1、陶瓷工艺学第一章 原料内 容v第一节 原料的分类及要求v第二节 硅质原料v第三节 粘土类原料 v第四节 熔剂性原料v第五节 辅助原料 陶瓷课件陶瓷课件陶瓷陶瓷原料原料v 1.1.1 原料的分类方法原料的分类方法 根据根据工艺特性工艺特性分：可塑性原料，非可塑性原料（瘠性），分：可塑性原料，非可塑性原料（瘠性），熔剂性原料。熔剂性原料。根据根据用途用途分：坯用原料，釉用原料，色料和彩料。分：坯用原料，釉用原料，色料和彩料。根据根据矿物组成矿物组成分：粘土原料（高岭土），硅质原料（石分：粘土原料（高岭土），硅质原料（石英），长石原料（溶剂原料），钙质原料，镁质原料。英），长石原料（溶剂原料），钙质
2、原料，镁质原料。根据根据原料的获得方式原料的获得方式分：矿物原料，化工原料。分：矿物原料，化工原料。第一节第一节 原料的分类及要原料的分类及要求求陶瓷课件陶瓷课件陶瓷陶瓷原料原料 传统陶瓷制品所用原料多为天然矿物原料；陶瓷制品的传统陶瓷制品所用原料多为天然矿物原料；陶瓷制品的 性质不仅与工艺过程有关，而且与原料的种类有关。性质不仅与工艺过程有关，而且与原料的种类有关。陶瓷制品的性能由瓷胎结构决定，瓷胎结构则由原料的种陶瓷制品的性能由瓷胎结构决定，瓷胎结构则由原料的种类和工艺决定。类和工艺决定。原料的合理选择十分重要。原料的合理选择十分重要。第一节第一节 原料的分类及要求原料的分类及要求 v 1
3、.1.2 原料是基础原料是基础陶瓷课件陶瓷课件陶瓷陶瓷原料原料 质量达标（质量达标（不是越纯越好不是越纯越好）储量要大（储量要大（保证长期供应保证长期供应）价格合理（价格合理（不能太贪便宜不能太贪便宜）性能稳定（性能稳定（稳定压倒一切稳定压倒一切）运输方便（运输方便（避免等米下锅避免等米下锅）v 1.1.3 对原料的基本要求：对原料的基本要求：第一节第一节 原料的分类及要求原料的分类及要求陶瓷课件陶瓷课件陶瓷陶瓷原料原料 第二节硅质原料v SiO2矿物种类矿物种类v SiO2多晶转变的特性多晶转变的特性v SiO2在陶瓷生产中的作用在陶瓷生产中的作用v 习题习题v 1.2.1 石英石英 二氧化
4、硅二氧化硅 SiO2 俗称玛瑙、水晶；我们专业接触最多的俗称玛瑙、水晶；我们专业接触最多的硅酸盐专业；硅酸盐专业；在地壳中的丰度为在地壳中的丰度为60%；是最常见的矿物：泥、沙石等多数；是最常见的矿物：泥、沙石等多数是硅酸盐矿物。是硅酸盐矿物。陶瓷课件陶瓷课件陶瓷陶瓷原料原料 第二节硅质原料v 1.2.1 石英石英 二氧化硅二氧化硅 SiO2 由于地质产状不同，石英呈现为多种状态，其中最纯的石由于地质产状不同，石英呈现为多种状态，其中最纯的石英称为水晶。因水晶产量很少，除了制造石英玻璃外，一般英称为水晶。因水晶产量很少，除了制造石英玻璃外，一般无机非金属材料制品无法采用。无机非金属材料制品无法
5、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、燧石等。主要有脉石英、砂岩、石英岩、石英砂、硅藻土、燧石等。陶瓷课件陶瓷课件陶瓷陶瓷原料原料第二节硅质原料v 1.2.1 石英石英氧化硅氧化硅SiO2v 含含SiO2的矿物种类：的矿物种类：脉石英脉石英 石英砂石英砂 砂岩砂岩 石英岩石英岩 燧石燧石 硅藻土硅藻土陶瓷课件陶瓷课件陶瓷陶瓷原料原料第二节硅质原料v 1.2.1 石英石英氧化硅氧化硅SiO2v 全国各地硅质原料举例：全国各地硅质原料举例：SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO
6、 K2O Na2O 烧失烧失山东泰安山东泰安 99.48 0.36 0.10 /痕迹痕迹 0.03湖南长沙湖南长沙 99.50 0.10 0.30 /广东潮安广东潮安 99.53 0.19 痕迹痕迹 /0.04 /内蒙包头内蒙包头 99.79 痕迹痕迹 0.06 0.18 /0.34山西闻喜山西闻喜 98.05 /0.10 /陶瓷课件陶瓷课件陶瓷陶瓷原料原料第二节硅质原料v 1.2.1 石英石英SiO2脉石英脉石英 致密结晶态，火成岩。致密结晶态，火成岩。外观特点：纯白，半透明呈油脂光泽，断口呈贝壳状。外观特点：纯白，半透明呈油脂光泽，断口呈贝壳状。SiO299%，是生产日用细瓷、釉料的良好原
