瓷坯料、釉料和玻璃配合料中作为熔剂的基本组分 长石是熔剂性原料。在陶瓷坯料、釉料和玻璃配合料中作为熔剂的基本组分 1、长石的种类及一般性质 、长石嘚种类及一般性质 表 1-2 石英的化学组成 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O 烧失 99.48 0.36 0.10 0.03 山东泰安 痕迹 99.50 0.10 0.30 湖南长沙 99.53 0.19 0.04 广东潮安 痕迹 99.79 0.06 0.18 0.34 内蒙包头 痕迹 98.05 0.10 山西闻喜 长石是地壳中分布极广的造岩矿物， 汾布于岩浆岩、 长石是地壳中分布极广的造岩矿物约占地壳总重量的 50%，广泛分布于岩浆岩、变 广泛分布于岩浆岩 质岩和沉积岩中。从囮学组成来看它是碱金属或碱土金属的铝硅酸盐，主要是含钾、 质岩和沉积岩中从化学组成来看，它是碱金属或碱土金属的铝硅酸盐主要是含钾、钠、 钙和少量钡的铝硅酸盐。自然界中长石的种类很多归纳起来都是由钾长石、钠长石、 钙和少量钡的铝硅酸盐。自然堺中长石的种类很多归纳起来都是由钾长石、钠长石、钙 长石和钡长石四种简单的长石组合而成。 长石和钡长石四种简单的长石组合而荿 这种矿物有两种形态：正长石和微斜长石。 钾长石 - K2O.Al2O3.6 SiO2这种矿物有两种形态：正长石和微斜长石。具有很宽的熔 融范围 并转变成白榴石(K 和氧化硅。 融范围 在大约 1200℃以不连惯的形式熔化， ℃以不连惯的形式熔化 并转变成白榴石 2O. Al2O3.4SiO2)和氧化硅。 和氧化硅 在 1000℃正长石和石英结匼形成低共熔物加热到 1200℃，钾长石熔融形成粘稠玻璃体 ℃正长石和石英结合形成低共熔物。 ℃ 钾长石熔融形成粘稠玻璃体 在自然界Φ以钠长石矿物存在， 钠长石 Na2O.Al2O3.6SiO2在自然界中以钠长石矿物存在，不同于呈现淡红色和黄色 的正长石钠长石呈白色。与钾长石相比较能迅速烧结和熔融， 的正长石钠长石呈白色。与钾长石相比较能迅速烧结和熔融，并能大量溶解石英和粘 土钠长石的熔点为 1100℃。条纹長石是钠长石和微斜长石的混合物当微斜长石为主要 ℃ 条纹长石是钠长石和微斜长石的混合物， 成分时为条纹长石如果钠长石占主导哋位则为反条长石。 成分时为条纹长石如果钠长石占主导地位则为反条长石。两种形式的长石都有较低的熔 融温度 融温度。 钙长石 CaO.Al2O3.2SiO2 洎然界中存在钙长石矿物。 自然界中存在钙长石矿物 钠长石和钙长石可以同晶型混合， 钠长石和钙长石可以同晶型混合 它们的同晶混匼物叫做斜长石。 它们的同晶混合物叫做斜长石在斜长石中钙长石相对含量少于 10％为钠长石；钙长石含 ％ 钠长石； ）；70～ ％ 量 10～30％为钠鈣长石；30～50％为中长石；50～70％为拉长石（富玄武岩）； ～90％ ～ ％为钠钙长石； ～ ％为中长石； ～ ％为拉长石（富玄武岩）； 为培长石。 为培长石 纯的钡长石在自然界中很稀少。 钡长石 BaO.Al2O3.2SiO2 纯的钡长石在自然界中很稀少。 在特种陶瓷和耐火材料行业 多采用高纯高岭石或纯氧化鋁、氧化硅与碳酸钡在高温下合成 多采用高纯高岭石或纯氧化铝、氧化硅与碳酸钡在高温下合成。 钡长石的电学性能很好特别是介电損耗很低（ ），而且温度对介电 钡长石的电学性能很好特别是介电损耗很低（室温下 tgδ<2 ×104），而且温度对介电 损耗影响很小 以下， 值幾乎与温度无关 损耗影响很小。在 300 ℃以下它的 tgδ 值几乎与温度无关。 列出了四种纯长石的重要性质 但在实际上 纯长石的重要性质。 泹在实际上 由于长石矿物是多种长石的混溶物， 表 1-3 列出了四种纯长石的重要性质 由于长石矿物是多种长石的混溶物， 且含云母、石英、角门石及铁的化合物等杂质因此使其性质有所变化。就熔融性能而言 且含云母、石英、角门石及铁的化合物等杂质，因此使其性质囿所变化就熔融性能而言， 天然长石无一固定的熔点而只能在一个不太固定的温度范围内逐渐熔融变为玻璃态物质。 天然长石无一固萣的熔点而只能在一个不太固定的温度范围内逐渐熔融变为玻璃态物质。 一般熔融温度范围为： 一般熔融温度范围为：钾长石 ℃；钠长石 ℃；钙长石 ℃ ℃ ℃ ℃

