陶瓷基础原料及工艺基础试验

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1、陶瓷基础原料与工艺基础试验第一章陶瓷原料目的要求陶瓷制品的性能和品质的好坏，与所选用的原料密切相关。因此，了解和掌握各种原料的品质和特性，才能科学合理地加以利用，这就是我们研究陶瓷原料的主要目的。课时：10学时重点和难点本章讲授的重点主要是粘土、石英、长石，以及氧化物、碳化物和氮化物等常用陶瓷原料的种类、性质、工艺性能及其在陶瓷生产中的作用。本章多为认识性问题，易理解。此外，难点较少，可留部分内容让学生自学。教学方法用多媒体以讲授为主，并对学生在自学中遇到的问题进行解答。讲授重点内容提要1.粘土类原料1.1粘土的成因

2、与产状粘土（clay）是一种颜色多样、细分散的多种含水铝硅酸盐矿物的混合体，其矿物粒径一般小于2μm，主要由粘土矿物以及其它一些杂质矿物组成。粘土在自然界中分布广泛，种类繁多，储量丰富，是一种宝贵的天然资源。粘土的种类不同，物理化学性能也各不相同。粘土可呈白、灰、黄、红、黑等各种颜色。有的粘土疏松柔软且可在水中自然分散，有的粘土则呈致密坚硬的块状。粘土具有独特的可塑性与结合性，调水后成为软泥，能塑造成型，烧结后变得致密坚硬。粘土的这种性能，构成了陶瓷生产的工艺基础，赋予陶瓷以成型性能与烧结性能，以及一定的使用性能。因

3、而它是陶瓷生产的基础原料，也是整个传统硅酸盐工业的主要原料。粘土的可塑性主要取决于其所含粘土矿物的结构与性能。粘土矿物主要是一些含水铝硅酸盐矿物，其晶体结构是由[SiO4]四面体组成的(Si2O5)n层和由铝氧八面体组成的A1O(OH)2层相互以顶角联接起来的层状结构，这种层状结构在很大程度上决定了各种粘土矿物的性能。除可塑性外，粘土通常还具有较高的耐火度、良好的吸水性、膨胀性和吸附性。粘土的成因大致可以分为以下几种类型：风化残积型：指深成的岩浆岩（如花岗岩、伟晶岩、长英岩等）在原地风化后即残留在原地，多成为优质高岭

4、土的主要矿床类型。有时，火山岩（如火山凝灰岩、火山熔岩）会就地风化，一般形成膨润土矿床。风化型粘土矿床主要分布在我国南方，一般称为一次粘土（也称为残留粘土或原生粘土）。在风化型粘土矿床中，有时候会发现母岩岩体与下层或沿层面活动的地下水作用，形成潜蚀淋积矿床。风化残积型粘土矿多以脉状、覆盆状或帽状产出。潜蚀淋积型则以层状或扁豆状产出。景德镇高岭村，晋江白安，潮州飞天燕矿属风化残积型；叙永六拐河矿属风化淋积型。热液蚀变型：高温岩浆冷凝结晶后，残余岩浆中含有大量的挥发分及水，温度进一步降低时，水分则以液态存在，但其中溶有大

5、量其它化合物。当这种热液（水）作用于母岩时，会形成粘土矿床，这就称为热液蚀变型粘土矿。矿体多呈层状、脉状、透镜状等。苏州阳山、衡阳界牌矿属此类型。沉积型粘土矿床：是指风化了的粘土矿物借雨水或风力的搬运作用搬离原母岩后，在低洼的地方沉积而成的矿床，称为二次粘土（也称沉积粘土或次生粘土）。它们多呈层状或透镜状产出，面积大而厚度小是其特点。南安康垅，清远源潭矿属此类型。1.2粘土的组成1.粘土的化学组成粘土是主要由粘土矿物组成的多种矿物混合体，因此其主要化学成分为SiO2、A12O3和结晶水（H2O）。随着生成的地质条件不

6、同，粘土还含有少量的碱金属氧化物K2O、Na2O，碱土金属氧化物CaO、MgO，以及着色氧化物Fe2O3、TiO2等。不同成因的粘土，所含粘土矿物、杂质矿物的种类、含量也不同，由此导致其化学组成发生变化。例如，风化残积型粘土矿床一般SiO2含量高，而A12O3含量低，铁含量高于钛，富含游离石英及未风化的残余长石，化学组成和矿物组成很不稳定。海陆交替相沉积粘土及浅海相沉积粘土多为硬质粘土岩，极少为半软质的，A12O3含量高而SiO2低，铁、钛含量普遍偏高。热液蚀变型粘土的铝高硅低，钛和碱量都低，但常含有少量的黄铁矿、明

7、矾石等含硫杂质。粘土的化学组成可在一定程度上反映其工艺性质。当粘土中碱性氧化物含量较高时，则可能以蒙脱石类或伊利石类粘土矿物为主。粘土中SiO2含量变化很大，除以胶体状态存在的SiO2外，还有较多的游离状态的结晶SiO2－石英颗粒。当石英含量多时，这种粘土的可塑性不会太好，但干燥和烧成收缩会小一些。当粘土含碱金属、碱土金属和铁的氧化物较多时，则其耐火度就较低，烧结温度也较低。当A12O3含量高（如在35％以上）时，通常属高岭石类粘土，说明其耐火度较高，难于烧结。2.粘土的矿物组成粘土很少由单一矿物组成，而是多种微细矿

8、物的混合体。因此，粘土所含各种微细矿物的种类和数量是决定其工艺性能的主要因素。为了便于研究粘土的矿物组成，通常根据粘土中矿物的性质和数量将其分成两类：粘土矿物和杂质矿物。粘土矿物是一些含水铝硅酸盐矿物，它们是粘土的主要组成矿物，其种类、含量是决定粘土类别、工业性质的主要因素。粘土矿物主要为高岭石类（包括高岭石、多水高岭石等）、蒙脱石类（包括蒙脱