1、12021/2/22第七章第七章 陶瓷类原料陶瓷类原料7.1 粘土类原料粘土类原料7.2 石英类原料石英类原料7.3 长石类原料长石类原料7.4 其他天然原料其他天然原料7.5 化工原料化工原料22021/2/22 陶瓷原料按其来源可分为陶瓷原料按其来源可分为天然原料天然原料和和化工原料化工原料两大类。人类最初使用的陶瓷原料是粘土。我们从两大类。人类最初使用的陶瓷原料是粘土。我们从天然原料中的粘土开始了解陶瓷原料。天然原料中的粘土开始了解陶瓷原料。32021/2/22粘土是多种微细的矿物的混合体。它主要是由铝硅酸盐类粘土是多种微细的矿物的混合体。它主要是由铝硅酸盐类 岩石经长期风化而成。岩石经
2、长期风化而成。粘土：粘土：东北的灰色、灰黄色粘土；东北的灰色、灰黄色粘土；南方的红壤、黄壤南方的红壤、黄壤 黄土：黄土：主要分布在西北、华北主要分布在西北、华北 页岩、粉砂岩：页岩、粉砂岩：缺少粘土的山部地区缺少粘土的山部地区 河泥、湖泥：河泥、湖泥：靠近江河湖海的地区靠近江河湖海的地区 各种粘土情况千差万别，但在一定程度上它们或多或少各种粘土情况千差万别，但在一定程度上它们或多或少 都有都有可塑性可塑性。这种性质是指把粘土细粉加水调匀后，可以塑。这种性质是指把粘土细粉加水调匀后，可以塑 造成各种形状，干燥后维持原状不变，并且有一定强度。造成各种形状，干燥后维持原状不变，并且有一定强度。420
3、21/2/22原生粘土原生粘土：质地较纯，颗粒稍粗，：质地较纯，颗粒稍粗，可塑性较差，耐火度较高。可塑性较差，耐火度较高。次生粘土次生粘土：颗粒细，杂质多，：颗粒细，杂质多，可塑性较好，耐火度较差。可塑性较好，耐火度较差。高塑性粘土高塑性粘土：分散度大，多呈疏松或板状，：分散度大，多呈疏松或板状，如膨润土、木节土等。如膨润土、木节土等。低塑性粘土低塑性粘土：分散度小，呈致密块状或石状，：分散度小，呈致密块状或石状，如叶腊石、瓷石等。如叶腊石、瓷石等。52021/2/22耐火粘土耐火粘土：耐火度在耐火度在1580以上，杂质较少，灼以上，杂质较少，灼 烧后多呈白色、灰色或淡黄色，为瓷烧后多呈白色、
4、灰色或淡黄色，为瓷 器、耐火制品的主要原料。器、耐火制品的主要原料。难熔粘土难熔粘土：耐火度为耐火度为13501580，含易熔杂，含易熔杂 质在质在1015左右，可作陶器、耐酸左右，可作陶器、耐酸 制品、装饰砖及瓷砖的原料。制品、装饰砖及瓷砖的原料。易熔粘土易熔粘土：耐火度在耐火度在l 350以下，含大量的各种以下，含大量的各种 杂质，多用于建筑砖瓦和粗陶等制品。杂质，多用于建筑砖瓦和粗陶等制品。按耐火度分类按耐火度分类 62021/2/22按粘土的主要矿物按粘土的主要矿物 高岭石类粘土高岭石类粘土 蒙脱石类粘土蒙脱石类粘土 伊利石类粘土伊利石类粘土 72021/2/22粘土是含水铝硅酸盐的混
5、合体，粘土是含水铝硅酸盐的混合体，化学成分：化学成分：SiO2、Al2O3、结晶水，同时含少量的碱金属、结晶水，同时含少量的碱金属R2O （K2O、Na2O）与碱土金属氧化物（与碱土金属氧化物（CaO、MgO），），以及着色氧化物以及着色氧化物(Fe2O3、TiO2)等。等。在自然界中粘土矿物很少以单矿物出现，经常是数种粘土在自然界中粘土矿物很少以单矿物出现，经常是数种粘土 矿物共生形成的多矿物组合。根据结构与组成的不同，工业所矿物共生形成的多矿物组合。根据结构与组成的不同，工业所 用粘土中的主要矿物可分为用粘土中的主要矿物可分为高岭石类高岭石类、蒙脱石类蒙脱石类及及伊利石类伊利石类。8202
