一、石英原料的种类和性质一、石英原料的种类和性质 （一）石英原料的种类（一）石英原料的种类 自然界中的二氧化硅结晶矿物可以统称为自然界中的二氧化硅结晶矿物可以统称为石英石英。其中最。其中最纯的石英晶体称为纯的石英晶体称为水晶水晶。水晶的产量很少，且在工业上有。水晶的产量很少，且在工业上有更重要的用途，陶瓷工业一般不予使用。更重要的用途，陶瓷工业一般不予使用。由于经历的地质由于经历的地质作用及成矿条件不同，石英呈现多种状态，并有不同的纯作用及成矿条件不同，石英呈现多种状态，并有不同的纯度。度。第三节第三节 石英类原料石英类原料1n在陶瓷工业中常用的石英类原料有以下几种：在陶瓷工业中常用的石英类原料有以下几种： 脉石英脉石英：是由二氧化硅的熔融岩浆填充岩隙并在地壳的较：是由二氧化硅的熔融岩浆填充岩隙并在地壳的较浅部分经急冷凝固形成的致密状结晶态石英（有的可凝固为浅部分经急冷凝固形成的致密状结晶态石英（有的可凝固为玻璃态石英），是玻璃态石英），是火成岩火成岩。其。其SiO2含量可高达含量可高达99%，是生产，是生产日用细瓷的良好原料。日用细瓷的良好原料。 砂岩砂岩：石英颗粒被胶结物结合而成的一种碎屑：石英颗粒被胶结物结合而成的一种碎屑沉积岩沉积岩。根据。根据胶结物质的不同，可分为：石灰质砂岩、粘土质砂岩、石膏胶结物质的不同，可分为：石灰质砂岩、粘土质砂岩、石膏质砂岩、硅质砂岩等。在陶瓷工业中仅硅质砂岩有使用价值。质砂岩、硅质砂岩等。在陶瓷工业中仅硅质砂岩有使用价值。砂岩中砂岩中SiO2的含量为的含量为90%95%。 石英岩石英岩：是一种：是一种变质岩变质岩。是由硅质砂岩经变质作用，石英。是由硅质砂岩经变质作用，石英颗粒再结晶的岩石。颗粒再结晶的岩石。 SiO2含量一般在含量一般在97%以上，其中品质以上，其中品质好的石英岩可作细瓷原料。好的石英岩可作细瓷原料。2石英砂石英砂：是花岗岩、伟晶岩等风化成细粒后，由水流：是花岗岩、伟晶岩等风化成细粒后，由水流冲击淘汰后自然聚集而成。含杂质较多，成分波动也大，冲击淘汰后自然聚集而成。含杂质较多，成分波动也大，生产使用时，其使用量须进行控制。生产使用时，其使用量须进行控制。燧石燧石：属沉积岩。其硬度高，可作研磨材料，球磨机：属沉积岩。其硬度高，可作研磨材料，球磨机内衬等。内衬等。硅藻土硅藻土：溶解在水里的一部分二氧化硅被微细的硅藻：溶解在水里的一部分二氧化硅被微细的硅藻类水生物吸取沉积演变而成。硅藻土具有很多孔隙，是类水生物吸取沉积演变而成。硅藻土具有很多孔隙，是制造绝热材料、轻质砖、过滤体等多孔陶瓷的重要原料。制造绝热材料、轻质砖、过滤体等多孔陶瓷的重要原料。3石英石英水晶结晶良好的石英水晶结晶良好的石英水晶结晶良好的石英水晶结晶良好的石英4（二）石英原料的性质（二）石英原料的性质 外观外观有的呈乳白色，有的呈灰白半透明状态，表面具有有的呈乳白色，有的呈灰白半透明状态，表面具有玻璃光泽或脂肪光泽，莫氏硬度为玻璃光泽或脂肪光泽，莫氏硬度为7。相对密度相对密度因晶型而不因晶型而不同，变动于同，变动于2.222.65。 石英的主要化学成分石英的主要化学成分为为SiO2，但是常含有少量的，但是常含有少量的Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、TiO2等杂质成分。等杂质成分。 二氧化硅在常压下有七种结晶态和一个玻璃态二氧化硅在常压下有七种结晶态和一个玻璃态。它们。它们是是-石英、石英、-石英；石英；-鳞石英、鳞石英、-鳞石英、鳞石英、-鳞石英；鳞石英；-方方石英、石英、-方石英。方石英。 石英具有很强耐酸侵蚀能力（氢氟酸除外），石英具有很强耐酸侵蚀能力（氢氟酸除外），但与碱性但与碱性物质接触时能起反应而生成可溶性的硅酸盐。高温下，石英物质接触时能起反应而生成可溶性的硅酸盐。高温下，石英易与碱金属氧化物作用生成硅酸盐与玻璃态物质。易与碱金属氧化物作用生成硅酸盐与玻璃态物质。 石英材料的熔融温度范围取决于二氧化硅的形态和杂质的石英材料的熔融温度范围取决于二氧化硅的形态和杂质的含量。含量。 5二、石英的晶型转化二、石英的晶型转化 石英是由石英是由SiO4 四面体互相以顶点连接而四面体互相以顶点连接而成的三维空间架状结构。由于成的三维空间架状结构。由于SiO4 四面体之四面体之间的连接在不同的条件与温度下呈现不同的连间的连接在不同的条件与温度下呈现不同的连接方式，石英可呈现出各种晶型，其晶型与晶接方式，石英可呈现出各种晶型，其晶型与晶型间的转变温度型间的转变温度如图所示如图所示。