7、料。，是生产日用细瓷、釉料的良好原料。陶瓷课件陶瓷课件陶瓷陶瓷原料原料第二节硅质原料v 1.2.1 石英石英SiO2砂岩砂岩 碎屑沉积岩，石英颗粒由胶结物结合，根据胶结物不碎屑沉积岩，石英颗粒由胶结物结合，根据胶结物不同分为：同分为：石灰质砂岩，粘土质砂岩，石膏质砂岩，云母石灰质砂岩，粘土质砂岩，石膏质砂岩，云母质砂岩，硅质砂岩质砂岩，硅质砂岩。陶瓷中仅用：硅质砂岩。陶瓷中仅用：硅质砂岩。SiO2 含量含量 90 95%。陶瓷课件陶瓷课件陶瓷陶瓷原料原料第二节硅质原料v 1.2.1 石英石英SiO2石英岩石英岩 硅质砂岩经变质作用，石英颗粒再结晶形成的岩石。硅质砂岩经变质作用，石英颗粒再结晶形
8、成的岩石。外观特点：灰白色，光泽鲜明，断面致密，强度大，外观特点：灰白色，光泽鲜明，断面致密，强度大，硬度高。硬度高。SiO2 97。加热晶型转变困难。加热晶型转变困难。用于制作一般陶瓷，质量好的可做细瓷。用于制作一般陶瓷，质量好的可做细瓷。陶瓷课件陶瓷课件陶瓷陶瓷原料原料第二节硅质原料v 1.2.1 石英石英SiO2燧石燧石 隐晶质隐晶质SiO2，SiO2 液经化学沉积在岩石夹层中，液经化学沉积在岩石夹层中，硬度高。硬度高。陶瓷工业常做研磨材料：砌筑球磨机内衬，研磨陶瓷工业常做研磨材料：砌筑球磨机内衬，研磨体球石用。体球石用。SiO298%。陶瓷课件陶瓷课件陶瓷陶瓷原料原料第二节硅质原料v
9、1.2.1 石英石英SiO2石英砂石英砂花岗岩、伟晶岩风化的产物，可简化工艺。花岗岩、伟晶岩风化的产物，可简化工艺。杂质多，成分变化波动较大。杂质多，成分变化波动较大。河床砂用于墙地砖，大缸大生产，可减小其变形。河床砂用于墙地砖，大缸大生产，可减小其变形。平潭海砂：大量用于玻璃工业生产。平潭海砂：大量用于玻璃工业生产。东山海砂：是我国水泥行业的标准砂。东山海砂：是我国水泥行业的标准砂。陶瓷课件陶瓷课件陶瓷陶瓷原料原料第二节硅质原料v 1.2.1 石英石英SiO2硅藻土硅藻土 溶于水的部分二氧化硅溶于水的部分二氧化硅,被微细的硅藻类水生物吸被微细的硅藻类水生物吸取取,沉淀演变而成为含水的非晶质二
10、氧化硅。沉淀演变而成为含水的非晶质二氧化硅。具有多孔隙。具有多孔隙。可做绝热材料，多孔陶瓷等。可做绝热材料，多孔陶瓷等。陶瓷课件陶瓷课件陶瓷陶瓷原料原料第二节硅质原料v 1.2.2 石英石英SiO2物理性质物理性质 外观：外观：视其种类不同而异，大多呈乳白色，有的呈灰白色，视其种类不同而异，大多呈乳白色，有的呈灰白色，半透明状态，断面具有玻璃光泽或脂肪光泽。半透明状态，断面具有玻璃光泽或脂肪光泽。硬度：硬度：莫氏硬度为莫氏硬度为7 7。密度：密度：晶型不同密度不同，变动范围晶型不同密度不同，变动范围2.222.65。化学稳定性：化学稳定性：具有强耐酸侵蚀力（除具有强耐酸侵蚀力（除HF外）；与碱
11、作用，外）；与碱作用，生成可溶性硅酸盐；与碱金属氧化物作用生成硅酸盐与玻璃态生成可溶性硅酸盐；与碱金属氧化物作用生成硅酸盐与玻璃态物质。物质。熔融温度范围：熔融温度范围：14001770 C，由，由SiO2的形态和杂质含量决的形态和杂质含量决定。定。陶瓷课件陶瓷课件陶瓷陶瓷原料原料第二节第二节 硅质原料硅质原料v 1.2.2 SiO2多晶转变多晶转变v 常压下有七种结晶态和一种玻璃态，在一定条件下常压下有七种结晶态和一种玻璃态，在一定条件下相互转化：相互转化：石英 鳞石英 方石英 熔融态石英 鳞石英 石英玻璃石英 鳞石英 方石英87017131470573 0.82%0.2%117117163
12、4.7%0.2%16%2.8%180270急冷急冷陶瓷课件陶瓷课件陶瓷陶瓷原料原料第二节第二节 硅质原料硅质原料v 1.2.2 SiO2多晶转变的特点多晶转变的特点 高温型的迟缓转化（横向转化或高温型的迟缓转化（横向转化或一级一级转化）转化）由表面向内部由表面向内部逐步逐步进行，结构变化。因为形成新的稳定进行，结构变化。因为形成新的稳定晶型，所以需较高的活化能；转变速度慢；体积变化较大，晶型，所以需较高的活化能；转变速度慢；体积变化较大，所以需较高温度及较长时间。所以需较高温度及较长时间。低温型的迅速转变（纵向转变或低温型的迅速转变（纵向转变或二级二级转变）转变）由表及里由表及里瞬间瞬间同时转
13、化，体积变化小，结构不特殊变同时转化，体积变化小，结构不特殊变化，位移型转变（键之间的角度稍做变动为位移型转变），化，位移型转变（键之间的角度稍做变动为位移型转变），易进行，且转化可逆。易进行，且转化可逆。陶瓷课件陶瓷课件陶瓷陶瓷原料原料第二节第二节 硅质原料硅质原料v 1.2.2 SiO2多晶转变特性多晶转变特性 自然界中石英大部分以自然界中石英大部分以 石英石英存在，很少以鳞石英或方石存在，很少以鳞石英或方石英的介稳状态存在。英的介稳状态存在。石英多晶转变的石英多晶转变的体积效应体积效应：一级转变的体积变化大，但由于其一级转变的体积变化大，但由于其转化速度慢转化速度慢，体积效应小，体积效应
