【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 實(shí)際上，由于長(zhǎng)石礦物是多種長(zhǎng)石的混溶物，且含云母、石英、角門石及鐵的化合物等雜質(zhì)，因此使其性質(zhì)有所變化。就熔融性能而言，天然長(zhǎng)石無(wú)一固定的熔點(diǎn)而只能在一個(gè)不太固定的溫度范圍內(nèi)逐漸熔融，變?yōu)椴ＡB(tài)物質(zhì)。一般熔融溫度范圍為：鉀長(zhǎng)石11301450℃；鈉長(zhǎng)石11201250℃；鈣長(zhǎng)石12501550℃。表13 長(zhǎng)石的特性種 類 礦 物 組 成 熔點(diǎn)℃ 比重 g/cm3 摩爾重量 g/mol 化學(xué)組成（理論）% SiO2 Al2O3 K2O Na2O CaO BaO 鉀長(zhǎng)石 1150 鈉長(zhǎng)石 1100 524 鈣長(zhǎng)石 1550 518 鋇長(zhǎng)石 1715 我國(guó)長(zhǎng)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。表14列出了我國(guó)幾種優(yōu)質(zhì)長(zhǎng)石的化學(xué)組成。表14幾種典型長(zhǎng)石的化學(xué)組成 化學(xué)組成（%）名 稱 SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O 燒失 海城長(zhǎng)石 平江長(zhǎng)石 忻縣長(zhǎng)石 聞喜長(zhǎng)石 陶瓷生產(chǎn)中使用的長(zhǎng)石要求其熔化溫度低于1230℃，Al2O3含量為1520%，K2O +Na2O 13%，（其中Na2O3%）Fe2O3%。玻璃行業(yè)對(duì)長(zhǎng)石的要求為：Al2O316%，K2O +Na2O 12%，F(xiàn)e2O3%。 其它長(zhǎng)石類原料 偉晶花崗巖，其礦物成分主要是石英和正長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石以及少量的白云石等。其中石英成分波動(dòng)較大，陶瓷工業(yè)中采用的偉晶花崗巖中石英含量一般在30％以下，長(zhǎng)石含量在70 ％以上，雜質(zhì)含量較少。 偉晶花崗巖中一般要求游離石英30％, K2O/Na2O質(zhì)量比不小于2，CaO不大2％，堿成分不小于8％，％以下，并希望其礦物組成不要波動(dòng)太大。組成中Fe2O3為有害物，使用時(shí)應(yīng)進(jìn)行磁選。如含黑云母雜質(zhì)時(shí)，應(yīng)考慮篩選。 霞石正長(zhǎng)巖，其礦物組成主要為長(zhǎng)石類（正長(zhǎng)石、微斜長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石）及霞石[(Na, K)AlSiO4]的固溶體。次要礦物有輝石、角閃石等。它的外觀多呈淺灰綠色或淺紅褐色，有脂肪光澤。霞石正長(zhǎng)巖在1060℃左右開始熔化，隨堿含量的不同在115O～1200℃范圍內(nèi)完全熔融。由于霞石正長(zhǎng)巖中Al2O3的含量較正長(zhǎng)石高（一般在23%左右），不含或很少含游離石英，且高溫下能溶解石英使熔液粘度提高，因而使坯體在燒成時(shí)不易變形，熱穩(wěn)定性好，機(jī)械強(qiáng)度較高。表l5中列出了某些偉晶花崗巖和霞石正長(zhǎng)巖的化學(xué)成分。