6、1/2/22高岭石高岭石-最常见的粘土矿物最常见的粘土矿物组成：组成：A12O3SiO 22H 2O 晶体构造式：晶体构造式：A14(Si4O10)(OH)8晶体呈白色，一般是六方鳞片状、粒状、也有杆状的，晶体呈白色，一般是六方鳞片状、粒状、也有杆状的，二次高岭土中的粒子不规则，边缘折断，尺寸也小。二次高岭土中的粒子不规则，边缘折断，尺寸也小。高岭土的高岭土的吸附能力小，遇水不膨胀，可塑性和结合性较差，吸附能力小，遇水不膨胀，可塑性和结合性较差，杂质少，白度高，耐火度高杂质少，白度高，耐火度高。加热至。加热至400600会排出结晶水会排出结晶水。92021/2/22蒙脱石蒙脱石 以蒙脱石为主要
7、矿物的粘土叫做以蒙脱石为主要矿物的粘土叫做膨润土膨润土。化学通式：化学通式：Al2O34SiO 2nH 2O(n通常大于通常大于2)晶体构造式：晶体构造式：A14（Si8O20）(OH)4nH 2O 蒙脱石呈不规则细粒状或鳞片状，颗粒较小，一般蒙脱石呈不规则细粒状或鳞片状，颗粒较小，一般0.5 微米，结微米，结晶程度差，晶体轮廓不清。晶程度差，晶体轮廓不清。颜色为白色或淡黄色。比重为颜色为白色或淡黄色。比重为2.02.5。容易碎裂，颗粒微细，可塑性强，干燥后强度大，但干燥收缩也大。容易碎裂，颗粒微细，可塑性强，干燥后强度大，但干燥收缩也大。蒙脱石中蒙脱石中A12O3的含量较低，又吸附了其他阳离
8、子，杂质较多的含量较低，又吸附了其他阳离子，杂质较多,因此烧结因此烧结温度较低，蒙脱石的离子交换力很强。温度较低，蒙脱石的离子交换力很强。吸水性很强，吸吸水性很强，吸水后体积膨胀。水后体积膨胀。102021/2/22Montmorillon112021/2/22伊利石伊利石：一种云母类矿物：一种云母类矿物 晶体构造式：晶体构造式：K2(AI,Fe,Mg)4(Si,A1)8O20(OH)4nH2O。结构上，伊利石和蒙脱石相似。结构上，伊利石和蒙脱石相似。电子显微显微图像一般呈带有尖角的片状。也有呈边界电子显微显微图像一般呈带有尖角的片状。也有呈边界 圆滑的片状及板条状。圆滑的片状及板条状。一般可
9、塑性差、干后强度低，干燥收缩小、烧结温度低，一般可塑性差、干后强度低，干燥收缩小、烧结温度低，一般在一般在800左右开始烧结，完全烧结在左右开始烧结，完全烧结在10001150。122021/2/22颗粒组成是指粘土中含有不同大小颗粒的百分比含量。颗粒组成是指粘土中含有不同大小颗粒的百分比含量。粘土矿物直径一般小于粘土矿物直径一般小于12微米微米。颗粒组成对工艺性质的影。颗粒组成对工艺性质的影 响如下：响如下：v 粘土的细颗粒粘土的细颗粒(1um1um的颗粒的颗粒 )愈多则可塑性愈强、愈多则可塑性愈强、干燥收缩大、干后强度高，而且烧结温度低。干燥收缩大、干后强度高，而且烧结温度低。v 片状结构
10、比杆状结构的颗粒堆积致密、塑性大、片状结构比杆状结构的颗粒堆积致密、塑性大、强度高。强度高。v 结晶程度差的颗粒可塑性也大。结晶程度差的颗粒可塑性也大。测定粘土颗粒大小的方法有显微镜，电子显微镜，水簸法，测定粘土颗粒大小的方法有显微镜，电子显微镜，水簸法，混浊计法，吸附法等。最常用的方法是混浊计法，吸附法等。最常用的方法是筛分析筛分析(0.06mm以上以上)与与 沉降法沉降法(150um)。132021/2/22粘土原料的工艺性质主要取决于其化学、矿物与颗粒粘土原料的工艺性质主要取决于其化学、矿物与颗粒 组成；粘土的工艺性质是工业生产中合理选择粘土原料的组成；粘土的工艺性质是工业生产中合理选择