14、小，且在高温下有液相存在，对坯体且在高温下有液相存在，对坯体影响不大影响不大。二级转变的体积变化小，但二级转变的体积变化小，但转化速度快转化速度快，瞬间完成，体积效，瞬间完成，体积效应大，无液相，对坯体影响大，必须应大，无液相，对坯体影响大，必须严格控制严格控制。陶瓷课件陶瓷课件陶瓷陶瓷原料原料第二节硅质原料v 1.2.2 SiO2多晶转变特性多晶转变特性 石英石英理论理论晶型转化的基础条件：慢升温，维持晶型转化在晶型转化的基础条件：慢升温，维持晶型转化在平衡态下进行。平衡态下进行。陶瓷生产实际转化情况：升温快（快速烧成），陶瓷生产实际转化情况：升温快（快速烧成），无论是否无论是否有矿化剂，有
15、矿化剂，都经过都经过半安定方石英半安定方石英这一过渡状态，参见实际转这一过渡状态，参见实际转化示意图。化示意图。陶瓷课件陶瓷课件陶瓷陶瓷原料原料v 1.2.2 SiO2晶型实际转化示意图晶型实际转化示意图半安定方石英半安定方石英无矿化剂无矿化剂有矿化剂有矿化剂干转化干转化湿转化湿转化半安定方石英半安定方石英 方石英方石英 鳞鳞石英石英1050 开始，开始，12001300 强烈强烈1470 12001400 700900 开始，开始，12001470 明显明显第二节第二节 硅质原料硅质原料 -石石 英英陶瓷课件陶瓷课件陶瓷陶瓷原料原料第二节硅质原料v 1.2.2 SiO2晶型实际转变情况晶型实
16、际转变情况 实际转化时升温快，常出现过渡状态（半安定方石英）实际转化时升温快，常出现过渡状态（半安定方石英）但无论是否有矿化剂，但无论是否有矿化剂，石英的转化过程都经过半安定方石英的转化过程都经过半安定方石英阶段。石英阶段。有矿化剂存在时，最终有鳞石英形成；无矿化剂时，最终形成有矿化剂存在时，最终有鳞石英形成；无矿化剂时，最终形成方石英。方石英。矿化剂：矿化剂：RO，R2O；矿化剂来源：熔剂性原料。；矿化剂来源：熔剂性原料。在普通陶瓷生产过程中，石英的转化主要是二级转化，而不是在普通陶瓷生产过程中，石英的转化主要是二级转化，而不是一级转化。一级转化。实际生产中，由于烧成温度的限制（一般在实际生
17、产中，由于烧成温度的限制（一般在1300），最终最终石英以半安定方石英存在，即所说的方石英。石英以半安定方石英存在，即所说的方石英。陶瓷课件陶瓷课件陶瓷陶瓷原料原料第二节硅质原料v 问题一问题一：为什么普通陶瓷胎体中无鳞石英？为什么普通陶瓷胎体中无鳞石英？矿化剂：矿化剂：游离的钾钠离子矿化作用最强，其次为钙镁离子。但游离的钾钠离子矿化作用最强，其次为钙镁离子。但钾钠离子以钾钠离子以 长石形式加入，钾钠离子与长石结合牢固，起不到长石形式加入，钾钠离子与长石结合牢固，起不到矿化剂的作用，所以无鳞石英。矿化剂的作用，所以无鳞石英。当长石和当长石和CaO同时加入做矿化剂，同时加入做矿化剂，CaO取代长
18、石中的钾离子，则钾离子游离出来，起到矿化剂的作取代长石中的钾离子，则钾离子游离出来，起到矿化剂的作用。用。浓度：浓度：由于由于 石英石英 鳞石英为析晶过程，必须有一个饱鳞石英为析晶过程，必须有一个饱和浓度，而半安定方石英溶解速度大，在陶瓷生产配方范围内难和浓度，而半安定方石英溶解速度大，在陶瓷生产配方范围内难达饱和，不可能形成鳞石英达饱和，不可能形成鳞石英。在陶瓷实际生产过程中，无鳞石英产生的条件，所以在瓷相的在陶瓷实际生产过程中，无鳞石英产生的条件，所以在瓷相的显微结构中无鳞石英。显微结构中无鳞石英。陶瓷课件陶瓷课件陶瓷陶瓷原料原料第二节硅质原料v 1.2.2 SiO2晶型转化与生产应用晶型
19、转化与生产应用 石英预烧，利于粉碎：石英预烧，利于粉碎：1000 C煅烧煅烧 急冷急冷 变松变松 ，利用，利用石英石英573 C晶型转化时的体积变化效应。晶型转化时的体积变化效应。炻器、建材、彩釉砖，尽量减少石英用量，或使石英颗粒尽量炻器、建材、彩釉砖，尽量减少石英用量，或使石英颗粒尽量细，以适应快速烧成的特点。细，以适应快速烧成的特点。陶瓷的烧成过程，必须注意陶瓷的烧成过程，必须注意升降温速度升降温速度的问题，之所以要控制的问题，之所以要控制升降温速度就是由于一些原材料在加热或冷却过程中伴随着体积升降温速度就是由于一些原材料在加热或冷却过程中伴随着体积的膨胀或收缩。如果控温不当，这些膨胀或收