表l5偉晶花崗巖和霞石正長(zhǎng)巖的化學(xué)成分 化 學(xué) 組 成 （％） SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O 燒 失 四川南江霞石正長(zhǎng)巖 偉 晶 花 崗 巖 第四節(jié)　鈣質(zhì)原料 一、碳酸鈣 CaCO3 碳酸鈣在自然界中以兩種形式存在，即方解石和文石(霰石)，文石屬斜方晶系，晶體呈柱狀、針狀、鐘乳狀等，無(wú)色、白色或琥珀黃色。文石不穩(wěn)定，常轉(zhuǎn)變?yōu)榉浇馐?。方解石屬三方晶系，晶型很?fù)雜，常見者為菱面體接觸雙晶和聚片雙晶，集合體多呈粗粒至細(xì)粒狀、纖維狀、葉片狀和鐘乳狀。方解石為許多種巖石的集合，如石灰石、白堊、大理石、石灰凝巖、鐘乳石和石筍等。碳酸鈣 在825℃ 以上未經(jīng)熔解即分解。 石灰石(limestone)，主要是由方解石組成的一種碳酸鹽類沉積巖。礦物組成除方解石外，常含有白云石、菱鎂礦、石英、粘土礦物等，多呈灰色，淺黃色和淡紅色，完全純的為白色。 鐘乳石(stalactite)和石筍(stalagmite)是石灰石巖洞穴中沉積之方解石。 白堊(chalk)，主要由顯微粒狀石灰質(zhì)巖，由海生物如貝殼、有孔蟲等生物的遺骸及顆粒細(xì)小()的方解石組成的一種生物化學(xué)沉積巖。 大理石(marble)，是一種粒狀，致密變質(zhì)巖，石灰石的同質(zhì)異形體，質(zhì)純。大理石的碳酸鈣含量接近99～％。 二、氟化鈣(CaF2 fluorite) 氟化鈣為立方晶體，無(wú)色，不溶于水。自然界中，它以螢石的形式存在。氟化鈣具有很強(qiáng)的熔劑作用而又具有一定的乳濁作用，常用于陶瓷和搪瓷釉料中。但是，氟化鈣具有一定毒性，使用時(shí)應(yīng)慎重。 三、白云石 白云石是碳酸鈣和碳酸鎂的固溶體。化學(xué)通式為CaCO3MgCO3，%, MgO %, CO2 %,常含F(xiàn)e, Mn等雜質(zhì)。白云石屬三方晶系，單體為菱面體，集合體為粒狀、致密塊狀。一般為灰白色，有時(shí)為淺紅、淺黃、褐、淺綠等色。具有玻璃光澤，～，～，性脆，遇稀鹽酸微微起泡。白云石的分解溫度為730～1000℃之間，750℃左右白云石分解為游離氧化鎂與碳酸鈣，95O℃左右碳酸鈣分解。四、硅灰石硅灰石是偏硅酸鈣礦物，化學(xué)式為CaOSiO2，屬三斜晶系。%, CaO %。硅灰石有兩種形態(tài)，一種低溫型（即β硅灰石和副硅灰石），一種高溫型（即α硅灰石，又稱假硅灰石）。天然硅灰石都是β型，合成硅灰石都是α型，其轉(zhuǎn)變溫度約為1120℃。天然硅灰石通常蘊(yùn)藏在變質(zhì)石灰?guī)r中,在火成巖的富鈣片巖中也可見到。天然硅灰石由于常與透輝石(CaOMgO2SiO2)、石榴石、綠廉石、方解石、石英等共存，故常含有Al2OFe2O3 、MgO、MnO及K2O、Na2O等。 硅灰石單晶呈板狀或片狀，集合體呈片狀、纖維狀、塊狀或柱狀等。顏色通常為白色、灰白色和暗褐色，具玻璃光澤?！?，～，熔點(diǎn)1540℃。 硅灰石本身不含有機(jī)物質(zhì)、吸附水及結(jié)晶水，它的干燥收縮和燒成收縮都小，%以下，因此可減少坯體燒后的彎曲變形。硅灰石的熱膨脹系數(shù)較小，β硅灰石的膨脹系數(shù)為 106/℃（室溫～800℃），因此易與釉結(jié)合，產(chǎn)品熱穩(wěn)定性好，便于快速燒成。硅灰石可用于制造釉面磚、墻地磚、日用陶瓷、低損耗無(wú)線電陶瓷、衛(wèi)生陶瓷、窯具及火花塞瓷等。五、透輝石 透輝石是偏硅酸鈣鎂，化學(xué)式為CaMg[Si2O6]，理論化學(xué)組成為:CaO %、MgO %、SiO2 %。