11、粘土原料的 重要指标。重要指标。v 可塑性可塑性 v 结合性结合性 v 触变性触变性 v 收缩收缩 性性v 烧结温度与烧结范围烧结温度与烧结范围 142021/2/22可塑性是指粘土与适量水混练后形成的泥团，在外力作用可塑性是指粘土与适量水混练后形成的泥团，在外力作用 下，可塑造成各种形状而不开裂，当外力除去以后，仍能保持下，可塑造成各种形状而不开裂，当外力除去以后，仍能保持 该形状不变的性能。该形状不变的性能。塑性限度塑性限度(塑限塑限)液性限度液性限度(液限液限)塑性指数塑性指数 相应含水率相应含水率 152021/2/22结合性结合性：它是指粘土能结合非塑性原料形成良好的可塑泥团、：它是
12、指粘土能结合非塑性原料形成良好的可塑泥团、有一定的干燥强度的能力。有一定的干燥强度的能力。结合性与可塑性的关系结合性与可塑性的关系：一般情况下，可塑性强的粘土，：一般情况下，可塑性强的粘土，其结合性也大。其结合性也大。粘土的结合性的检测粘土的结合性的检测：通常以能够形成可塑泥团时所加入标：通常以能够形成可塑泥团时所加入标 准石英砂准石英砂(颗粒组成为：颗粒组成为：0.250.15毫米毫米 70，0.150.09毫米毫米30)的数量及干的数量及干 后抗折强度来反映。后抗折强度来反映。162021/2/22触变性触变性：粘土泥浆或可塑泥团在静置以后变稠或凝固，当受到：粘土泥浆或可塑泥团在静置以后变
13、稠或凝固，当受到 搅拌或振动时，粘度降低而流动性增加，再放置一段搅拌或振动时，粘度降低而流动性增加，再放置一段 时间后又能恢复原来状态，这种性质称为触变性。时间后又能恢复原来状态，这种性质称为触变性。产生触变性的原因产生触变性的原因:颗粒表面荷电是粘土产生触变性的主要原因。颗粒表面荷电是粘土产生触变性的主要原因。此外此外影响粘土颗粒电荷的各种因素，如矿物组成、颗粒影响粘土颗粒电荷的各种因素，如矿物组成、颗粒大小和形状、水分含量、电解质种类与用量，以及泥浆大小和形状、水分含量、电解质种类与用量，以及泥浆(或可塑泥或可塑泥料料)的温度等也会对泥浆的触变性产生影响。的温度等也会对泥浆的触变性产生影响
14、。172021/2/22粘土和坯料的收缩分三种：粘土和坯料的收缩分三种：干燥收缩、烧成收缩和总收缩干燥收缩、烧成收缩和总收缩。干燥收缩干燥收缩：粘土经粘土经110干燥后，由于自由水及吸附水排出干燥后，由于自由水及吸附水排出 所引起的颗粒间距离减小而产生的体积收缩，所引起的颗粒间距离减小而产生的体积收缩，称为干燥收缩。称为干燥收缩。烧成收缩烧成收缩：干燥后的粘土经高温煅烧，由于脱水、分解、干燥后的粘土经高温煅烧，由于脱水、分解、熔化等一系列的物理化学变化而导致的体积进熔化等一系列的物理化学变化而导致的体积进 一步收缩，称之为烧成收缩。一步收缩，称之为烧成收缩。182021/2/22可按下式计算：