20、缩在极短的时间完的膨胀或收缩。如果控温不当，这些膨胀或收缩在极短的时间完成，会造成坯体或制品开裂。成，会造成坯体或制品开裂。陶瓷课件陶瓷课件陶瓷陶瓷原料原料第二节硅质原料v 1.2.3 SiO2在陶瓷生产中的作用在陶瓷生产中的作用 烧成前，石英为瘠性料，可调节泥料的可塑性，是生坯水分排烧成前，石英为瘠性料，可调节泥料的可塑性，是生坯水分排出的通道，降低坯体的干燥收缩，增加生坯的渗水性，缩短干燥出的通道，降低坯体的干燥收缩，增加生坯的渗水性，缩短干燥时间，防止坯体变形；利于施釉。时间，防止坯体变形；利于施釉。烧成时，石英的加热膨胀可部分烧成时，石英的加热膨胀可部分抵消抵消坯体的坯体的收缩收缩；高
21、温时石英；高温时石英部分溶解于液相，部分溶解于液相，增加增加熔体的熔体的粘度粘度，未溶解的石英颗粒，未溶解的石英颗粒构成构成坯体坯体的的骨架骨架，防止防止坯体软化坯体软化变形变形。可提高坯体的机械强度，透光度，白度。可提高坯体的机械强度，透光度，白度。釉料中釉料中,SiO2是玻璃质的主要成分，提高釉料的机械强度，硬是玻璃质的主要成分，提高釉料的机械强度，硬度，耐磨性，耐化学侵蚀性；提高釉料的熔融温度与粘度。度，耐磨性，耐化学侵蚀性；提高釉料的熔融温度与粘度。陶瓷课件陶瓷课件陶瓷陶瓷原料原料第二节硅质原料v 1.2.3 陶瓷工业对硅质陶瓷工业对硅质原料的质量要求原料的质量要求 控制控制 SiO2
22、含量：细瓷，釉料，高压电瓷含量：细瓷，釉料，高压电瓷98%；墙地砖要求墙地砖要求 85%。控制杂质（控制杂质（Fe2O3与与TiO2）含量：）含量：高档白瓷：白度大于高档白瓷：白度大于75，Fe2O3 0.3%；高压电瓷：高压电瓷：Fe2O3+TiO2 0.6%（Fe2O3高温分解，高温分解，有气体产生，留下气孔，高压下易被击穿。有气体产生，留下气孔，高压下易被击穿。其它炻器、卫生瓷据白度而定。其它炻器、卫生瓷据白度而定。陶瓷课件陶瓷课件陶瓷陶瓷原料原料第二节硅质原料v 1.2.4 习题习题 常见的石英的类型？常见的石英的类型？石英横向和纵向晶型转化的体积效应？石英横向和纵向晶型转化的体积效应
23、？石英的外观特征？石英的外观特征？在长石质瓷中石英实际转化的情况如何？在长石质瓷中石英实际转化的情况如何？在陶瓷生产过程中石英的晶型转化对生产有哪些影响？在陶瓷生产过程中石英的晶型转化对生产有哪些影响？石英的作用？石英的作用？在生产高档细瓷时对石英成分的要求？在生产高档细瓷时对石英成分的要求？陶瓷课件陶瓷课件陶瓷陶瓷原料原料 第三节粘土类原料1.3 粘土粘土 粘土是无机非金属材料制品生产的重要原料之一。在普通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、水泥、耐火材料、搪瓷、砖瓦等行陶瓷、特种陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料、搪瓷、砖瓦等行业都离不开粘土原料。业都离不开粘土
24、原料。粘土是自然界中硅酸盐岩石（主要是长石）经过长期风化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、物，是多种微细矿物和杂质的混合体。自然界的粘土呈白、黄、红、黑、灰等多种颜色，颗粒微细，多数均小于黄、红、黑、灰等多种颜色，颗粒微细，多数均小于2m，晶体有片状、管状、球状及六角鳞片状等。晶体有片状、管状、球状及六角鳞片状等。将粘土与水拌和能塑成各类形状，干后形状不变，且有一将粘土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，
25、煅烧后坚硬如石。定机械强度，煅烧后坚硬如石。陶瓷课件陶瓷课件陶瓷陶瓷原料原料 第三节粘土类原料v 粘土的成因与分类粘土的成因与分类v 粘土的组成粘土的组成v 粘土的工艺性质粘土的工艺性质v 粘土在陶瓷生产中的作用粘土在陶瓷生产中的作用1.3 粘土粘土定义：定义：粘土是一种颜色多样，细分散的多种含水铝硅酸盐矿粘土是一种颜色多样，细分散的多种含水铝硅酸盐矿物的混合体。物的混合体。陶瓷课件陶瓷课件陶瓷陶瓷原料原料 第三节粘土类原料v 风化残积型风化残积型v 热液蚀变型热液蚀变型v 沉积型沉积型1.3.1 粘土成因与分类粘土成因与分类 各种富含硅酸盐矿物的岩石经风化，水解，热液蚀变等作各种富含硅酸盐矿