6n石英在自然界中大部分为石英在自然界中大部分为-石英石英的形态稳定存在，只有的形态稳定存在，只有很少部分以很少部分以鳞石英或方石英鳞石英或方石英的介稳状态存在。的介稳状态存在。石英的晶型转变图石英的晶型转变图 7石英晶型转化的特点：石英晶型转化的特点：1）高温型的缓慢转化（横向转化）：）高温型的缓慢转化（横向转化）：转化由表面开始逐转化由表面开始逐步向内部进行，转化后发生结构变化，因此转化进程缓慢，步向内部进行，转化后发生结构变化，因此转化进程缓慢，体积变化大，并需要较高的温度和较长的时间，转化不可体积变化大，并需要较高的温度和较长的时间，转化不可逆。逆。2）低温型的快速转化（纵向转化）：）低温型的快速转化（纵向转化）：转化迅速，达到转转化迅速，达到转化温度后，晶体表里瞬间同时发生转化，转化后结构不发化温度后，晶体表里瞬间同时发生转化，转化后结构不发生特殊变化，体积变化不大，转化可逆。生特殊变化，体积变化不大，转化可逆。8石英晶型转化的体积变化石英晶型转化的体积变化晶型转化晶型转化温度温度()体积膨胀体积膨胀(%)石英石英石英石英5730.82石英石英鳞石英鳞石英87016.0鳞石英鳞石英方石英方石英14704.7方石英方石英熔融石英熔融石英17130.1鳞石英鳞石英鳞石英鳞石英1630.2鳞石英鳞石英鳞石英鳞石英1170.2方石英方石英 方石英方石英1502.89n石英晶型转化结果引起一系列物理变化，如体积、相对密度石英晶型转化结果引起一系列物理变化，如体积、相对密度等，其中对陶瓷生产影响较大的是等，其中对陶瓷生产影响较大的是体积变化体积变化。石英晶型转化石英晶型转化过程中的体积变化可由相对密度的变化计算出其转化的过程中的体积变化可由相对密度的变化计算出其转化的体积体积效应效应。n属缓慢属缓慢转化的体积效应值大，例如转化的体积效应值大，例如在在-石英向石英向 鳞石英的转鳞石英的转化中，体积膨胀达到化中，体积膨胀达到16%。而。而属快速转化的体积变化则很小，属快速转化的体积变化则很小，如如573 时，时，石英的体积膨胀仅石英的体积膨胀仅0.82%。n单纯从数值上看，缓慢转化似乎会出现严重问题，但实际上单纯从数值上看，缓慢转化似乎会出现严重问题，但实际上由于：由于：1）它们的转化速度非常缓慢，）它们的转化速度非常缓慢，2）转化时转化时间也）转化时转化时间也很长，很长，3）液相的缓冲作用，）液相的缓冲作用，因此使得体积的膨胀进行缓慢，因此使得体积的膨胀进行缓慢，抵消了固体膨胀应力所造成的破坏作用，对生产过程的危害抵消了固体膨胀应力所造成的破坏作用，对生产过程的危害反而不大。反而不大。10n在在低温下的快速转化低温下的快速转化，虽然体积膨胀很小，但因其转化迅速，虽然体积膨胀很小，但因其转化迅速，又是在无液相出现的所谓干条件下进行转化，因此破坏性又是在无液相出现的所谓干条件下进行转化，因此破坏性强，危害性大，强，危害性大，很容易使陶瓷制品产生变形和开裂的后果。很容易使陶瓷制品产生变形和开裂的后果。三、石英在陶瓷生产中的作用三、石英在陶瓷生产中的作用n石英是作为瘠性原料加入到陶瓷坯料中的，它在陶瓷生产中石英是作为瘠性原料加入到陶瓷坯料中的，它在陶瓷生产中的作用不仅表现在坯体成形，而且在烧成时都有重要的影的作用不仅表现在坯体成形，而且在烧成时都有重要的影响。响。 在烧成前在烧成前是瘠性原料，可对泥料的可塑性起调节作用，能是瘠性原料，可对泥料的可塑性起调节作用，能降低坯体的干燥收缩，缩短干燥时间并防止坯体变形。降低坯体的干燥收缩，缩短干燥时间并防止坯体变形。11 在烧成时在烧成时，石英的加热膨胀可部分地抵消坯体收缩的影，石英的加热膨胀可部分地抵消坯体收缩的影响，当玻璃质大量出现时，在高温下石英能部分熔解于液响，当玻璃质大量出现时，在高温下石英能部分熔解于液相中，增加熔体的粘度，而未熔解的石英颗粒，则构成坯相中，增加熔体的粘度，而未熔解的石英颗粒，则构成坯体的骨架，可防止坯体发生软化变形等缺陷。体的骨架，可防止坯体发生软化变形等缺陷。 在瓷器中在瓷器中，合理的石英颗粒能提高瓷器坯体的强度。同，合理的石英颗粒能提高瓷器坯体的强度。同时，石英也能使瓷坯的透光度和白度得到改善。时，石英也能使瓷坯的透光度和白度得到改善。 在釉料中在釉料中，二氧化硅是生成玻璃质的主要组分，增加釉，二氧化硅是生成玻璃质的主要组分，增加釉料中石英含量能提高釉的熔融温度与粘度，并减少釉的热料中石英含量能提高釉的熔融温度与粘度，并减少釉的热膨胀系数。