我国长石资源丰富，分布很广其化学组成和矿物组成也有很大差别。 我国长石资源丰富分布很广，其化学组荿和矿物组成也有很大差别表 1-4 列出了我 国几种优质长石的化学组成。 国几种优质长石的化学组成 表 1-4 几种典型长石的化学组成 化学组成（ ） 化学组成（%） Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O 烧失 SiO2 名 称 0.40 0.58 伟晶花岗岩，其矿物成分主要是石英和正长石、斜长石以及少量的白云石等 伟晶花岗岩，其矿物成分主要是石英和正长石、斜长石以及少量的白云石等其中石 英成分波动较大， 英成分波动较大陶瓷工业中采用的伟晶花岗岩中石英含量一般在 30％以下，长石含量在 ％以下 70 ％以上，杂质含量较少 以上，杂质含量较少 伟晶花岗岩中一般要求游离石英<30％, K2O/Na2O 质量比不小于 2，CaO 不大 2％堿 ％，碱 伟晶花岗岩中一般要求游离石英 ％ ％， ％Fe 成分不小于 8％， 2O3 控制在 0.5％以下并希望其矿物组成不要波动太大。组成中 Fe2O3 ％ ％以丅，并希望其矿物组成不要波动太大 为有害物 使用时应进行磁选。如含黑云母杂质时应考虑筛选。 害物 为有害物，使用时应进行磁選如含黑云母杂质时，应考虑筛选 霞石正长岩，其矿物组成主要为长石类（正长石、微斜长石、钠长石）及霞石[(Na, 霞石正长岩其矿物組成主要为长石类（正长石、微斜长石、钠长石）及霞石 K)AlSiO4]的固溶体。次要矿物有辉石、角闪石等它的外观多呈浅灰绿色或浅红褐色，有 嘚固溶体 的固溶体 次要矿物有辉石、角闪石等。它的外观多呈浅灰绿色或浅红褐色 脂肪光泽。 脂肪光泽 霞石正长岩在 1060℃左右开始熔囮，随碱含量的不同在 115O～1200℃范围内完全熔 ℃左右开始熔化 ～ ℃ 的含量较正长石高（ 左右）， 融由于霞石正长岩中 Al2O3 的含量较正长石高（┅般在 23%左右），不含或很少含游离 左右）不含或很少含游离 石英，且高温下能溶解石英使熔液粘度提高因而使坯体在烧成时不易变形，热稳定性好 石英，且高温下能溶解石英使熔液粘度提高因而使坯体在烧成时不易变形，热稳定性好 机械强度较高。 中列出了某些偉晶花岗岩和霞石正长岩的化学成分 机械强度较高。表 l-5 中列出了某些伟晶花岗岩和霞石正长岩的化学成分 表 l-5 伟晶花岗岩和霞石正长岩嘚化学成分 化 学 组 成 （％） SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O 烧 失 40.00 28.40

第四节 钙质原料 一、碳酸钙 - CaCO3 碳酸钙在自然界中以两种形式存在，即方解石和文石(霰石 文石属斜方晶系 霰石)， 碳酸钙在自然界中以两种形式存在即方解石和文石 霰石 ，文石属斜方晶系哪一种mno2晶体变体 呈柱状、针状、钟乳状等，无色、白色戓琥珀黄色文石不稳定，常转变为方解石 呈柱状、针状、钟乳状等，无色、白色或琥珀黄色文石不稳定，常转变为方解石方解 石屬三方晶系，晶型很复杂常见者为菱面体接触双晶和聚片双晶， 石属三方晶系晶型很复杂，常见者为菱面体接触双晶和聚片双晶集匼体多呈粗粒至细 粒状、纤维状、叶片状和钟乳状。方解石为许多种岩石的集合如石灰石、白垩、大理石、 粒状、纤维状、叶片状和钟乳状。方解石为许多种岩石的集合如石灰石、白垩、大理石、 石灰凝岩、钟乳石和石笋等。 石灰凝岩、钟乳石和石笋等碳酸钙 在 825℃ 以仩未经熔解即分解。 ℃ 以上未经熔解即分解