26、物的岩石经风化，水解，热液蚀变等作用可变为粘土。用可变为粘土。陶瓷课件陶瓷课件陶瓷陶瓷原料原料 第三节粘土类原料v 风化残积型风化残积型一次粘土一次粘土成因：成因：深层的岩浆岩（花岗岩、伟晶岩、长石岩）在原产地风化后即残深层的岩浆岩（花岗岩、伟晶岩、长石岩）在原产地风化后即残留在原地，多成为优质高岭土的矿床，一般称为一次粘土（也称为留在原地，多成为优质高岭土的矿床，一般称为一次粘土（也称为残留残留粘土粘土或或原生粘土原生粘土）；粘土的产地不同，其成分也有较大波动。）；粘土的产地不同，其成分也有较大波动。代表：代表：我国南方的高岭土大多属于此类，如：江西星子高岭、景德镇大我国南方的高岭土大多属于
27、此类，如：江西星子高岭、景德镇大州高岭、龙岩高岭、广东飞天燕等粘土矿。州高岭、龙岩高岭、广东飞天燕等粘土矿。1.3.1 粘土成因与分类粘土成因与分类陶瓷课件陶瓷课件陶瓷陶瓷原料原料 第三节粘土类原料v 热液蚀变型热液蚀变型成因：成因：热液作用于母岩所形成的。热液作用于母岩所形成的。热液：高温岩浆冷凝结晶后，残余岩浆含大热液：高温岩浆冷凝结晶后，残余岩浆含大量挥发分和水分。当温度进一步降低时，量挥发分和水分。当温度进一步降低时，水分以液态存在，但其中溶有大量其它化水分以液态存在，但其中溶有大量其它化合物。合物。代表：代表：苏州阳山、衡阳界碑等地粘土矿多苏州阳山、衡阳界碑等地粘土矿多为热液蚀变型。
28、为热液蚀变型。1.3.1 粘土成因与分类粘土成因与分类陶瓷课件陶瓷课件陶瓷陶瓷原料原料 第三节粘土类原料v 沉积型沉积型二次粘土二次粘土成因：成因：风化了的粘土矿物借雨水或风力的迁移风化了的粘土矿物借雨水或风力的迁移作用搬离母岩后，在低洼地方沉积而成的矿床，作用搬离母岩后，在低洼地方沉积而成的矿床，成为二次粘土（也称为成为二次粘土（也称为沉积粘土沉积粘土或或次生粘土次生粘土）。）。代表：代表：漳州黑泥、山西紫木节等粘土矿。漳州黑泥、山西紫木节等粘土矿。特点：特点：杂质多，塑性好，干燥强度大，收缩大。杂质多，塑性好，干燥强度大，收缩大。1.3.1 粘土成因与分类粘土成因与分类陶瓷课件陶瓷课件陶瓷
29、陶瓷原料原料 第三节粘土类原料按成因分：原生粘土（一次粘土）（风化残积型）按成因分：原生粘土（一次粘土）（风化残积型）次生粘土（二次粘土）（沉积型）次生粘土（二次粘土）（沉积型）两者区别：两者区别：化学组成化学组成 耐火度耐火度 成型性能成型性能 一次粘土一次粘土 较纯较纯 较高较高 塑性低塑性低 二次粘土二次粘土 杂质含量高杂质含量高 较低较低 塑性高塑性高按可塑性分：按可塑性分：高可塑性粘土高可塑性粘土膨润土、球土、木节土膨润土、球土、木节土 中等可塑性粘土中等可塑性粘土 低可塑性粘土低可塑性粘土焦宝石、瓷石、叶蜡石焦宝石、瓷石、叶蜡石 按耐火度分：耐火粘土（耐火度按耐火度分：耐火粘土（耐
30、火度 1580 C)难熔粘土（耐火度难熔粘土（耐火度13501580 C ）易熔粘土（耐火度易熔粘土（耐火度 2，叶蜡石，叶蜡石n=1）晶晶 系：系：单斜晶系，结晶程度差，颗粒极细小，属胶体微粒，故晶体单斜晶系，结晶程度差，颗粒极细小，属胶体微粒，故晶体轮廓不清。轮廓不清。2:12:1型层状结构，两端型层状结构，两端SiO4四面体，中间夹一个四面体，中间夹一个AlO6八面体，八面体，构成单元层。单元层间靠构成单元层。单元层间靠O键相连，结合力较小，水分子及其它极性分子键相连，结合力较小，水分子及其它极性分子易进入晶层中间形成层间水，层间水的数量是可变的。易进入晶层中间形成层间水，层间水的数量是
31、可变的。1.3.2粘土的组成粘土的组成陶瓷课件陶瓷课件陶瓷陶瓷原料原料 第三节粘土类原料v 矿物组成矿物组成蒙脱石类蒙脱石类 特点一：特点一：蒙脱石显著的特点是能吸收大量的水，体积膨胀，如以蒙脱石蒙脱石显著的特点是能吸收大量的水，体积膨胀，如以蒙脱石为主的膨润土其吸水后体积可膨胀为主的膨润土其吸水后体积可膨胀2030倍，这就是膨润土的名称的由来。倍，这就是膨润土的名称的由来。特点二：特点二：离子交换能力强，晶格中的四面体层离子交换能力强，晶格中的四面体层i4+部分被部分被l3+、5+置换。八面体层中置换。八面体层中l l3+3+被被g2+、e3+、n2+、i+等置换，使晶格中电价不平衡。晶层之