同时它是赋予釉以高的力学强度、硬度、耐磨膨胀系数。同时它是赋予釉以高的力学强度、硬度、耐磨性和耐化学侵蚀性的主要因素。性和耐化学侵蚀性的主要因素。12第四节第四节 长石类原料长石类原料一、长石的种类和一般性质一、长石的种类和一般性质长石是陶瓷原料中最常用的熔剂性原料，它呈架状硅酸盐结长石是陶瓷原料中最常用的熔剂性原料，它呈架状硅酸盐结构，化学成分为不含水的碱金属与碱土金属硅酸盐。一般用构，化学成分为不含水的碱金属与碱土金属硅酸盐。一般用作坯料、釉料、色料熔剂等的基本成分，用量较大，是传统作坯料、釉料、色料熔剂等的基本成分，用量较大，是传统陶瓷的三大原料之一。陶瓷的三大原料之一。n自然界中长石的种类很多，归纳起来都是由以下四种长石组自然界中长石的种类很多，归纳起来都是由以下四种长石组合而成：合而成： 钠长石钠长石 Na2OAl2O36SiO2 钾长石钾长石 K2OAl2O36SiO2 钙长石钙长石 CaOAl2O32SiO2 钡长石钡长石 BaOAl2O32SiO2 13钠长石钠长石钾长石钾长石钙长石钙长石钡长石钡长石14名名 称称钾长石石钠长石石钙长石石钡长石石化学通式化学通式K K2 2O OAlAl2 2O O3 36SiO6SiO2 2NaNa2 2O OAlAl2 2O O3 36SiO6SiO2 2CaOCaOAlAl2 2O O3 32SiO2SiO2 2BaOBaOAlAl2 2O O3 32SiO2SiO2 2晶体晶体结构式构式KAlSiKAlSi3 3O O8 8 NaAlSiNaAlSi3 3O O8 8 CaAlCaAl2 2SiSi2 2O O8 8 BaAlBaAl2 2SiSi2 2O O8 8 理理论化学化学组成成(%)(%)SiOSiO2 2AlAl2 2O O3 3RO(RRO(R2 2O)O)64.7064.7018.4018.40K K2 2O 16.90O 16.9068.7068.7019.5019.50NaNa2 2O 11.80O 11.8043.2043.2036.7036.70CaOCaO 20.10 20.1032.0032.0027.1227.12BaOBaO 40.88 40.88晶晶 系系单斜斜三斜三斜三斜三斜单斜斜密度（密度（g/cmg/cm3 3）2.562.592.602.652.742.763.37莫氏硬度莫氏硬度66.566.566.566.5颜 色色白、肉白、肉红、浅黄、浅黄白、灰白、灰白、灰或无色白、灰或无色白或无色白或无色热膨膨胀系数系数（1010-8-8/）7.57.4熔点（熔点（）1150（异元熔融）（异元熔融）110015501725长石类矿物的化学组成与矿物物理性质长石类矿物的化学组成与矿物物理性质 15由于长石的互熔特性，故地壳中单一的长石少见，多数是由于长石的互熔特性，故地壳中单一的长石少见，多数是几种长石的互熔物，按其化学成分和结晶化学特点，可以几种长石的互熔物，按其化学成分和结晶化学特点，可以分为两个亚族：分为两个亚族：1、钾钠长石亚族、钾钠长石亚族 自然界的钾长石都混有钠长石，常见的钾钠长石有：自然界的钾长石都混有钠长石，常见的钾钠长石有： 透长石透长石。其成分含钠长石可达。其成分含钠长石可达50%，生成温度在，生成温度在 900950 以上，系高温型，产于喷出岩中。以上，系高温型，产于喷出岩中。 正长石正长石。其成分中含钠长石可达。其成分中含钠长石可达30%，生成温度在，生成温度在650900 ，系中温型，产于侵入岩和变质岩中。，系中温型，产于侵入岩和变质岩中。 微斜长石微斜长石。其成分中含钠长石可达到。其成分中含钠长石可达到20%，生成温度在，生成温度在650 以下，系低温型，多产于伟晶岩和变质岩中。以下，系低温型，多产于伟晶岩和变质岩中。162、斜长石亚族、斜长石亚族由钙长石和钠长石组成的长石中：由钙长石和钠长石组成的长石中： 钠长石钠长石 含钠长石在含钠长石在90%以上以上 钙长石钙长石 含钠长石不足含钠长石不足10% 斜长石斜长石 在这中间不同比例的混熔物在这中间不同比例的混熔物 斜长石中以钠长石的熔点最低（约斜长石中以钠长石的熔点最低（约1120 ），所以常用），所以常用作日用陶瓷的釉用原料。作日用陶瓷的釉用原料。