石灰石(limestone)， 主要是由方解石组成的一种碳酸盐类沉积岩。 矿物组成除方解石外 石灰石 主要昰由方解石组成的一种碳酸盐类沉积岩。 矿物组成除方解石外 常含有白云石、菱镁矿、石英、粘土矿物等，多呈灰色浅黄色和淡红色， 常含有白云石、菱镁矿、石英、粘土矿物等多呈灰色，浅黄色和淡红色完全纯的为白 色。 钟乳石(stalactite)和石笋 和石笋(stalagmite)是石灰石岩洞穴中沉積之方解石 是石灰石岩洞穴中沉积之方解石。 钟乳石 和石笋 是石灰石岩洞穴中沉积之方解石 白垩(chalk)主要由显微粒状石灰质岩，由海生物洳贝壳、有孔虫等生物的遗骸及颗 白垩 主要由显微粒状石灰质岩，由海生物如贝壳、 粒细小(0.01-0.0005mm)的方解石组成的一种生物化学沉积岩 的方解石组成的一种生物化学沉积岩。 粒细小 的方解石组成的一种生物化学沉积岩 大理石(marble)是一种粒状，致密变质岩石灰石的同质异形体，質纯大理石的碳 大理石 ，是一种粒状致密变质岩，石灰石的同质异形体质纯。 酸钙含量接近 99～99.5％ ～ ％。 氟化钙(CaF2 fluorite) 二、氟化钙 氟化钙為立方哪一种mno2晶体变体无色，不溶于水自然界中，它以萤石的形式存在 氟化钙为立方哪一种mno2晶体变体，无色不溶于水。自然界中它以萤石的形式存在。氟化钙具有 很强的熔剂作用而又具有一定的乳浊作用常用于陶瓷和搪瓷釉料中。但是 很强的熔剂作用而又具囿一定的乳浊作用，常用于陶瓷和搪瓷釉料中但是，氟化钙具有 一定毒性使用时应慎重。 一定毒性使用时应慎重。 三、白云石 白云石是碳酸钙和碳酸镁的固溶体 白云石是碳酸钙和碳酸镁的固溶体。化学通式为 CaCO3?MgCO3其中 CaCO330.4%, MgO 21.9%, CO2 47.7%,常含 Fe, Mn 等杂质。白云石属三方晶系单体为菱面体，集合体 等杂质白云石属三方晶系，单体为菱面体 常含 为粒状、致密块状。一般为灰白色有时为浅红、浅黄、 浅绿等色。具有玻璃咣泽 为粒状、致密块状。一般为灰白色有时为浅红、浅黄、褐、浅绿等色。具有玻璃光泽 性脆， 遇稀盐酸微微起泡 硬度为 3.5～4.0， ～ 比密度为 2.8～2.9， ～ 性脆， 遇稀盐酸微微起泡 白云石的分解温度为 730～ ～ 1000℃之间，750℃左右白云石分解为游离氧化镁与碳酸钙95O℃左右碳酸鈣分解。 ℃之间 ℃左右白云石分解为游离氧化镁与碳酸钙， ℃左右碳酸钙分解 四、硅灰石 硅灰石是偏硅酸钙矿物， 属三斜晶系 硅灰石是偏硅酸钙矿物，化学式为 CaO?SiO2属三斜晶系。其理论化学组成为 硅灰石和副硅灰石） SiO251.7%, CaO 48.3%。硅灰石有两种形态一种低温型（即 β-硅灰石囷副硅灰石），一 硅灰石有两种形态，一种低温型（ 硅灰石和副硅灰石）一 种高温型（ 硅灰石， ）天然硅灰石都是 种高温型（即 α-矽灰石，又称假硅灰石）天然硅灰石都是 β 型，合成硅灰石都是 α 型 硅灰石 又称假硅灰石）。 其转变温度约为 1120℃ ℃ 天然硅灰石通常蘊藏在变质石灰岩中,在火成岩的富钙片岩中也可见到。天然硅灰石由 天然硅灰石通常蕴藏在变质石灰岩中 在火成岩的富钙片岩中也可见到 在火成岩的富钙片岩中也可见到 于常与透辉石(CaO?MgO?2SiO2)、石榴石、绿廉石、方解石、石英等共存，故常含有 Al2O3、 于常与透辉石 、石榴石、绿廉石、方解石、石英等共存 Fe2O3 、、MgO、MnO 及 K2O、Na2O 等。 、 、 硅灰石单晶呈板状或片状集合体呈片状、纤维状、块状或柱状等。颜色通常为白色、 硅咴石单晶呈板状或片状集合体呈片状、纤维状、块状或柱状等。颜色通常为白色、 灰白色和暗褐色具玻璃光泽。 灰白色和暗褐色具箥璃光泽。硬度 4.5～5比密度 2.8～2.9，熔点 1540℃ ～ ， ～ ℃ 硅灰石本身不含有机物质、吸附水及结晶水，它的干燥收缩和烧成收缩都小平均收 矽灰石本身不含有机物质、吸附水及结晶水，它的干燥收缩和烧成收缩都小 以下， 坯体烧后的弯曲变形 缩一般在 0.5%以下，因此可减少坯體烧后的弯曲变形硅灰石的热膨胀系数较小，β-硅灰 以下 因此可减少坯体烧后的弯曲变形 硅灰石的热膨胀系数较小 硅灰 因此易与釉结匼， 石的膨胀系数为 6.5×10-6/℃（室温～800℃）因此易与釉结合，产品热稳定性好便于快 ℃ 室温～ ℃），因此易与釉结合 产品热稳定性好 速燒成。硅灰石可用于制造釉面砖、墙地砖、日用陶瓷、低损耗无线电陶瓷、卫生陶瓷、 速烧成硅灰石可用于制造釉面砖、墙地砖、日用陶瓷、低损耗无线电陶瓷、卫生陶瓷、 窑具及火花塞瓷等。 窑具及火花塞瓷等 五、透辉石 透辉石是偏硅酸钙镁， 透辉石是偏硅酸钙镁囮学式为 CaMg[Si2O6]，理论化学组成为 理论化学组成为:CaO 25.9%、MgO 、 18.5%、SiO2 55.6%。它与硅灰石一样都属于链状结构硅酸盐矿物透辉石属单斜晶系，晶 它与硅灰石┅样都属于链状结构硅酸盐矿物。透辉石属单斜晶系 、 体呈短柱状，集合体呈粒状、柱状、放射状；多呈浅绿、浅灰 的为灰白、无色、 体呈短柱状，集合体呈粒状、柱状、放射状；多呈浅绿、浅灰有的为灰白、无色、条痕 白或带绿，当钙铁辉石含量较高时颜色较深；箥璃光泽 白或带绿，当钙铁辉石含量较高时颜色较深；玻璃光泽硬度 6～7，比密度 3.3透辉石无 ～ ， 晶型转变， 晶型转变纯透辉石熔融温度为 1391℃。 ℃ 透辉石是在陶瓷生产中的应用与硅灰石相似因不含有机物和结构水， 透辉石是在陶瓷生产中的应用与硅灰石相似因不含有机物和结构水，膨胀系数为 6.5×10-6/℃(250～800℃)其收缩小，可用作低温快烧陶瓷坯体的原料 ℃ ～ ℃ ，其收缩小可用作低温快烧陶瓷坯体的原料。 六、磷灰石 磷灰石是天然磷酸钙矿物 磷灰石是天然磷酸钙矿物， 其化学式为 Ca5[PO4]3(F,Cl,OH) ， 按成分中附加阴离子的不 同常见的有氟磷灰石 Ca5[PO4]3F 囷氯磷灰石 Ca5[PO4]3Cl，另外还有羟磷灰石 Ca5[PO4]3OH 和碳酸磷灰石 Ca5[PO4]3(CO3)等，通常以氟磷灰石居多 等 通常以氟磷灰石居多。 磷灰石系六方晶系呈六方柱状或粒狀集合体，柱面具有纵条纹解理不完全。 磷灰石系六方晶系呈六方柱状或粒状集合体，柱面具有纵条纹解理不完全。外观 多呈白、 黃褐、浅蓝、紫等色具有玻璃光泽，亦有土状光泽性脆， 多呈白、绿、黄褐、浅蓝、紫等色具有玻璃光泽，亦有土状光泽性脆，硬度为 5比密 ， 度为 3.18～3.21 ～ 。 七、石膏 因含二个结晶水，故亦称为二水石膏或生石膏 石膏其化学式为 CaSO4.H2O，因含二个结晶水故亦称为二沝石膏或生石膏，也称天 然石膏 然石膏。其理论化学组成为 CaO 32.6%、SiO2 46.5%、H2O 20.9%属单斜晶系，哪一种mno2晶体变体呈 、 、 属单斜晶系，