32、间吸附阳离子如等置换，使晶格中电价不平衡。晶层之间吸附阳离子如 a a2+2+、a a+等，等，又增加了蒙脱石的离子交换能力。根据吸附离子不同分为又增加了蒙脱石的离子交换能力。根据吸附离子不同分为a a蒙脱石，蒙脱石，a a蒙脱石。蒙脱石。1.3.2 粘土的组成粘土的组成陶瓷课件陶瓷课件陶瓷陶瓷原料原料 第三节粘土类原料v 矿物组成矿物组成蒙脱石类蒙脱石类 特点三：特点三：膨润土可塑性大，触变厚化性强，严重影响泥浆性能。煅烧时膨润土可塑性大，触变厚化性强，严重影响泥浆性能。煅烧时脱水过程长，收缩大，脱水过程长，收缩大，l23含量低，又吸附了其它阳离子，杂质较多。含量低，又吸附了其它阳离子，杂质
33、较多。因此烧结温度低，烧后色泽差，会使坯体软化变形，用量不宜太多，一般因此烧结温度低，烧后色泽差，会使坯体软化变形，用量不宜太多，一般在左右。在左右。特点四：特点四：随外界环境的温度和湿度而变化，引起轴膨胀与收缩，因此随外界环境的温度和湿度而变化，引起轴膨胀与收缩，因此蒙脱石吸水性强，吸水后体积膨胀，容易破裂。颗粒极细，可塑性强，干蒙脱石吸水性强，吸水后体积膨胀，容易破裂。颗粒极细，可塑性强，干燥后强度大，干燥收缩也大。燥后强度大，干燥收缩也大。1.3.2 粘土的组成粘土的组成陶瓷课件陶瓷课件陶瓷陶瓷原料原料 第三节粘土类原料v 矿物组成矿物组成蒙脱石类蒙脱石类 我国膨润土矿点主要在东部地区：
34、辽宁黑山膨润土，河北宣化，我国膨润土矿点主要在东部地区：辽宁黑山膨润土，河北宣化，浙江宁海粘土，福建连城、武平膨润土等，地表部分多为浙江宁海粘土，福建连城、武平膨润土等，地表部分多为a膨润土。膨润土。1.3.2 粘土的组成粘土的组成陶瓷课件陶瓷课件陶瓷陶瓷原料原料 第三节粘土类原料v 矿物组成矿物组成叶腊石叶腊石化学通式：化学通式：Al2O34SiO2 2O 理论组成：理论组成：Al2O3 28.30%，SiO2 66.70%，H2O 5.00%。晶晶 系：系：单斜晶系，单斜晶系，2:1型层状硅酸盐，型层状硅酸盐，两层两层SiO4四面体中间夹着一层四面体中间夹着一层AlO6八面体，层间以范德华
35、力结合，强度很弱，但晶格四面体中的八面体，层间以范德华力结合，强度很弱，但晶格四面体中的i+和和AlO6八面体中的八面体中的Al3+并并未被其他阳离子置换，故不易吸收水分和吸附未被其他阳离子置换，故不易吸收水分和吸附阳离子。外形多为片状及弯曲状。由于各晶层间结合力弱，易沿晶层滑动阳离子。外形多为片状及弯曲状。由于各晶层间结合力弱，易沿晶层滑动解理，所以硬度低。解理，所以硬度低。1.3.2 粘土的组成粘土的组成陶瓷课件陶瓷课件陶瓷陶瓷原料原料 第三节粘土类原料v 矿物组成矿物组成叶腊石叶腊石 外观：外观：颜色为白色、浅黄或浅灰色。颜色为白色、浅黄或浅灰色。特性：特性：叶蜡石与蒙脱石结构相似，属热
36、液叶蜡石与蒙脱石结构相似，属热液型粘土，但无可塑性。叶腊石含结晶水较型粘土，但无可塑性。叶腊石含结晶水较少，总收缩不大，线膨胀系数小，在升温少，总收缩不大，线膨胀系数小，在升温过程中脱水极为缓慢，可做对尺寸要求高过程中脱水极为缓慢，可做对尺寸要求高的内外墙砖，适于配制的内外墙砖，适于配制快速烧成快速烧成的陶瓷坯的陶瓷坯体。体。产地：产地：浙江青田，昌化，福建寿山等地叶浙江青田，昌化，福建寿山等地叶腊石较出名。腊石较出名。1.3.2 粘土的组成粘土的组成陶瓷课件陶瓷课件陶瓷陶瓷原料原料 第三节粘土类原料v 矿物组成矿物组成白云母白云母 化学通式：化学通式：2 23 3l2 23 36 6i2 2
37、2 2 1.3.2 粘土的组成粘土的组成 结结 构：构：单斜晶系，抗单斜晶系，抗风化能力强，常与粘土一起风化能力强，常与粘土一起沉积下来，强烈风化可水化沉积下来，强烈风化可水化成水化白云母，伊利石等成水化白云母，伊利石等。陶瓷课件陶瓷课件陶瓷陶瓷原料原料 第三节粘土类原料v 矿物组成矿物组成绢云母绢云母 化学通式：化学通式：特特 性：性：热液或变质作用形成的细小鳞片状白云母，有丝绢光泽，热液或变质作用形成的细小鳞片状白云母，有丝绢光泽，故称绢云母。比白云母故称绢云母。比白云母i i2 2含量高。含量高。2 2含量比白云母低，而比伊含量比白云母低，而比伊利石高。水含量也介于白云母与伊利石之间，化