15、可按下式计算：式中：式中：Lo试样的原始长度；试样的原始长度；L1试样干燥后或烧成后的长度。试样干燥后或烧成后的长度。可用下式计算：可用下式计算：式中：式中：V0试样的原始体积；试样的原始体积；V1试样干燥后或烧成后的体积。试样干燥后或烧成后的体积。192021/2/22 粘土试样的总收缩粘土试样的总收缩St与干燥线收缩与干燥线收缩Sld与烧成线与烧成线 收缩收缩Slf之间的数学关系如下：之间的数学关系如下：202021/2/22粘土加热过程气孔率和收缩率的变化粘土加热过程气孔率和收缩率的变化 1气孔率；气孔率；2收缩率收缩率烧结范围：烧结范围：是指完全烧结是指完全烧结 温度温度T2与软化温度
16、与软化温度T3之间之间 的温度范围。的温度范围。212021/2/22耐火度耐火度：是指材料在高温作用下达到特定软化程度时的温度。：是指材料在高温作用下达到特定软化程度时的温度。它反映了材料抵抗高温作用的性能。它反映了材料抵抗高温作用的性能。粘土的耐火度主要取决于化学组成。粘土的耐火度主要取决于化学组成。耐耐火火度度的的测测定定 222021/2/22 某些工业废渣（如：某些工业废渣（如：赤泥、粉煤灰、煤矸石赤泥、粉煤灰、煤矸石 等）其化学成分与粘土相近，因此，它们可代替等）其化学成分与粘土相近，因此，它们可代替 天然粘土作硅酸盐工业生产的原料。天然粘土作硅酸盐工业生产的原料。使用工业渣时要注
17、意其成分的的波动。使用工业渣时要注意其成分的的波动。232021/2/22名名 称称主要来源主要来源化学成分化学成分 用途用途石石 煤煤 煤矿生产废渣煤矿生产废渣以以SiO2、Al2O3为为主，少量主，少量Fe2O3、CaO1.1.代替粘土配料；代替粘土配料；2.2.经煅烧处理后作混经煅烧处理后作混合合材；材；3.3.作沸腾燃烧室燃料，作沸腾燃烧室燃料，其渣作水泥混合材。其渣作水泥混合材。煤矸石煤矸石 低碳煤低碳煤赤赤 泥泥烧结法从矾土中提取烧结法从矾土中提取氧化铝时所排出的赤氧化铝时所排出的赤色废渣色废渣与水泥熟料化学成与水泥熟料化学成分相比，分相比，Al2O3和和Fe2O3含量高含量高,C
18、aO含量低含量低可作湿法生产的粘可作湿法生产的粘土质原料。土质原料。粉煤灰粉煤灰 煤粉燃烧后粉状灰烬煤粉燃烧后粉状灰烬 以以SiO2、Al2O3为为主主1.1.作混合材料；作混合材料；2.2.代替部分或全部粘代替部分或全部粘土土参与配料。参与配料。炉渣炉渣 锅炉煤灰渣锅炉煤灰渣 242021/2/22生成熟料矿物所需的生成熟料矿物所需的SiO2、Al2O3以及以及Fe2O3 等成分。通常生产等成分。通常生产1t水泥熟料需要水泥熟料需要0.30.4t粘土质原料。粘土质原料。粘土质原料的粘土质原料的SiO2与与Al2O3和和Fe2O3之和之比为之和之比为2.53.5；v 通常粘土应尽量不含碎石、卵
19、石；通常粘土应尽量不含碎石、卵石；v 应控制粘土中的碱含量；应控制粘土中的碱含量；v 粘土中氧化镁含量应小于粘土中氧化镁含量应小于3%；v 粘土的工艺性能对水泥生产影响较大。粘土的工艺性能对水泥生产影响较大。252021/2/22 粘土的可塑性、结合性，调水后成为软泥，能塑造成形，粘土的可塑性、结合性，调水后成为软泥，能塑造成形，烧后变得致密坚硬的性能，构成了陶瓷生产的工艺基础，赋予烧后变得致密坚硬的性能，构成了陶瓷生产的工艺基础，赋予 陶瓷以成型性能与烧成性能，以及一定的使用性能。因而陶瓷以成型性能与烧成性能，以及一定的使用性能。因而粘土粘土 是陶瓷生产的基础原料。是陶瓷生产的基础原料。v