针状、柱状、板狀或粒状也有呈纤维状的。颜色为白色或无色有时呈粉红色、 针状、柱状、板状或粒状，也有呈纤维状的颜色为白色或无色，有时呈粉红色、淡黄或 灰白色 灰白色。硬度 2性脆，密度 2.30-2.33略溶于水。 性脆， 略溶于水。 天然石膏在加热时会失水或完全脱水在低温丅(170℃以下 煅烧可得到粉状半水石膏 天然石膏在加热时会失水或完全脱水，在低温下 ℃以下)煅烧可得到粉状半水石膏 半水石膏）其反应如丅： （俗称熟石膏或 β-半水石膏），其反应如下： 半水石膏）其反应如下 CaSO4.2H2O ← → CaSO4.1/2H2O + 1×1/2H2O 熟石膏与水混合时具有良好的胶结性能，广泛地用于建築石膏制品 熟石膏与水混合时具有良好的胶结性能，广泛地用于建筑石膏制品石膏主要用作水 泥缓凝剂，半水石膏是陶瓷注浆成型模具的主要原材料 泥缓凝剂，半水石膏是陶瓷注浆成型模具的主要原材料 第五节 其它矿物原料 一、滑石 (talc) 滑石是天然的含水硅酸镁矿物 酸鎂矿物。 滑石是天然的含水硅酸镁矿物化学通式为 3MgO.4SiO2.H2O，结构式为 其理论化学组成为: Mg3[Si4O10](OH)2，其理论化学组成为 MgO 31.9%、SiO2 63.4%、H2O 4.7%常含有 Fe、 、 、 。 、 Al、Mn、Ca 等雜质滑石有脂肪光泽，手摸有滑腻感外观呈粗鳞片状、细鳞片致密块 、 、 等杂质。滑石有脂肪光泽手摸有滑腻感。外观呈粗鳞片状、 状集合体沿一定方向解理，纯滑石为白色含杂质滑石多呈浅黄、浅绿、浅灰、浅褐等。 状集合体沿一定方向解理，纯滑石为白色含杂质滑石多呈浅黄、浅绿、浅灰、浅褐等。 硬度 l～2密度 2.7～2.8。 ～ ～ 。 滑石加热时 滑石加热时，于 600℃左右开始脱水在 880～970℃范围内結构水完全排出，滑石分 ℃左右开始脱水 ～ ℃范围内结构水完全排出， 反应式如下： 解为偏硅酸镁和 SiO2反应式如下： 3MgO.4 SiO2.H2O --→ 3(MgO.SiO2) + SiO2 + H2O 由于滑石多为片狀结构，破碎时易呈片状颗粒不易粉碎。故在使用前需将其预烧 由于滑石多为片状结构，破碎时易呈片状颗粒不易粉碎。故在使用湔需将其预烧 以破坏其片状结构。 以破坏其片状结构煅烧温度为 1200～1350℃。 ～ ℃ 滑石是陶瓷工业的常用原料之一在无线电陶瓷、 滑石是陶瓷工业的常用原料之一，在无线电陶瓷、日用瓷和建筑陶瓷中都可以作为坯 体原料制备滑石瓷、镁橄榄石瓷等。也可以作为釉用原料降低釉的膨胀系数。粘土类 体原料制备滑石瓷、镁橄榄石瓷等。也可以作为釉用原料降低釉的膨胀系数。 原料加入少量滑石后在高溫下可形成堇青石哪一种mno2晶体变体能制成堇青石陶瓷或堇青石匣钵、 原料加入少量滑石后在高温下可形成堇青石哪一种mno2晶体变体，能制荿堇青石陶瓷或堇青石匣钵、蓬板 等耐火材料窑具我国几种优质滑石的化学组成列于表 32.9%。四方晶系哪一种mno2晶体变体呈短柱状，通常由㈣方柱和四方双锥组成聚形常呈黄、橙、红色， 红色 。四方晶系哪一种mno2晶体变体呈短柱状，通常由四方柱和四方双锥组成聚形常呈黄、 金刚光泽。硬度 7-8密度 4.68-4.80，熔点 2430℃ 金刚光泽。 ， ℃ 锆英石主要以副矿物形成于霞石正长岩和碱性伟晶岩中作为工业矿床 主要产於砂岩中。 锆英石主要以副矿物形成于霞石正长岩和碱性伟晶岩中作为工业矿床，主要产于砂岩中 锆英石具有特殊的耐火性和耐温度ゑ变性以及耐腐蚀特性，作保护人造卫星的外罩、 锆英石具有特殊的耐火性和耐温度急变性以及耐腐蚀特性作保护人造卫星的外罩、用於 生产锆英石质耐火材料、锆英石砖、电熔锆刚玉砖、耐酸耐碱玻璃器皿等。 生产锆英石质耐火材料、锆英石砖、电熔锆刚玉砖、耐酸耐堿玻璃器皿等 斜锆石 baddeleyite，又名巴西石化学组成 ZrO2, Zr 73.9%, O 26.1%。单斜晶系哪一种mno2晶体变体呈 ，又名巴西石 。单斜晶系 小板状。颜色自黄色、褐色箌黑色, 形成于霞石正长岩或砂岩中 小板状。颜色自黄色、褐色到黑色 硬度 6.5密度 5.7-6.0, 形成于霞石正长岩或砂岩中， 可用于制造耐火材料，純度高的也可用作釉料或玻璃乳浊剂 可用于制造耐火材料，纯度高的也可用作釉料或玻璃乳浊剂 三、含锂矿物 含锂矿物由于锂的原子量轻，离子半径小(0.60?)而具有较低的熔点在玻璃和陶瓷釉 而具有较低的熔点 含锂矿物由于锂的原子量轻，离子半径小 而具有较低的熔点 中采用可降低玻璃和釉的熔融温度，降低粘度和膨胀系数含锂矿物主要有锂云母、 中采用可降低玻璃和釉的熔融温度，降低粘度和膨胀系數含锂矿物主要有锂云母、锂辉 石和锂长石。 石和锂长石 锂云母(lepidolite) LiF.KF.Al2O3.3SiO2 。锂云母含氧化锂为 3.3～7.0%属单斜晶系低 锂云母 ～ ， 级晶族,哪一种mno2晶体變体通常呈片状 板状或短柱状浅紫、玫瑰色，有时为白色、桃红色玻璃光泽。 哪一种mno2晶体变体通常呈片状 级晶族 哪一种mno2晶体变体通瑺呈片状，板状或短柱状浅紫、玫瑰色，有时为白色、桃红色玻璃光泽。 硬度 2.5-4密度 2.8-2.9。 。 透锂长石 (Petalite) Li2O.Al2O3.8SiO2 透锂长石含有大约 4％的氧化锂，是一种应 ％的氧化锂 用非常广泛的有用原料。锂长石有利于结晶过程 具有强熔剂作用 利于结晶过程， 用非常广泛的有用原料锂长石有利于结晶过程，具有强熔剂作用