它與硅灰石一樣都屬于鏈狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物。透輝石屬單斜晶系，晶體呈短柱狀，集合體呈粒狀、柱狀、放射狀；多呈淺綠、淺灰，有的為灰白、無(wú)色、條痕白或帶綠，當(dāng)鈣鐵輝石含量較高時(shí)顏色較深；玻璃光澤，硬度6～7。透輝石無(wú)晶型轉(zhuǎn)變，純透輝石熔融溫度為1391℃。透輝石是在陶瓷生產(chǎn)中的應(yīng)用與硅灰石相似，因不含有機(jī)物和結(jié)構(gòu)水，106/℃(250～800℃)，其收縮小，可用作低溫快燒陶瓷坯體的原料。六、磷灰石 磷灰石是天然磷酸鈣礦物，其化學(xué)式為Ca5[PO4]3(F,Cl,OH)，按成分中附加陰離子的不同，常見的有氟磷灰石Ca5[PO4]3F和氯磷灰石Ca5[PO4]3Cl，另外還有羥磷灰石Ca5[PO4]3OH和碳酸磷灰石Ca5[PO4]3(CO3)等，通常以氟磷灰石居多。 磷灰石系六方晶系，呈六方柱狀或粒狀集合體，柱面具有縱條紋，解理不完全。外觀多呈白、綠、黃褐、淺藍(lán)、紫等色。具有玻璃光澤，亦有土狀光澤，性脆，硬度為5，～。七、石膏 ，因含二個(gè)結(jié)晶水，故亦稱為二水石膏或生石膏，也稱天然石膏。其理論化學(xué)組成為CaO %、SiO2 %、H2O %。屬單斜晶系，晶體呈針狀、柱狀、板狀或粒狀，也有呈纖維狀的。顏色為白色或無(wú)色，有時(shí)呈粉紅色、淡黃或灰白色。硬度2，性脆，略溶于水。天然石膏在加熱時(shí)會(huì)失水或完全脫水，在低溫下(170℃以下)煅燒可得到粉狀半水石膏（俗稱熟石膏或β半水石膏），其反應(yīng)如下： ← → + 11/2H2O 熟石膏與水混合時(shí)具有良好的膠結(jié)性能，廣泛地用于建筑石膏制品。石膏主要用作水泥緩凝劑，半水石膏是陶瓷注漿成型模具的主要原材料。第五節(jié)　其它礦物原料一、滑石 (talc) 滑石是天然的含水硅酸鎂礦物。，結(jié)構(gòu)式為Mg3[Si4O10](OH)2，其理論化學(xué)組成為: MgO %、SiO2 %、H2O %。常含有Fe、Al、Mn、Ca等雜質(zhì)。滑石有脂肪光澤，手摸有滑膩感。外觀呈粗鱗片狀、細(xì)鱗片致密塊狀集合體，沿一定方向解理，純滑石為白色，含雜質(zhì)滑石多呈淺黃、淺綠、淺灰、淺褐等。硬度l～2，～。 滑石加熱時(shí)，于600℃左右開始脫水，在880～970℃范圍內(nèi)結(jié)構(gòu)水完全排出，滑石分解為偏硅酸鎂和SiO2，反應(yīng)式如下： → 3() + SiO2 + H2O 由于滑石多為片狀結(jié)構(gòu)，破碎時(shí)易呈片狀顆粒，不易粉碎。故在使用前需將其預(yù)燒，以破壞其片狀結(jié)構(gòu)。煅燒溫度為1200～1350℃?；翘沾晒I(yè)的常用原料之一，在無(wú)線電陶瓷、日用瓷和建筑陶瓷中都可以作為坯體原料，制備滑石瓷、鎂橄欖石瓷等。也可以作為釉用原料，降低釉的膨脹系數(shù)。粘土類原料加入少量滑石后在高溫下可形成堇青石晶體，能制成堇青石陶瓷或堇青石匣缽、蓬板等耐火材料窯具。我國(guó)幾種優(yōu)質(zhì)滑石的化學(xué)組成列于表16。 表16 滑石的化學(xué)組成 成 分化學(xué)組成（%）產(chǎn) 地 SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O 燒失 山東萊州 遼寧海城 廣東高州 山西太原 二、鋯質(zhì)原料鋯英石Zircon, 又名鋯石，風(fēng)信子石，曲晶石。化學(xué)組成ZrSiO4，ZrO2 %, SiO2 %。四方晶系，晶體呈短柱狀，通常由四方柱和四方雙錐組成聚形。