物的种类和数量。因此黏土的烧结范围在陶瓷生产中十分重要，陶瓷生 产中通常要求黏土具有100-150℃或更宽的烧结范围。 生产中常用吸水率来反映原料的烧结程度。一般要求黏士原料烧后 的吸水率<5%。 G耐火度 黏土的耐火度主要取决于化学组成，一般随A12O,含量的增加而提 高，随杂质含量增加，尤其是随FzO,和碱金属氧化物含量的增加而显 著降低。一般可根据其AlOx/SiO2比值来判断，比值愈大，耐火度愈高， 烧结范围也愈宽。在A0,的含量为20%-50%时，可按以下经验式计 算出耐火度： 耐火度=360+w(A1,O)-nRO) 0.288 (2-3) 式中(Al2O3)一将黏土中Al2O3和SiO2的总量换算为100%时的AlbO 所占质量分数，%： w (RO)- 将黏土中Al03和SiO2的总量换算为100%时其 他杂质氧化物的质量分数，%。 高岭土的耐火度为1740~1770℃。 22.1.5黏土在陶瓷生产中的重要作用 黏土是陶瓷生产的主要原料，黏土在陶瓷生产中的作用如下： (1)黏土的可塑性是陶瓷坯泥赖以成型的基础。 (2)黏土使注浆泥料与釉料具有悬浮性与稳定性，这是陶瓷注浆 泥料与釉料所必备的性质，因此选择能使泥浆有良好悬浮性与稳定性的 黏土，也是注浆配抖和釉浆配料考需考虑的主要因素 (3)黏土一般呈细分散颗粒，同时具有结合性，这可在坯料中结 合其他瘠性原料并使坯料具有一定的干燥强度，有利于坯体的成型加 工。另外细分散的黏土颗粒与较粗的瘠性原料相结合。可得到较大堆积 密度而有利于烧结。 (4)黏土是陶瓷坯体烧结时的主体，黏土中的AO,含量和杂质 含量是决定陶瓷坯体的烧结程度、烧结温度和软化温度的主要因素。也 可以说，黏土的种类是确定生产何种陶资制品品种的主要根据。 (5)黏土形成瓷器的主体结构，是瓷器中莫来石晶体的主要来源
黏土的加热分解产物莫来石晶体是决定陶瓷器主要性能的结构组成。莫 来石晶体能赋予瓷器以良好的机械强度、介电性能、热稳定性和化学稳 定性。 2.2.2石英类矿物原料 2.2.2.1石芙类原料的应用 石英类原料是无机材料工业的重要原料之一，其部分应用领域、主 要作用和质量品质要求见表2-3所示。 表23石英类原科的应用领域、主要作用和品质要求 应用 主要作用 品质要求 领城 提供玻璃中重要的网络形成氧化物S0,构成玻璃结构骨 玻璃 柴，降低热膨张系数，提高软化温度、黏度、热稳定性 Si0含≥98%， 工业 化学稳定性、耐热性、硬度、机械弘度和透紫外光性，在硅 Fc,00,2% 酸盐玻璃中用虽达6070⅓以上 为猪性料，调节泥料可塑性，加伙坯体干燥，降低干燥 收维，防止变形：提供瓷体石英品相，与莫来石 陶瓷 起构成结构骨架，增加机械斑度，改善白度和透光度 Si0,含量>90% 工业 提高釉的熔融温度与黏度，减少热膨胀系数，赋了 高的机械强度、硬度、时磨性和耐化学侵蚀性 水 5i0,含量70%-90 硅质校正原料 工业 %,少含燧石 Si0,含量>96%， 耐火材 A,O、TiO、碳M 料工 硅砖及硅质耐火制品的主要原料 氧化物等杂质总含 业 量<2% 注①：品质要求只考忠一般产品的牛产，不包括特种材料。 2.2.2.2石芙的种类和性质 自然界中的$O2结晶矿物统称为石英。无机材料工业常用的石英类 原料有： A石英砂 12
石英砂又称硅砂，是石英岩、长石等受水、碳酸酐以及温度变化等 作用，逐浙分解风化由水流冲击沉积而成。质地纯净的硅砂为白色， 般硅砂，因含有铁的氧化物和有机质，故多呈淡黄色、浅灰色或红褐色。 利用石英砂作为陶瓷的原料，可不用破碎，简化工艺过程，降低成本， 但由于其杂质较多成分波动也大，用时须进行控制。 优质硅砂是理想的玻璃工业原料。硅砂的质量主要由其化学组成、 颗粒组成和矿物组成来评定 B脉石英 脉石英系由含SO2的熔融岩浆填充岩隙并在地壳的较浅部分经急 冷凝固成为致密状结晶态石英（有的可凝固为破璃态石英），并呈矿脉 状产出，属火成岩。外观色纯白，半透明，呈油脂光泽，断口呈贝壳状， S02含量一般在98%以上，是生产日用细瓷、石英玻璃、高硅质高密 度耐火硅砖的良好原料。 C砂岩 砂岩是石英颗粒和黏性物质在高压下胶结而成的一种碎屑沉积岩。 化学组成主要为Si02>95%(纯者可达99.5%)，其次A1203<1%~3 %、Fcz03<1%、Mg0<0.1%、Ca0<0.6%和(Na0+K,0)<1%-2%。 砂岩外观多呈淡黄色、淡红色，铁染现象严重的呈红色。根据胶结物不 同分为硅质砂岩（含SiO2较多）、黏土质砂岩（含A2O,较多）、长石 质砂岩（含K,0较多）、钙质砂岩（含C0较多）。