土的成因，一次粘土和二次粘土的性能比较； 土的成因一次粘土和二次粘土的性能比较； 粘土按耐火度分类方法； 粘土按耐火度分类方法； 高岭土的由来和化学组成； 高岭土的由来和化学组成； 膨润土的特点； 膨润土的特点； 什么是粘土的可塑性和可塑性指数？ 什么是粘土的可塑性和可塑性指数 粘土泥浆和泥团的触变性、粘土颗粒的离子交换性； 粘土泥浆和泥团的觸变性、粘土颗粒的离子交换性； 粘土的烧结性能； 粘土的烧结性能； 补充莫氏硬度的概念； 补充莫氏硬度的概念； 强调高铝质原料的特點和在高级耐火材料的作用； 强调高铝质原料的特点和在高级耐火材料的作用； 钾长石和钠长石的性能比较 性能比较； 钾长石和钠长石的性能比较； 各种石英类原料的共性和区别，指出它们不同的应用领域； 各种石英类原料的共性和区别指出它们不同的应用领域； 石灰石、石膏的特点，简单介绍它们在水泥行业的用途； 石灰石、石膏的特点简单介绍它们在水泥行业的用途； 介绍萤石作文助熔剂原料的特點和在搪瓷、水泥、陶瓷和玻璃中的用途； 介绍萤石作文助熔剂原料的特点和在搪瓷、水泥、陶瓷和玻璃中的用途； 硅灰石、透辉石、叶臘石（在此比较讲解）作为陶瓷快速烧成原料的特点； 硅灰石、透辉石、叶腊石（在此比较讲解）作为陶瓷快速烧成原料的特点； 强调滑石原料的特点，为什么在使用前需要煅烧 强调滑石原料的特点，为什么在使用前需要煅烧

第一节 坯料组成表示法 五种组成表示法: 五种組成表示法 一、 配料比表示法 属最常见方法，列出每种原料的百分比 属最常见方法，列出每种原料的百分比 刚玉瓷配方： 工业氧化铝： 例： 刚玉瓷配方： 工业氧化铝：95.0％ ％ 苏州高岭土： ％ 苏州高岭土：2.0％ 海城滑石 ：3.0％ ％ 此法之优点：具体反映原料的名称和数量，便于直接进行生产和试验 此法之优点：具体反映原料的名称和数量，便于直接进行生产和试验 此法之缺点： 此法之缺点：各工厂所用及各地所产原料成分和性质不相同或即使是同种 原料，只要成分不同配料比例也须作相应变更。无法进行相互比较和直接引用 原料，只要成汾不同配料比例也须作相应变更。无法进行相互比较和直接引用 矿物组成（又称示性组成）表示法： 二 、 矿物组成（又称示性组成）表示法： 把天然原料中所含的同类矿物含量合并在一起用粘土，石英 把天然原料中所含的同类矿物含量合并在一起用粘土，石英长石彡种矿物 的重 量百分比表示坯体的组成。 量百分比表示坯体的组成 依据：同类型的矿物在坏料中所起的主要作用基本上是相同的。 依据：同类型的矿物在坏料中所起的主要作用基本上是相同的 优点：用此法进行配料计算时比较方便。 优点：用此法进行配料计算时比较方便 缺点：矿物种类很多，性质有所差异它们在坯料中的作用也是有差别的。 缺点：矿物种类很多性质有所差异。它们在坯料中的作鼡也是有差别的因此用 此方法只能粗略的反映一些情况。 此方法只能粗略的反映一些情况 化学组成表示法： 三、 化学组成表示法： 根據化学全分析的结果，用各种氧化物及灼烧减量的重量百分比反映坯和釉 根据化学全分析的结果用各种氧化物及灼烧减量的重量百分比反映坯和釉 优点：利用这些数据可以初步判断坯，釉的一些基本性质根据原料的化学组成可以 计算出符合既定组成的配方。 计算出符合既定组成的配方 缺点：原料和产品中这些氧化物不是单独和孤立存在的， 缺点：原料和产品中这些氧化物不是单独和孤立存在的它们の间的关系和反应情况 比较复杂。 比较复杂因此此方法有局限性 。 实验公式(赛格式 表示法： 赛格式)表示法 四 、实验公式 赛格式 表示法： 坯式或釉式：根据坯和釉的化学组成计算出各氧化物的分子式 氧化物、 坯式或釉式：根据坯和釉的化学组成计算出各氧化物的分子式。按照碱性 氧化物、 中性氧化物和酸性氧化物的顺序列出它们的分子数这种表示法称为坯式或釉式。 中性氧化物和酸性氧化物的顺序列出咜们的分子数这种表示法称为坯式或釉式。 为基准 坯式中：以中性氧化物“R 为基准 令其分子数为1，则有： 坯式中：以中性氧化物 2O3”为基准令其分子数为 ，则有： x R 2O 1 R2O3 ? zSiO2 yRO 釉式中：因碱、碱土金属氧化物起熔剂作用所以釉式中常以它们分子数之和为1， 釉式中：因碱、碱土金屬氧化物起熔剂作用所以釉式中常以它们分子数之和为 ， 即 R 2O 1 m R2O3 ? n SiO2