常呈黃、橙、紅色，金剛光澤。硬度78，熔點(diǎn)2430℃。 鋯英石主要以副礦物形成于霞石正長(zhǎng)巖和堿性偉晶巖中，作為工業(yè)礦床，主要產(chǎn)于砂巖中。鋯英石具有特殊的耐火性和耐溫度急變性以及耐腐蝕特性，作保護(hù)人造衛(wèi)星的外罩、用于生產(chǎn)鋯英石質(zhì)耐火材料、鋯英石磚、電熔鋯剛玉磚、耐酸耐堿玻璃器皿等。 斜鋯石baddeleyite，又名巴西石，化學(xué)組成ZrO2, Zr %, O %。單斜晶系，晶體呈小板狀。顏色自黃色、褐色到黑色, ，, 形成于霞石正長(zhǎng)巖或砂巖中，可用于制造耐火材料，純度高的也可用作釉料或玻璃乳濁劑。 三、含鋰礦物 含鋰礦物由于鋰的原子量輕，離子半徑小()而具有較低的熔點(diǎn)，在玻璃和陶瓷釉中采用可降低玻璃和釉的熔融溫度，降低粘度和膨脹系數(shù)。含鋰礦物主要有鋰云母、鋰輝石和鋰長(zhǎng)石。 鋰云母(lepidolite) 。～%，屬單斜晶系低級(jí)晶族,晶體通常呈片狀，板狀或短柱狀。淺紫、玫瑰色，有時(shí)為白色、桃紅色，玻璃光澤。 透鋰長(zhǎng)石 (Petalite) ，透鋰長(zhǎng)石含有大約4％的氧化鋰，是一種應(yīng)用非常廣泛的有用原料。鋰長(zhǎng)石有利于結(jié)晶過(guò)程，具有強(qiáng)熔劑作用。 鋰輝石spodumene LiAlSi2O6，單斜晶系，晶體呈柱狀，集合體呈板狀。白色而微帶綠色或紫色。玻璃光澤。 思考題：1. 土的成因，一次粘土和二次粘土的性能比較； 2. 粘土按耐火度分類方法；3. 高嶺土的由來(lái)和化學(xué)組成；4. 膨潤(rùn)土的特點(diǎn)；5. 什么是粘土的可塑性和可塑性指數(shù)？ 6. 粘土泥漿和泥團(tuán)的觸變性、粘土顆粒的離子交換性；7. 粘土的燒結(jié)性能； 8. 補(bǔ)充莫氏硬度的概念；9. 強(qiáng)調(diào)高鋁質(zhì)原料的特點(diǎn)和在高級(jí)耐火材料的作用；10. 鉀長(zhǎng)石和鈉長(zhǎng)石的性能比較；11. 各種石英類原料的共性和區(qū)別，指出它們不同的應(yīng)用領(lǐng)域；12. 石灰石、石膏的特點(diǎn)，簡(jiǎn)單介紹它們?cè)谒嘈袠I(yè)的用途；13. 介紹螢石作文助熔劑原料的特點(diǎn)和在搪瓷、水泥、陶瓷和玻璃中的用途；14. 硅灰石、透輝石、葉臘石（在此比較講解）作為陶瓷快速燒成原料的特點(diǎn)；15. 強(qiáng)調(diào)滑石原料的特點(diǎn)，為什么在使用前需要煅燒。 第二章 坯料第一節(jié) 坯料組成表示法五種組成表示法:一、 配料比表示法屬最常見方法，列出每種原料的百分比。 例： 剛玉瓷配方： 工業(yè)氧化鋁：％ 蘇州高嶺土：％ 海城滑石 ：％ 此法之優(yōu)點(diǎn)：具體反映原料的名稱和數(shù)量，便于直接進(jìn)行生產(chǎn)和試驗(yàn)。 此法之缺點(diǎn)：各工廠所用及各地所產(chǎn)原料成分和性質(zhì)不相同或即使是同種 原料，只要成分不同，配料比例也須作相應(yīng)變更。無(wú)法進(jìn)行相互比較和直接引用。二 、 礦物組成（又稱示性組成）表示法： 把天然原料中所含的同類礦物含量合并在一起用粘土，石英，長(zhǎng)石三種礦物 的重量百分比表示坯體的組成。 依據(jù)：同類型的礦物在壞料中所起的主要作用基本上是相同的。 優(yōu)點(diǎn)：用此法進(jìn)行配料計(jì)算時(shí)比較方便。 缺點(diǎn)：礦物種類很多，性質(zhì)有所差異。它們?cè)谂髁现械淖饔靡彩怯胁顒e的。因此用此方法