38、学式与白云母一致。利石高。水含量也介于白云母与伊利石之间，化学式与白云母一致。是一种水化不完全的白云母，是白云母与伊利石之间的过渡产物，能是一种水化不完全的白云母，是白云母与伊利石之间的过渡产物，能单独成瓷。单独成瓷。产产 地：地：江西柳家湾、福建南安。江西柳家湾、福建南安。1.3.2 粘土的组成粘土的组成陶瓷课件陶瓷课件陶瓷陶瓷原料原料 第三节粘土类原料v 矿物组成矿物组成瓷石瓷石 化学通式：化学通式：特特 性：性：绢云母，石英为主要成分，含长石，高岭石等杂质绢云母，石英为主要成分，含长石，高岭石等杂质矿物。可塑性不高，结合强度不大，干燥速度快。绢云母起粘矿物。可塑性不高，结合强度不大，干燥
39、速度快。绢云母起粘土及长石的作用，促进成瓷及烧结。可配制釉料，称为土及长石的作用，促进成瓷及烧结。可配制釉料，称为“釉果釉果”或或“釉石釉石”。产产 地：地：景德镇南港瓷石、安徽祁门瓷石、福建德化拉屎坑景德镇南港瓷石、安徽祁门瓷石、福建德化拉屎坑瓷石等。瓷石等。1.3.2 粘土的组成粘土的组成陶瓷课件陶瓷课件陶瓷陶瓷原料原料 第三节粘土类原料v 矿物组成矿物组成伊利石类伊利石类 （水云母）（水云母）外观：外观：多呈不规则片状，颜色洁白，黄色，绿色及褐色。多呈不规则片状，颜色洁白，黄色，绿色及褐色。特性：特性：伊利石类矿物构成的粘土，一般可塑性低，干后强度大，干燥烧伊利石类矿物构成的粘土，一般可
40、塑性低，干后强度大，干燥烧成收缩小，烧结温度低，烧结范围窄。成收缩小，烧结温度低，烧结范围窄。产地：产地：我国河北邢台，江西德兴，湘南等地产伊利石较出名我国河北邢台，江西德兴，湘南等地产伊利石较出名。1.3.2 粘土的组成粘土的组成陶瓷课件陶瓷课件陶瓷陶瓷原料原料 第三节粘土类原料v 矿物组成矿物组成伊利石类伊利石类 （水云母）（水云母）化学通式：化学通式：(K,H3O)1 nH2O(Al,Mg,Fe)2(Si,Al)4O10(OH)2 化学组成：化学组成：水化了的白云母，介于高岭石，白云母之间水化了的白云母，介于高岭石，白云母之间K2O较低，较低，SiO2 、MgO、FeO、H2O 较高较高
41、。结构：结构：单斜晶系，与蒙脱石结构类似，单斜晶系，与蒙脱石结构类似，2:1型层状硅酸盐，但型层状硅酸盐，但SiO4四面四面体中体中l+较蒙脱石多，晶间阳离子常为较蒙脱石多，晶间阳离子常为K+，也有部分被，也有部分被+，a+取代，取代，K+半径大小正好嵌入层间，因此晶格结构牢固，不发生膨胀。半径大小正好嵌入层间，因此晶格结构牢固，不发生膨胀。1.3.2 粘土的组成粘土的组成陶瓷课件陶瓷课件陶瓷陶瓷原料原料 第三节粘土类原料v 矿物组成矿物组成伊利石类伊利石类 （水云母）（水云母）外观：外观：多呈不规则片状，颜色洁白，黄色，绿色及褐色。多呈不规则片状，颜色洁白，黄色，绿色及褐色。特性：特性：伊利
42、石类可以看做是白云母风化过程中形成高岭石和蒙脱石的中伊利石类可以看做是白云母风化过程中形成高岭石和蒙脱石的中间产物，转变程度不同，所形成的矿物不同，矿物组成变化较多。伊利石间产物，转变程度不同，所形成的矿物不同，矿物组成变化较多。伊利石类矿物构成的粘土，一般可塑性低，干后强度大，干燥烧成收缩小，烧结类矿物构成的粘土，一般可塑性低，干后强度大，干燥烧成收缩小，烧结温度低，烧结范围窄。温度低，烧结范围窄。产地：产地：我国河北邢台，江西德兴，湘南等地产伊利石较出名我国河北邢台，江西德兴，湘南等地产伊利石较出名。1.3.2 粘土的组成粘土的组成陶瓷课件陶瓷课件陶瓷陶瓷原料原料 第三节粘土类原料v 颗粒
43、组成颗粒组成 定义：定义：指粘土中含不同大小颗粒的百分含量指粘土中含不同大小颗粒的百分含量。意义：意义：通过颗粒组成的分析，可初步判断工艺性能，颗粒越小，可塑性通过颗粒组成的分析，可初步判断工艺性能，颗粒越小，可塑性越大，干燥收缩越大，干燥后强度高，烧结温度低，易变形。越大，干燥收缩越大，干燥后强度高，烧结温度低，易变形。可初步判断粘土矿物类型，粘土矿物粒径小于可初步判断粘土矿物类型，粘土矿物粒径小于2微米，非粘土矿物大于微米，非粘土矿物大于2 2微微米，多数在米，多数在1060 微米。区别相对含量，判断粘土非粘土。判断粘土本微米。区别相对含量，判断粘土非粘土。判断粘土本身矿物类型，高岭土粗，
44、膨润土细。身矿物类型，高岭土粗，膨润土细。1.3.2 粘土的组成粘土的组成陶瓷课件陶瓷课件陶瓷陶瓷原料原料 第三节粘土类原料v 颗粒组成颗粒组成测定方法测定方法 国外：国外：对超细粉体的分级技术研究较早（早在五、六十年代），对超细粉体的分级技术研究较早（早在五、六十年代），采用采用X X光透过法光透过法、激光法激光法、沉降法沉降法先进方法，可以测出先进方法，可以测出0.10.1100m100m的颗粒，精确度和自动化程度都很高。的颗粒，精确度和自动化程度都很高。国内：国内：大多数陶瓷厂家还仅仅使用大多数陶瓷厂家还仅仅使用筛分法筛分法来表示和控制原料的来表示和控制原料的细度，此法只能测定粒径大于细