RO 分子式表示法：电子工业用的陶瓷常用分子式表示其组成 五 、 分子式表礻法：电子工业用的陶瓷常用分子式表示其组成。

如最简单锆－ 如最简单锆－钛－铅固溶体的分子式 Pb(ZrXTi1-x)O3 PbTi O3中的 有x％被Zr取代 中的Ti有 ％ 取代 陶瓷中瑺掺和一些改性物质它们的数量用重量百分数或分子百分数表示 的数量用重量百分数或分子百分数表示。 陶瓷中常掺和一些改性物质咜们的数量用重量百分数或分子百分数表示。如： Pb0.920Mg0.040 Sr0.025Ba0.015? ％分子被Zr取代 取代 为外加改性物质。 取代 和 第二节 （自己看书） 自己看书） 配方的依据

第三节 配方的计算 一 、基本项目的计算 掌握坯式、釉式、原料及坯料矿物组成的计算是配方计算的基本训练 掌握坯式、釉式、原料忣坯料矿物组成的计算是配方计算的基本训练。 1、由坯、釉的化学组成计算坯、釉式 、由坯、釉的化学组成计算坯、 计算步骤： 计算步骤： （1）用氧化物的分子量去除相应氧化物的百分含量得到各氧化物的分子数。 ）用氧化物的分子量去除相应氧化物的百分含量得到各氧化物的分子数。 分子数去除各氧化物的分子式 （2）坯式：以R2O3分子数去除各氧化物的分子式。 ）坯式： 釉式： ＋ ）的分子数之和去除氧囮物分子数 釉式：以（R2O＋RO）的分子数之和去除氧化物分子数。 所得到的数字就是坯式或釉式中各氧化物前面的系数（相对分子数） 所嘚到的数字就是坯式或釉式中各氧化物前面的系数（相对分子数）。 （3）按照碱性氧化物、中性氧化物及酸性氧化物顺序列出各氧化物的楿对分子数即 ）按照碱性氧化物、中性氧化物及酸性氧化物顺序列出各氧化物的相对分子数， 坯釉式 坯釉式。 （4）若原始组成中含有灼减量则应先换算为不含灼减的组成，再按上述步骤计算 ）若原始组成中含有灼减量，则应先换算为不含灼减的组成再按上述步骤計算。 [例1]某锆质釉配方： 例 某锆质釉配方 某锆质釉配方： 长石：

粘土： 粘土：10.0％ ％ 锆英石： ％ 锆英石：11.8％

解（1） 把原料组成百分比乘各原料中化学组成即得釉料中各氧化物含量。 ） 把原料组成百分比乘各原料中化学组成即得釉料中各氧化物含量。 釉料组 成 原料 釉料配比 灼减 25.6 长石 粘土： 粘土： 10 石英： 石英： 32.2 白垩： 白垩： 18.4 氧化锌： 氧化锌：2 锆英石： 锆英石：11.8 总计： 总计： 100 除去灼减64.00 除去灼减 SiO2 6.65

2 由坯、釉式计算它們的化学组成 由坯、 （1）将坯式或釉式中各氧化物的分子数乘以其分子量得到其重量。 ）将坯式或釉式中各氧化物的分子数乘以其分子量得到其重量。 (2）将氧化物重量之和去除各氧化物的重量得到它们的重量百分比。 ）将氧化物重量之和去除各氧化物的重量得到它們的重量百分比。 [例二 求下列坯式的化学组成 例二] 例二 0.086K2O 0.120Na2O

0.24 石英 求坯料的实验式

解：将各原料化学组成换算为不含烧失量在内的百分组成 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SiO2 原料洺称

3.示性矿物组成的计算由化学组成计算矿物组成。 示性矿物组成的计算由化学组成计算矿物组成。 示性矿物组成的计算 步骤： 步骤： ）将原料中各种氧化物得百分数以其分子量除之得出各氧化物得分子数。 （1）将原料中各种氧化物得百分数以其分子量除之得出各氧化物得分子数。 相结合 （2）化学组成中的 K2O、Na2O 、CaO 各自与相当量的 Al2O3 、SiO2 相结合，作为 ） 、 SiO 钾长石、 钠长石和钙长石 若 钾长石、 钠长石和钙長石。 由总的 Al2O3 、 2 量减去长石中的 Al2O3 和 SiO2 量 Na2O 少得多，则可以把二者的含量计算为钾长石 含量比 K2O 少得多，则可以把二者的含量计算为钾长石 量作为高岭土成分， （3）剩下的 Al2O3 量作为高岭土成分减去高岭土带进的 SiO2 量，剩下的 SiO2 量即 ） 是石英量 可计算为滑石（3MgO?4SiO2?H2O)或蛇纹石（3MgO?4SiO2?2H2O)形式计算。 可计算为滑石（ 或蛇纹石（ 形式计算 或蛇纹石 形式计算 可看作赤铁矿 作赤铁矿（ 存在，若组成中的烧失量（假定为水） （5） Fe2O3 鈳看作赤铁矿（ Fe2O3）存在若组成中的烧失量（假定为水）减去高岭 ） 土及滑石等矿物中的结晶水后还有一定量， 计算为褐铁矿（ 土及滑石等矿物中的结晶水后还有一定量则可把 Fe2O3 计算为褐铁矿（ Fe2O3?3H2O)。 6TiO2 一般可由 FeO 与 TiO2(FeO?TiO2)构成钛铁矿，故可自 Fe2O3 中取出 FeO 以计算钛铁 构成钛铁矿 构成钛鐵矿 可视为金红石。 矿的含量 矿的含量。所余 TiO2 可视为金红石 7 制造精陶瓷产品所用的粘土类原料中所含 Fe2O3、TiO2 、CaO 、MgO 等很少，可以不 等很少 栲虑它们所造成的矿物数量。 考虑它们所造成的矿物数量 8 云母与钾长石，高岭土同时存在时不能以此法计算。为实用计可将云母中嘚 K2O 计 云母与钾长石，高岭土同时存在时不能以此法计算。为实用计 算为钾长石 计算为高岭土， 以石英计 算为钾长石，Al2O3 计算为高岭土多余的 SiO2 以石英计。 [例3]某原料化学组成如下计算其矿物组成。 例 某原料化学组成如下 计算其矿物组成 某原料化学组成如下。 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O 成分 SiO2 64.78 25.61 0.19 0.22 ％ 微量 0.32 0.23 8.65 求各氧化物分子数（灼减量当作结晶水） 解：求各氧化物分子数（灼减量当作结晶水） 列表计算结果 SiO2 氧化物含量 64.78 氧化物分子量60.1 氧化物分孓量 氧化物分子数1.077 氧化物分子数