生产中一般所称的钾长石，实际上是含钾为主的钾钠长石；生产中一般所称的钾长石，实际上是含钾为主的钾钠长石；而所谓的钠长石，实际上是含钠为主的钾钠长石；一般含而所谓的钠长石，实际上是含钠为主的钾钠长石；一般含钙的斜长石在日用陶瓷生产中较少使用。钙的斜长石在日用陶瓷生产中较少使用。17实际生产中使用的长石都含有少量的杂质成分，如石英、实际生产中使用的长石都含有少量的杂质成分，如石英、霞石、云母、角闪石、以及铁的化合物等。霞石、云母、角闪石、以及铁的化合物等。石英、霞石英、霞石石对制品没有影响，而对制品没有影响，而云母云母（尤其是黑云母）、（尤其是黑云母）、角闪角闪石和铁的化合物石和铁的化合物，能使制品显色，影响制品的白度，能使制品显色，影响制品的白度，特别是黑云母在高温时能熔化为粘稠的液体，且不与特别是黑云母在高温时能熔化为粘稠的液体，且不与长石互熔，而独自以黑斑存在。所以工业上对长石的长石互熔，而独自以黑斑存在。所以工业上对长石的含铁量要求比粘土的要求更为严格。含铁量要求比粘土的要求更为严格。Fe2O3 含量应控含量应控制在制在0.5%以下为宜。以下为宜。18二、长石的熔融特性二、长石的熔融特性长石在陶瓷坯料中是作为熔剂使用的，在釉料中也是形成玻长石在陶瓷坯料中是作为熔剂使用的，在釉料中也是形成玻璃相的主要成分。璃相的主要成分。为了使坯料便于烧结而又防止变形，一般为了使坯料便于烧结而又防止变形，一般希望长石具有较低的熔化温度、较宽的熔融范围、较高的熔希望长石具有较低的熔化温度、较宽的熔融范围、较高的熔融液相粘度和良好的熔解其它物质的能力。融液相粘度和良好的熔解其它物质的能力。从理论上讲，各种纯的长石的熔融温度分别为：钾长石从理论上讲，各种纯的长石的熔融温度分别为：钾长石1150 ，钠长石，钠长石1100 ，钙长石，钙长石1550 ，钡长石，钡长石1715 。但实际上，尽管长石是一种结晶物质，因其经常是几种长石但实际上，尽管长石是一种结晶物质，因其经常是几种长石的混熔物，再加上又含有一些杂质，所以的混熔物，再加上又含有一些杂质，所以陶瓷生产中使用的陶瓷生产中使用的长石却没有固定的熔点，长石却没有固定的熔点，只能在一个不太严格的温度范围内只能在一个不太严格的温度范围内逐渐软化熔融，变为玻璃态物质。逐渐软化熔融，变为玻璃态物质。19实际生产中实际生产中，长石的一般熔融温度范围为：钾长石，长石的一般熔融温度范围为：钾长石11301450 ；钠长石；钠长石11201250 ；钙长石；钙长石12501550。从上述可以看出，钾长石的熔融温度不是太高，且其熔融温从上述可以看出，钾长石的熔融温度不是太高，且其熔融温度范围宽，度范围宽，why？这与钾长石的熔融反应有关。钾长石从这与钾长石的熔融反应有关。钾长石从1130 开始软化熔融，在开始软化熔融，在1220 时分解，生成白榴子石与时分解，生成白榴子石与SiO2共熔体，成为玻璃态粘稠物，其反应如下：共熔体，成为玻璃态粘稠物，其反应如下：K2OAl2O36SiO2 K2OAl2O34SiO2 + 2SiO2 （白榴子石）（白榴子石） 温度再升高，逐渐全部变成液相。温度再升高，逐渐全部变成液相。由于钾长石的熔融物中由于钾长石的熔融物中存在白榴子石和硅氧熔体，故粘度大。存在白榴子石和硅氧熔体，故粘度大。20由于由于钾长石钾长石在熔融后能形成粘度较大的熔体，并且随着温度在熔融后能形成粘度较大的熔体，并且随着温度升高熔体的粘度逐渐降低（非快速降低），所以在陶瓷生产升高熔体的粘度逐渐降低（非快速降低），所以在陶瓷生产中有利于烧成控制和防止变形。在陶瓷坯料中选用正长石或中有利于烧成控制和防止变形。在陶瓷坯料中选用正长石或微斜长石为熔剂原料。微斜长石为熔剂原料。而而钠长石钠长石融化时没有新的晶相产生，形成的液相粘度较低，融化时没有新的晶相产生，形成的液相粘度较低，故熔融范围较窄，且其粘度随温度的升高而降低的速度较快，故熔融范围较窄，且其粘度随温度的升高而降低的速度较快，所以一般认为在坯料中使用钠长石容易引起产品变形。但是所以一般认为在坯料中使用钠长石容易引起产品变形。但是钠长石在高温时对石英、粘土、莫来石的熔解却最快，熔解钠长石在高温时对石英、粘土、莫来石的熔解却最快，熔解度也最大，因此可以配合釉料使用。度也最大，因此可以配合釉料使用。21三、长石在陶瓷生产中的作用三、长石在陶瓷生产中的作用 长石在陶瓷原料中是作为熔剂使用的，因此它在陶瓷生产长石在陶瓷原料中是作为熔剂使用的，因此它在陶瓷生产中的作用主要表现为它的熔融和熔化其它物质的性质。中的作用主要表现为它的熔融和熔化其它物质的性质。 