45、度，此法只能测定粒径大于40m40m的大颗粒，较粗糙，精确的大颗粒，较粗糙，精确度不高。度不高。1.3.2 粘土的组成粘土的组成陶瓷课件陶瓷课件陶瓷陶瓷原料原料方法或仪器名称方法或仪器名称 基本原理基本原理 测定范围测定范围m 特特 点点 丝网筛丝网筛 通过一组筛子将样品分级，通过一组筛子将样品分级，称重各粒级，可得粒度重称重各粒级，可得粒度重量累积分布量累积分布 381000 方法简单、快速，可得平方法简单、快速，可得平均粒径和粒度分布均粒径和粒度分布 移液管法移液管法 分散在沉降介质中的样品分散在沉降介质中的样品颗粒，其沉降速度是颗粒颗粒，其沉降速度是颗粒大小的函数，通过测定分大小的函数，
46、通过测定分散体因颗粒沉降而发生的散体因颗粒沉降而发生的浓度变化，测定颗粒大小浓度变化，测定颗粒大小和粒度分布和粒度分布 1100 仪器便宜，方法简单，应仪器便宜，方法简单，应用广。缺点是测定时间长，用广。缺点是测定时间长，分析、计算德工作量很大分析、计算德工作量很大 激光粒度分析仪激光粒度分析仪 根据夫琅和费衍射原理测根据夫琅和费衍射原理测定颗粒粒度和粒度分布定颗粒粒度和粒度分布 2176 自动化程度高、操作简单、自动化程度高、操作简单、测定速度快、重复性好、测定速度快、重复性好、可用于在线粒度分析可用于在线粒度分析 X射线透过法射线透过法 测定因分散浓度变化引起测定因分散浓度变化引起的浊度变
47、化，测定样品的的浊度变化，测定样品的粒度分布粒度分布 0.1100 自动测定，数据不需处理自动测定，数据不需处理便可得到分布曲线，可用便可得到分布曲线，可用于在线粒度分析于在线粒度分析 常用颗粒度检测方法的对比常用颗粒度检测方法的对比陶瓷课件陶瓷课件陶瓷陶瓷原料原料 第三节粘土类原料v 颗粒组成颗粒组成表示方法表示方法 统计的表示方法：理论上粘土的统计的表示方法：理论上粘土的分布是连续的曲线，据统计的表分布是连续的曲线，据统计的表示方法，把示方法，把尺寸尺寸分段，做方框图，分段，做方框图，连接得分布曲线。连接得分布曲线。1.3.2 粘土的组成粘土的组成陶瓷课件陶瓷课件陶瓷陶瓷原料原料 第三节粘
48、土类原料v 颗粒组成颗粒组成表示方法表示方法 百分比表示方法：某一粒径的百分比表示方法：某一粒径的颗粒数量（或重量）占总数量颗粒数量（或重量）占总数量（或总重量）的百分比（或总重量）的百分比。1.3.2 粘土的组成粘土的组成陶瓷课件陶瓷课件陶瓷陶瓷原料原料 第三节粘土类原料v 可塑性可塑性 定义：定义：粘土粘土水系统形成泥团，在外力作用下泥团发生变形，水系统形成泥团，在外力作用下泥团发生变形，形变过程中坯泥不开裂，外力解除后，能维持形变，不因自重形变过程中坯泥不开裂，外力解除后，能维持形变，不因自重和振动再发生形变，这种现象称为可塑性。和振动再发生形变，这种现象称为可塑性。表示方法：表示方法：
49、可塑性指数，可塑性指标可塑性指数，可塑性指标。v1.3.3 粘土的工艺性质粘土的工艺性质陶瓷课件陶瓷课件陶瓷陶瓷原料原料 第三节粘土类原料v 可塑性可塑性可塑性指数可塑性指数 可塑性指数可塑性指数W：W=W2 2-W1 1（液限与塑限之差液限与塑限之差）可塑性限度（塑限）可塑性限度（塑限）W W1 1：粘土或（坯料）由粉末状态进入塑性：粘土或（坯料）由粉末状态进入塑性状态时的含水量。状态时的含水量。液性限度（液限）液性限度（液限）W W2 2：粘土或（坯料）由粉末状态进入流动状：粘土或（坯料）由粉末状态进入流动状态时的含水量。态时的含水量。v 1.3.3 粘土的工艺性质粘土的工艺性质陶瓷课件陶
50、瓷课件陶瓷陶瓷原料原料 第三节粘土类原料v 可塑性可塑性可塑性指数可塑性指数可塑性指数可塑性指数W：W=W2 2-W1 1（液限与塑限之差液限与塑限之差）塑限塑限W W1 1反映粘土被水润湿后，形成水化膜，使粘土颗粒能相对滑动而反映粘土被水润湿后，形成水化膜，使粘土颗粒能相对滑动而出现可塑性的含水量。塑限高，表明粘土颗粒的水化膜厚，工作水分高，出现可塑性的含水量。塑限高，表明粘土颗粒的水化膜厚，工作水分高，但干燥收缩也大。但干燥收缩也大。液限液限W W2 2反映粘土颗粒与水分子亲和力的大小。反映粘土颗粒与水分子亲和力的大小。W W2 2上升表明颗粒很细，上升表明颗粒很细，在水中分散度大，不易干