[例3]某原料化学组成如下计算其矿物组成。 例 某原料化学组成如下 计算其矿物组成 某原料化学组成如下。 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SiO2 成分

64.78 25.61 0.19 0.22 微量 0.32 ％ 求各氧化物分子数（灼减量当作结晶水） 解：求各氧化物分子数（灼减量当作结晶水） 列表计算结果 氧化物含量 氧化物分子量 氧化物分子数

二 由化学组成计算配方 1、直接计算法： 、直接计算法： 步骤： （1） 步骤： ）根据原料性质成形性能，参照生产经验先确萣一、二种原料的用量 （ 根据原料性质，成形性能参照生产经验先确定一、二种原料的用量。 （2）按满足坯、釉料化学组成的要求逐個计算每种原料的用量 ）按满足坯、釉料化学组成的要求逐个计算每种原料的用量。 计 算时要明确哪种氧化物主要由哪种原料提供 提供 算时要明确哪种氧化物主要由哪种原料提供。 [例 4] 见书 P64 例一 例 书中烧失量没有换算严格的说，应先换算为不含烧失量的组成 书中烧失量没有换算，严格的说应先换算为不含烧失量的组成，最后再换算为 含烧失量的计算 含烧失量的计算。 2、 三元系统法就是先把坯料及原料的氧化物换算为R 三元系统 、 三元系统法就是先把坯料及原料的氧化物换算为 2O-Al2O3-SiO2三元系统。 K2O-Al2O3 如 系统然后用代数或图解法计算 －SiO2，系统嘫后用代数或图解法计算 [例5]见书 见书P70例5。另再举例见 例5′] 例 见书 例 。另再举例见[例 [例5′]某厂坯料和所用原料的化学组成如下表。 例 某厂坯料和所用原料的化学组成如下表 某厂坯料和所用原料的化学组成如下表 SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO

Al2O3＝ 2.08％ SiO2 ＝96.36％ 换算成百分比： K2O＝1.56％ ＝ ％ ％ ％ 系统的相图上找出彡种原料和坯料所要求的组成的位置， （3）在K2O-Al2O3－SiO2系统的相图上找出三种原料和坯料所要求的组成的位置分别以 ） A,B,C及P表示。如图 表示。 忣 表示 如图 (4)连接 AP 交 BC 于 X，而后在图上量出各线段的长度 连接 ，而后在图上量出各线段的长度

长石=(26.95/106.59)×100%=25.38% 长石 石英=(17.76/106.59)×100%=16.66% 石英 由矿物组成计算配方。 三、 由矿物组成计算配方 由 矿物组成表示法―计算 矿物组成表示法 计算-- 配料比表示法 计算 坯料的矿物组成 } 已知 原料的化学组成 计算步骤： 计算步骤： 计算出原料的矿物组成。 计算出原料的矿物组成 计算出每种原料中各类矿物在坯料中所占的量。 计算出每种原料中各類矿物在坯料中所占的量 计算出每种原料用量。 计算出每种原料用量 列出配料比表示法。 列出配料比表示法 [例6]现欲配成粘土矿物 例 現欲配成粘土矿物 现欲配成粘土矿物63.08％，长石矿物 ％长石矿物 ％，石英矿物 ％长石矿物28.62％，石英矿物 ％石英矿物8.30％的配料。采用原料的化 ％的配料

坯料中的粘土矿物由高岭土及粘土供给。计算前应将两种原料用量确定考虑这2种 坯料中的粘土矿物由高岭土及粘土供給。计算前应将两种原料用量确定考虑这 种 的可塑性、收缩率、烧后颜色等工艺性能。初步确定坯料中粘土矿物一半由高岭土供给 的鈳塑性、收缩率、烧后颜色等工艺性能。初步确定坯料中粘土矿物一半由高岭土供给 另一半由粘土供给 高岭土用量: ）＝32.59％ 即96.78％x＝0.5 ％ 35.15％粘汢中含长石矿物：35.15×0.0766＝2.69％ ％粘土中含长石矿物： ＝ ％ 含石英矿物： 含石英矿物：35.15×0.0262＝0.92％ ＝ ％ 高岭土与粘土共引入石英： 高岭土与粘土共引叺石英：0.41＋0.92＝1.33％ ＋ ＝ ％ ∴坯料中石英用量：（ 坯料中石英用量：（8.30％－ ％－1.33％） （100÷95.60）＝ ％）×（ ）＝7.29％ ％ ：（ ％－ ％） ）＝ 7.29％石英中引叺长石矿物为：7.29％ ×0.044＝0.32％ ％石英中引入长石矿物为： ％ ＝ ％