长石在高温下熔融长石在高温下熔融，形成粘稠的玻璃熔体，能降低陶瓷，形成粘稠的玻璃熔体，能降低陶瓷坯体组分的熔化温度，有利于成瓷和降低烧成温度。坯体组分的熔化温度，有利于成瓷和降低烧成温度。 熔融后熔融后的长石熔体能熔解部分高岭土分解产物和石英颗的长石熔体能熔解部分高岭土分解产物和石英颗粒。液相中的粒。液相中的Al2O3和和SiO2相互作用，促进莫来石晶体的形成相互作用，促进莫来石晶体的形成和长大，赋予了坯体的力学强度和化学稳定性。和长大，赋予了坯体的力学强度和化学稳定性。 长石熔体能填充长石熔体能填充于各结晶颗粒之间，有助于坯体致密和于各结晶颗粒之间，有助于坯体致密和减少空隙。减少空隙。冷却后的长石熔体冷却后的长石熔体，构成了瓷的玻璃基质，增加了，构成了瓷的玻璃基质，增加了透明度，且有助于坯体的力学强度等性能的提高。透明度，且有助于坯体的力学强度等性能的提高。 在釉料中在釉料中，长石是主要熔剂。长石是主要熔剂。 长石作为瘠性原料长石作为瘠性原料，在生坯中还可以缩短坯体干燥时间，在生坯中还可以缩短坯体干燥时间，减少坯体的干燥收缩和变形等。减少坯体的干燥收缩和变形等。22第五节第五节 其它矿物原料其它矿物原料1.碳酸盐类：方解石、白云石、菱镁矿碳酸盐类：方解石、白云石、菱镁矿2.碱土硅酸盐类原料：滑石、蛇纹石、硅灰石碱土硅酸盐类原料：滑石、蛇纹石、硅灰石 、透辉石、透辉石3.含碱硅酸铝类：霞石正长岩、锂辉石、锂云母含碱硅酸铝类：霞石正长岩、锂辉石、锂云母4. 钙的磷酸盐类：钙的磷酸盐类：骨灰和磷灰石骨灰和磷灰石5. 高铝质矿物原料：高铝矾土、硅线石高铝质矿物原料：高铝矾土、硅线石6. 锆英石锆英石7.工业废渣：磷矿渣、高炉矿渣、萤石矿渣、粉煤灰工业废渣：磷矿渣、高炉矿渣、萤石矿渣、粉煤灰23方解石有助熔作用，可降方解石有助熔作用，可降低烧成温度，缩短烧成时间，低烧成温度，缩短烧成时间，提高瓷器的透光度，并使坯釉提高瓷器的透光度，并使坯釉结合牢固。但在釉料中配用不结合牢固。但在釉料中配用不当，则易出现乳浊（析晶）现当，则易出现乳浊（析晶）现象，单独使用还易在煤和油窑象，单独使用还易在煤和油窑中中“吸烟吸烟” 。1.1.碳酸盐类碳酸盐类 1） 方解石方解石 方解石是石灰岩、大理岩的主要矿物方解石是石灰岩、大理岩的主要矿物 。 方解石属三方晶系，晶体呈菱面体，有时呈粒状或板状。方解石属三方晶系，晶体呈菱面体，有时呈粒状或板状。 方解石高温分解前起瘠化作用，分解后起熔剂作用。方解石高温分解前起瘠化作用，分解后起熔剂作用。24水晶方解石花水晶方解石花方解石方解石252 2）白云石）白云石 白云石是白云石是CaCO3和和MgCO3的复盐，化学通式为的复盐，化学通式为CaMg(CO3) 。 在陶瓷工业中，白云石的使用能同时引入在陶瓷工业中，白云石的使用能同时引入CaO及及MgO，它们一般起，它们一般起熔剂作用，能降低烧成温度，促进石英的熔解和莫来石熔剂作用，能降低烧成温度，促进石英的熔解和莫来石的生成。的生成。白云石白云石263）菱镁矿）菱镁矿 菱镁矿的化学通式是菱镁矿的化学通式是MgCO3 3，理论化学组成，理论化学组成MgO 47.82，CO2 2 52.18。菱镁矿是制造耐火材料的重要原料，也是新型陶瓷工业中用。菱镁矿是制造耐火材料的重要原料，也是新型陶瓷工业中用于合成尖晶石（于合成尖晶石（MgOAl2 2O3 3）铁酸镁（）铁酸镁（MgOTiO2 2）和镁橄榄石瓷）和镁橄榄石瓷（2MgOSiO2 2）等的主要原料，同时作为辅助原料和添加剂被广泛应用。）等的主要原料，同时作为辅助原料和添加剂被广泛应用。 菱镁矿在我国菱镁矿在我国东北海城大石桥东北海城大石桥一带有大量出产，当地就用含菱镁一带有大量出产，当地就用含菱镁矿的镁质粘土来制造镁质精陶和瓷器。矿的镁质粘土来制造镁质精陶和瓷器。菱镁矿菱镁矿272.2.碱土硅酸盐类原料碱土硅酸盐类原料 1）滑石）滑石 滑石由天然的含水层状硅酸镁矿物组滑石由天然的含水层状硅酸镁矿物组成，其化学式为成，其化学式为 3MgO4SiO2 2H2 2O，晶体，晶体结构式是结构式是Mg3Si4 4O1010(OH)2 2。滑石属。滑石属2：1型层状结构硅酸盐矿物，其晶体结构与叶型层状结构硅酸盐矿物，其晶体结构与叶蜡石十分相似。蜡石十分相似。 