含硅高(>98%) 而含铁低(<0.2%)的砂岩一般可用作平板玻璃、瓶罐玻璃、器皿玻 璃的原料。石英砂岩广泛用于耐火材料工业。在陶瓷工业中仅硅质砂岩 有使用价值，主要用作瘠性料，以降低坯料的可塑性，减少制品的干燥 收缩和变形。在水泥工业中多用作硅质校正原料，用以调整熟料的硅酸 率。 D石英岩 石英岩是一种变质岩。系硅质砂岩经变质作用使石英颗粒再结品的 岩石。S02含量一般在97%以上，常呈灰白色，有鲜明光洋，断面致 密，强度大，硬度高，其加热时晶型转化比较困难。石英岩是引入S0 的主要原料之一，用于玻璃时，其化学组成要求为：SiO2>98%,Fz03 13
<0.2%,A203<2%。在陶瓷工业中一般用作瘠性料。用于高硅质高密 度硅砖时，要求Si02>95%,R20<0.2%,Fe203<1.0%,Ca0<1.0%。 用于水泥时，有时用作硅质校正原料，一般要求：S070%-90%,硅 酸率>4，(K,0+Na0)<4%, E燧石 燧石是含SO2溶液经化学沉积在岩石夹层或岩石中的隐晶质$02 属沉积岩。常呈层状、结核状，以钟乳状、葡萄状产出的为玉髓。色浅 灰、深灰或白色。因其硬度高，可陶瓷、耐火材料工业中作研磨材料、 球磨机内衬和硅质耐火材料。质量好的隧石也可代替石英作为细陶瓷 坯、釉的原料。 F硅藻土 硅藻土是溶解在水中的一部分$O2被微细的硅藻类水生物吸取沉 积演变而成，本质是含水的非晶质S02,常含少量黏土，具有一定可塑 性，质轻多孔，相对密度为0.40.9，孔隙度达90%92%，呈疏松土状， 吸水和吸附能力强，熔点高，除氢氟酸外，不溶于其他酸。是制造隔热 和隔音材料、轻质砖及过滤体等多孔陶瓷的重要原料。 2.2.2.3石芙的多晶转化 石英类原料在加热过程中会发生复杂的多晶转变，同时伴随体积变 化，这是使用石英类原料时必须注意的一个重要性质。其晶型间相互转 变温度和体积变化△V情况见图2-3. A重建性转变一高温型的迟缓转化 如图2-3中的横向变化，即石英、鳞石英、方石英间的转变， 这种转化由表面开始逐步向内部进行，转化后发生结构变化，形成新的 稳定晶型，因而需要较高的活化能。转化进程缓慢，转化时体积变化△V 较大，并需要高的温度。尽管体积变化大，但由于转化速度慢，对制品 的稳定性影响并不大。为了加速转化，可以添加细磨的矿化剂或助熔剂。 B位移性转变一高低温型的迅速转化 如图2-3中的纵向变化，如：鳞石英、B鳞石英和鳞石英之间的 转变，这种转化进行迅速，转化是在达到转化温度之后，晶体表里同时 瞬息间发生的，转化后结构不发生特殊变化，因而转化较容易进行，体 14
积变化△V不大，转化为可逆的。由于其转变速度快，较小的体积变化 就可能由于不均匀应力而引起制品开裂，影响产品质量。因此，硅砖生 产中加入矿化剂的目的就是为了提高产品中鳞石英含量，减少方石英生 成量，以减少位移性转变所引起的体积变化。 △V-16.0% △v-4.7% △V=0.1% ,方石英1713一熔融态石英 573℃ 1630 △V=0.82%】△V-0.2% V- ,8% 丹石英 仔第石英 母方石英 石英玻璃 117℃ △V=0.2% Y鳞石英 图23石英晶型转变温度和体积变化情况 上述石英晶型转化规律并不完全与实际情况一致，而是不论有无矿 化剂的存在，总是由“石英首先转化为“介稳方石英”一偏方石英。然 后，如有矿化剂存在，在1200-1470℃时转化为a-鳞石英，这一过程在1300℃以 上进行强烈。如无矿化剂存在，约在1300-1450℃时，：石英经过中间相信方石 英，再缓慢转化为c方石英。在石英转化为偏方石英的过程中，石英颗粒会开裂。 如有矿化剂，形成的液相就会沿裂纹侵入颗粒内部，促使稳定方石英转化为鳞石 英。如矿化剂很少或几乎没有时，则形成方石英，而且在颗粒内部仍保持有部分 的介稳偏方石英。 石英的晶型变化规律可用于指导陶瓷和硅砖制品的生产及使用。掌 握石英的品型转化规律对于指导生产具有重要的实际意义。一方面，在 使用石英类制品时，可以通过控制升温和冷却速率，来避免体积效应引 起的开裂。另一方面，利用其热膨胀效应，如将石英原料在1000℃进 行预烧，又有利于石英类原料的破碎。 2.2.3长石类矿物原料 2.2.3.1长石的种类和性质 长石(feldspar)是一种常见的造岩矿物，广泛分布在火成岩、沉积 岩、变质岩中，约占地壳总质量的50%。是架状结构的碱金属或碱土 金属的铝硅酸盐，除含铝、硅质外，还含一定量的钾、钠、钙、钡：此 外，长石常夹杂有少量的石英、云母等。根据其结构特点，可将长石类 15