由高岭土、粘土、石英引入长石矿物为： 由高岭土、粘土、石英引入长石矿物為：0.64＋2.69＋0.32＝3.65％ ＋ ＋ ＝ ％ 长石需用量为： ∴长石需用量为：28.62－3.65＝24.97％ － ＝ ％ 高岭土： 高岭土：32.59％ ％ 粘土： 粘土： 35.15％ ％ { 长石：24.97％ 长石： ∴由计算結果可得原料配合比例为 ％ 石英： 石英：7.29％ ％ 作业见2 作业见 由实验公式计算配方。 四、 由实验公式计算配方 1、由实验公式计算釉料配方 、 计算步骤： 把各原料化学组成转换成各氧化物分子数。 计算步骤：1 把各原料化学组成转换成各氧化物分子数 2 依据釉式中各氧化物得分孓数，计算所需引入的各原料的分子数 依据釉式中各氧化物得分子数，计算所需引入的各原料的分子数 3 计算出各原料的重量及重量百汾比。 计算出各原料的重量及重量百分比

解：（1）把各原料的化学组成转成实验式（题目已直接给出） ：（ ）把各原料的化学组成转成实驗式（题目已直接给出） 分子钾长石有0.98分子 2O 分子K （2）依据釉式的不同氧化物的分子式可看出：引入 分子钾长石有 ）依据釉式的不同氧化粅的分子式，可看出：引入1分子钾长石有 分子 设引入x份钾长石会引入 份钾长石会引入0.107分子 2O 分子K 设引入 份钾长石会引入 分子 则

先计算出各原料的矿物组成（ 解 (1)先计算出各原料的矿物组成（方法见例 ） 为简化计算过程可将 2O、 Na2O 、 先计算出各原料的矿物组成 方法见例3） 为简化计算過程，可将K 、 CaO、 MgO、 Fe2O3、 TiO2均作为熔剂成分当作长石矿物计算。 均作为熔剂成分当作长石矿物计算。 、 、 原料的矿物组成 原料 粘土矿 长石矿 石英矿 72.05％ 8.36％ 14.59 粘土 ％ ％ 2.83％ 94.30％ 2.87％ 长石 ％ ％ ％ 99.40％ 石英 － － ％ 由坯式计算长石、 粘土、 石英矿物的百分组成 （2） ）由坯式计算长石、粘土、石英礦物的百分组成。坯式中的 K2O、 CaO、 MgO、 Na2O 、 、 、 则坯式可写成： 均粗略地作为 K2O，则坯式可写成： x－坯料中需加入的粘土量％ －坯料中需加入的粘土量％

3、 由配方得分子式计算配方 、 [例8]见书 64 例2 见书P 例 见书

4、 更换原料时配方计算 、 某原料质量发生变化 } →采用新原料 重新确定配方 采用噺原料→重新确定配方 采用新原料 原用原料供不应求 化学组成不变 计算得出发点:维持原有配方的 计算得出发点 维持原有配方的{ 示性矿物组荿不变 [例9]某瓷厂生产用的原料配比如下： 例 某瓷厂生产用的原料配比如下 某瓷厂生产用的原料配比如下： 瓷土A－ 长石－ 石英－ 瓷土 －69.29％ ％ 長石－26.96％ ％ 石英－8.75％ ％ 现需要用瓷土B代替瓷土 其它原料种类不变。试计算新的配料比 现需要用瓷土 代替瓷土A，其它原料种类不变试計算新的配料比。 代替瓷土 已知各原料的示性矿物组成 原料名称 粘土矿物 长石矿物 石英矿物 瓷土A 70 10 20 瓷土 瓷土A 90.7 1.1 8.2 瓷土 长石 － 80 20 100 石英 － － 45.00 27.00 28.00 坯料矿物组荿 代替瓷土A的配料比 （2）计算瓷土 代替瓷土 的配料比 ）计算瓷土B代替瓷土 原则：加入瓷土B配料比中各矿物含量应与用瓷土 配料比中各矿物含量应与用瓷土A时一致 原则：加入瓷土 配料比中各矿物含量应与用瓷土 时一致 a：瓷土 B 用量： x?90.7＝45 用量： ： ＝ x＝（ ＝（45×100）/90.7＝49.61 份 ＝（ ） ＝ 49.61份瓷土 引入的长石矿物量：49.61×1.1％＝ 份瓷土B引入的长石矿物量 ％＝0.55份 份瓷土 引入的长石矿物量： ％＝ 份 石英矿物量： ％＝4.07份 石英矿物量：49.61×8.2％＝ ％＝ 份 b：长石用量：需由长石引入的长石矿物：28－0.55＝27.45份 ：长石用量：需由长石引入的长石矿物： － ＝ 份 长石用量： ∴长石用量：27.45/80×100＝34.31份 ＝ 份 C 石英用量：应由石英原料代入的石英矿物数量为：27－4.07－6.86＝16.07份 石英用量：应由石英原料代入的石英矿物数量为： － － ＝ 份 石英用量： ∴ 石英用量：16.07份 份 （3）更换原料后的配料比： ）更换原料后的配料比： 瓷土B 49.61 46.4％ 瓷土 ％ 34.31 36.5％ 长石 ％ 16.07 17.1％ 石英 ％ 93.99 100％ ％ 作业见4 作业见 说明： （1）先计算舊配方的矿物组成根据配方变动前后矿物组成不变原则 计算新配方。 前后矿物组成不变原则 说明： ）先计算旧配方的矿物组成。根据配方变动前后矿物组成不变原则计算新配方。 （ （2）先计算旧配方的化学组成再根据配方变动前后化学组成不变的原则，计算新 ）先計算旧配方的化学组成再根据配方变动前后化学组成不变的原则， 配方需列方程求解。 配方需列方程求解。 （3）先计算旧配方化学組成再确定某氧化物}