滑石在普通日用陶瓷生产中一般作为滑石在普通日用陶瓷生产中一般作为熔剂使用，在细陶瓷坯体中加入少量滑石，熔剂使用，在细陶瓷坯体中加入少量滑石，可降低烧成温度，可降低烧成温度，在较低的温度下，形成在较低的温度下，形成液相，加速莫来石晶体的生成，同时扩大液相，加速莫来石晶体的生成，同时扩大烧结温度范围，提高白度、透明度、力学烧结温度范围，提高白度、透明度、力学强度和热稳定性。强度和热稳定性。滑石是生产镁质瓷的主滑石是生产镁质瓷的主要原料。要原料。滑石282）蛇纹石）蛇纹石 蛇纹石与滑石同属镁的含水蛇纹石与滑石同属镁的含水硅酸盐矿物，化学式为硅酸盐矿物，化学式为3MgO4SiO2 22H2 2O ，晶体结构式，晶体结构式为为Mg3SiO2 2(OH)4 4，理论化学组，理论化学组成：成：MgO 43，SiO2 2 44.1，H2 2O 12.9，常含铁、钛、镍等，常含铁、钛、镍等杂质，铁含量较高。杂质，铁含量较高。 蛇纹石属单蛇纹石属单斜晶系，晶体发育不完全，一般斜晶系，晶体发育不完全，一般只用作碱性耐火材料只用作碱性耐火材料 。蛇纹石蛇纹石293）硅灰石）硅灰石 天然硅灰石是典型的高温变天然硅灰石是典型的高温变质矿物，通常产于石灰岩和酸性质矿物，通常产于石灰岩和酸性岩浆的接触带，由岩浆的接触带，由CaO与与SiO2 2反反应而成。其化学通式为应而成。其化学通式为CaO SiO2 2，晶体结构式为，晶体结构式为Ca SiO3 3，理论，理论化学组成为化学组成为CaO 48.25，SiO2 2 51.75。硅灰石在陶瓷工业中的。硅灰石在陶瓷工业中的用途广泛，可用于制造釉面砖、用途广泛，可用于制造釉面砖、日用陶瓷、低损耗无线电陶瓷等，日用陶瓷、低损耗无线电陶瓷等，也可用于生产卫生陶瓷、磨具、也可用于生产卫生陶瓷、磨具、火花塞等。火花塞等。硅灰石硅灰石30 1978年以前，中国是一个硅灰石的贫国，现在已探明储年以前，中国是一个硅灰石的贫国，现在已探明储量达量达3847.4万吨，推测远景储量达万吨，推测远景储量达20000万吨以上，位居世界万吨以上，位居世界之首。现在年产总量近之首。现在年产总量近30万吨。主要代表矿山有吉林梨树矿。万吨。主要代表矿山有吉林梨树矿。用于陶瓷，可以大幅度降低陶瓷的烧成温度和缩短烧成时间，用于陶瓷，可以大幅度降低陶瓷的烧成温度和缩短烧成时间，而且具有其它许多优点，当前已引起世界各国的重视。而且具有其它许多优点，当前已引起世界各国的重视。 硅灰石用于陶瓷的特点：硅灰石用于陶瓷的特点：n用于生产釉面砖、卫生瓷等，可快速低温一次烧成。用于生产釉面砖、卫生瓷等，可快速低温一次烧成。n干燥收缩和烧成收缩小；烧成时膨胀系数较低，且是线性均匀膨干燥收缩和烧成收缩小；烧成时膨胀系数较低，且是线性均匀膨胀。胀。n硅灰石有助熔作用，且釉面美观。硅灰石有助熔作用，且釉面美观。n针状硅灰石晶体，可加快干燥速度。针状硅灰石晶体，可加快干燥速度。n针状硅灰石晶体，能提高产品机械强度，减小吸湿膨胀性。针状硅灰石晶体，能提高产品机械强度，减小吸湿膨胀性。n在硅灰石坯体上加入在硅灰石坯体上加入Al2O3、ZrO2、SiO2等，可提高坯体液相的等，可提高坯体液相的粘度，扩大烧成范围。粘度，扩大烧成范围。 314）透辉石）透辉石 透辉石的化学式为透辉石的化学式为CaOMgO2SiO2，晶体，晶体结构式：结构式：CaMgSiO3，理论化学组成为：理论化学组成为：CaO 25.9，MgO 18.5，SiO2 55.6。透辉石。透辉石也用也用作陶瓷低温快速烧成的原作陶瓷低温快速烧成的原料，尤其在釉面砖生产中料，尤其在釉面砖生产中得到了广泛应用。得到了广泛应用。透辉石透辉石323.3.含碱硅酸铝类含碱硅酸铝类 1 1）霞石正长岩）霞石正长岩 主要矿物组成为长石类及主要矿物组成为长石类及霞石霞石AlSiOAlSiO4 4的固熔体的固熔体, ,次要矿次要矿物为辉石、角闪石等，外观呈物为辉石、角闪石等，外观呈浅灰绿或浅红褐色，脂肪光泽。浅灰绿或浅红褐色，脂肪光泽。以霞石正长岩代替长石，可使以霞石正长岩代替长石，可使坯体烧成时不易沉塌，制得的坯体烧成时不易沉塌，制得的产品不易变形，热稳定性好，产品不易变形，热稳定性好，力学强度有所提高。力学强度有所提高。霞石正长岩霞石正长岩332 2）锂辉石）锂辉石 锂辉石的化学式锂辉石的化学式为为Li2OAl2O34SiO2，晶体结构式为，晶体结构式为LiAl(SiO3)2，理论化学组成为：，理论化学组成为：Li2O 8.02，SiO2 64.58，Al2O3 27.40，含有钾、钠、，含有钾、钠、镁、锰、铁等杂质。锂辉石有三种同质多镁、锰、铁等杂质。锂辉石有三种同质多相变体，即相变体，即-锂辉石、锂辉石、-锂辉石及锂辉石及-锂辉石。锂辉石。 锂辉石锂辉石锂辉石晶体锂辉石晶体343 3）锂云母）锂云母 锂云母又称鳞云母，是一种富含挥锂云母又称鳞云母，是一种富含挥发成分的三层型结构状硅酸盐，发成分的三层型结构状硅酸盐，其化学式为其化学式为LiFKFAl2O33SiO2，晶体结构式为，晶体结构式为K(Li, Al)3(Al, Si) Si3O10（F, OH）2，化学组成不定。在金属元素，化学组成不定。在金属元素中，锂的相对原子质中，锂的相对原子质量最小，化学活性比钾、钠强，且量最小，化学活性比钾、钠强，且LiLi+ +具有很高的静电场，因此有非具有很高的静电场，因此有非常强的熔剂化作用，能显著降低材料的烧结和熔融温度。常强的熔剂化作用，能显著降低材料的烧结和熔融温度。锂云母锂云母354.钙的磷酸盐类钙的磷酸盐类1）骨灰）骨灰骨灰是脊椎动物骨骼经一定温度煅烧后的产物。其中绝大部骨灰是脊椎动物骨骼经一定温度煅烧后的产物。其中绝大部分有机物被烧掉，而剩下无机盐类，其主要成分是羟基磷灰分有机物被烧掉，而剩下无机盐类，其主要成分是羟基磷灰石，石，其结构式为其结构式为Ca10(PO4)6(OH)2。生产中使用的骨灰生产中使用的骨灰是牛、羊、猪等骨骼先在是牛、羊、猪等骨骼先在9001000 温温度下用蒸汽煮脱脂，然后在度下用蒸汽煮脱脂，然后在9001300 下煅烧，煅烧后经下煅烧，煅烧后经球磨机细磨，磨后经水洗、除铁、陈化、烘干备用。球磨机细磨，磨后经水洗、除铁、陈化、烘干备用。骨灰在骨灰瓷中为主要原料，用量可达整个坯料的一半左右，骨灰在骨灰瓷中为主要原料，用量可达整个坯料的一半左右，是骨灰瓷中主晶相是骨灰瓷中主晶相-Ca3(PO4)2的主要来源。骨灰在细磨后的主要来源。骨灰在细磨后呈微弱可塑性，为了保证骨灰瓷坯料的成形塑性，呈微弱可塑性，为了保证骨灰瓷坯料的成形塑性，需要加入需要加入一定量的增塑粘土。一定量的增塑粘土。骨灰的用量对骨灰瓷制品的色调、透明度以及烧成温度和强骨灰的用量对骨灰瓷制品的色调、透明度以及烧成温度和强度等也都有较大的影响。度等也都有较大的影响。362）磷灰石）磷灰石磷灰石是天然磷酸钙矿物，化学式为磷灰石是天然磷酸钙矿物，化学式为Ca5PO43(F,Cl,OH) ，按成分中附加阴离子的不同，常见的有按成分中附加阴离子的不同，常见的有氟磷灰石和氯磷灰石，氟磷灰石和氯磷灰石，此外尚有羟基磷灰石此外尚有羟基磷灰石等。等。由于磷灰石与骨灰的化学成分相似，故可部分代替骨灰作骨由于磷灰石与骨灰的化学成分相似，故可部分代替骨灰作骨灰瓷。将磷灰石少量引入长石釉中，能提高釉面光泽度，使灰瓷。将磷灰石少量引入长石釉中，能提高釉面光泽度，使釉具有柔和感，但用量不宜过多，如釉具有柔和感，但用量不宜过多，如P2O5含量超过含量超过2%时，易时，易使釉面发生针孔、气泡，还会使釉难熔。使釉面发生针孔、气泡，还会使釉难熔。37 5.高铝质矿物原料高铝质矿物原料 1）高铝矾土）高铝矾土我国高铝矾土原料主要矿物组成是水铝石（我国高铝矾土原料主要矿物组成是水铝石（-Al2O3H2O ）和高岭石和高岭石（Al2O32SiO22H2O ），此外，还存在一些其它次要矿物，如金红石，），此外，还存在一些其它次要矿物，如金红石，含铁矿物，滑石，长石等。一般含铁矿物，滑石，长石等。一般Al2O3含量在含量在45%80%，SiO2含量在含量在1%40%。原料中杂质总量在。原料中杂质总量在2.5%6.0%，随着，随着Al2O3含量的增加杂质含量的增加杂质含量有增多的趋势。含量有增多的趋势。 高铝矾土常用于制造电瓷和匣钵。高铝矾土除用于生产高铝陶瓷外，高铝矾土常用于制造电瓷和匣钵。高铝矾土除用于生产高铝陶瓷外，还用于生产窑具和砌筑窑炉的耐火材。还用于生产窑具和砌筑窑炉的耐火材。高铝矾土高铝矾土382）硅线石）硅线石硅线石矿物属于无水铝硅酸盐矿，其化学通式为硅线石矿物属于无水铝硅酸盐矿，其化学通式为Al2O3SiO2 。硅线石在加热过程中产生体积膨胀，体积增加硅线石在加热过程中产生体积膨胀，体积增加7%8%，一般采取煅烧的方法来消除体积膨胀的影响。一般采取煅烧的方法来消除体积膨胀的影响。硅线石硅线石396.锆英石锆英石化学通式为化学通式为ZrSiO4 ，由于含有微量由于含有微量U(铀铀)、Th(钍钍)等放射等放射性元素，因此带有微量放射性。性元素，因此带有微量放射性。锆英石在建筑卫生瓷釉中一般加入量为锆英石在建筑卫生瓷釉中一般加入量为10%-16%。它在。它在釉中不仅起乳浊作用，还可提高釉的白度和耐磨性，并能釉中不仅起乳浊作用，还可提高釉的白度和耐磨性，并能增大抗釉面龟裂性和釉面硬度。增大抗釉面龟裂性和釉面硬度。40矿石采选、工业生产、加工、燃料燃烧、交通运输矿石采选、工业生产、加工、燃料燃烧、交通运输等行业以及环境治理过程中所丢弃的固体、半固体物质等行业以及环境治理过程中所丢弃的固体、半固体物质的总称。的总称。它品种繁多，数量巨大。其中属于无机非金属它品种繁多，数量巨大。其中属于无机非金属类的有各类尾矿类的有各类尾矿(如煤矸石等如煤矸石等)、选矿尾砂、粉煤灰、钢、选矿尾砂、粉煤灰、钢渣、炉渣等量大面广的工业废渣。渣、炉渣等量大面广的工业废渣。7.工业废渣工业废渣41据不完全统计，我国仅煤炭、冶金、电力、化工据不完全统计，我国仅煤炭、冶金、电力、化工等工业行业一年即产生数亿吨固体废物。其中煤矸石等工业行业一年即产生数亿吨固体废物。其中煤矸石约为约为1.35亿亿t，粉煤灰，粉煤灰6000万万t，锅炉渣约，锅炉渣约8000万万t，约，约占我国工业固体废物量的占我国工业固体废物量的50%。年利用率只占当年排。年利用率只占当年排放量的放量的1/4左右，其中左右，其中70%用于建筑材料。截止用于建筑材料。截止1988年，年，全国积存的固体废物己达全国积存的固体废物己达66亿亿t，累计占地面积，累计占地面积80万亩万亩(l亩亩=0.066hm2)。随着工业的不断发展，固体废物的。随着工业的不断发展，固体废物的产生量也不断地增加。产生量也不断地增加。42它们大都具有某些工业原料所具有的一它们大都具有某些工业原料所具有的一些化学、物理特性，比废水、废气更易于收些化学、物理特性，比废水、废气更易于收集、运输、加工，可进行再利用，具有巨大集、运输、加工，可进行再利用，具有巨大的资源潜力。在无机非金属材料的生产过程的资源潜力。在无机非金属材料的生产过程中，在保证产品质量，又不导致新的环境污中，在保证产品质量，又不导致新的环境污染的前提下，要优先考虑用固体废物作为原染的前提下，要优先考虑用固体废物作为原料。料。43决定工业废渣或尾矿能否用作陶瓷原料，决定工业废渣或尾矿能否用作陶瓷原料，主要是看其化学组成的变化。主要是看其化学组成的变化。一般一般2-3种废渣或种废渣或尾矿同时使用，并加入塑化剂来改善工艺性能，尾矿同时使用，并加入塑化剂来改善工艺性能，例如采用下面的原料配比：粘土例如采用下面的原料配比：粘土10-20%，素坯，素坯粉粉2-3%，粉煤灰，粉煤灰35-55%，尾矿，尾矿5-17%所生产出所生产出的面砖，其各项指标均达到了有关标准要求。以的面砖，其各项指标均达到了有关标准要求。以高岭土矿山尾矿为主要原料也成功地研制出了尾高岭土矿山尾矿为主要原料也成功地研制出了尾砂玻璃马赛克。砂玻璃马赛克。441）磷矿渣：）磷矿渣：磷矿渣是用磷矿石生产黄磷排除的废渣，它磷矿渣是用磷矿石生产黄磷排除的废渣，它可向陶瓷坯体中引入可向陶瓷坯体中引入CaO而不带入挥发分，是快速烧成而不带入挥发分，是快速烧成的理想原料。的理想原料。2）高炉矿渣：）高炉矿渣：高炉矿渣是冶炼生铁时的副产品。它可以高炉矿渣是冶炼生铁时的副产品。它可以作为生产建筑瓷的原料。如用于釉面砖，它是一种瘠性作为生产建筑瓷的原料。如用于釉面砖，它是一种瘠性原料，可减小烧成收缩。它在坯料中的加入量一般为原料，可减小烧成收缩。它在坯料中的加入量一般为5%30%。3）萤石矿渣：）萤石矿渣：其主要组成是硅酸钙，因此它可以代替硅其主要组成是硅酸钙，因此它可以代替硅灰石配制釉面砖坯料，也可作地砖的熔剂。灰石配制釉面砖坯料，也可作地砖的熔剂。454）粉煤灰）粉煤灰是火力发电厂燃煤粉锅炉排出的废渣。它来源于煤是火力发电厂燃煤粉锅炉排出的废渣。它来源于煤的灰分，其的灰分，其颜色颜色可以反映含碳量多少和粉煤灰的细度，可以反映含碳量多少和粉煤灰的细度，颜色较黑，说明含碳量较高，且颗粒也粗。粉煤灰无颜色较黑，说明含碳量较高，且颗粒也粗。粉煤灰无粘结性，是瘠性物料。粘结性，是瘠性物料。由于粉煤灰是瘠性原料，烧结温度较高，因此在陶由于粉煤灰是瘠性原料，烧结温度较高，因此在陶瓷中使用时要加入粘土提高可塑性和粘性，加入助熔瓷中使用时要加入粘土提高可塑性和粘性，加入助熔剂，以降低烧结温度。粉煤灰加入量可达剂，以降低烧结温度。粉煤灰加入量可达50%60%。46