20、游离石英的影响；游离石英的影响；v 含铁矿物的影响；含铁矿物的影响；v 碳酸盐矿物和硫酸盐矿物的影响；碳酸盐矿物和硫酸盐矿物的影响；v 含碱矿物的影响。含碱矿物的影响。淘洗除去淘洗除去淘洗、电磁选矿除铁淘洗、电磁选矿除铁质地较纯的高岭土可用于制造无碱玻璃、仪器玻璃。质地较纯的高岭土可用于制造无碱玻璃、仪器玻璃。262021/2/22石英是自然界中构成地壳的主要成分。部分以硅酸盐石英是自然界中构成地壳的主要成分。部分以硅酸盐 化合物状态存在，构成各种矿物岩石。另一部分则以独立化合物状态存在，构成各种矿物岩石。另一部分则以独立 状态存在，成为单独的矿物实体。虽然它们的化学成分相状态存在，成为单独的
21、矿物实体。虽然它们的化学成分相 同，均为同，均为SiO2，但由于造岩成矿的条件不同，而有许多种，但由于造岩成矿的条件不同，而有许多种 状态和同质异形体；又由于成矿之后所经历的地质作用不状态和同质异形体；又由于成矿之后所经历的地质作用不 同，而呈现出多种状态。同，而呈现出多种状态。272021/2/22水晶水晶脉石英脉石英石英岩石英岩(硅石硅石)砂岩砂岩石英砂石英砂硅砂硅砂 水晶水晶：最纯的石英晶体称为水晶。不作硅酸盐原料使用。：最纯的石英晶体称为水晶。不作硅酸盐原料使用。脉石英脉石英：SiO2含量高（含量高（SiO299%），杂质少。），杂质少。石英岩石英岩(硅石硅石)：石英岩含有一定量的杂质
22、，：石英岩含有一定量的杂质，SiO2含量为含量为97%左右。左右。砂岩砂岩：是由粘土或其它物质胶结细粒二氧化硅晶体的水成岩石：是由粘土或其它物质胶结细粒二氧化硅晶体的水成岩石 称为砂岩。称为砂岩。SiO2含量含量95%。石英砂石英砂：石英砂又称硅砂，质地纯净的硅砂为白色，一般硅砂：石英砂又称硅砂，质地纯净的硅砂为白色，一般硅砂 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。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。硅砂硅砂：是理想的玻璃工业原料。：是理想的玻璃工业原料。282021/2/22 石英化学成分为石英化学成分为SiO2，少量杂质成分，如少量杂质成分，如A12O
23、3、Fe2O3、CaO、MgO、TiO2等。等。这些夹杂矿物主要有碳酸盐这些夹杂矿物主要有碳酸盐(白云石、方解石、菱白云石、方解石、菱 镁矿等镁矿等)、长石、金红石、板铁矿、云母、铁的氧化物、长石、金红石、板铁矿、云母、铁的氧化物 等。此外，尚有一些微量的液态和气态包裹物。等。此外，尚有一些微量的液态和气态包裹物。292021/2/22 石英是由石英是由SiO44-互相以互相以 顶点连接而成的三维空间架顶点连接而成的三维空间架 状结构。状结构。以以共价键共价键连接，空隙很连接，空隙很 小其他离子不易侵入网穴中，小其他离子不易侵入网穴中，致使晶体纯净，硬度与强度致使晶体纯净，硬度与强度 高，熔融
24、温度也高。高，熔融温度也高。302021/2/22 二氧化硅有许多结晶型态和一个玻璃态。二氧化硅有许多结晶型态和一个玻璃态。按照按照SiO44-的连接方式的连接方式，石英有三种存在状态：，石英有三种存在状态：870以下：以下：1713以下：以下：1470以下：以下：超过超过1713变为熔融态石英变为熔融态石英 最常见的晶态是：最常见的晶态是：312021/2/22-石英石英-鳞石英鳞石英-方石英方石英熔体熔体-石英石英-鳞石英鳞石英-方石英方石英-鳞石英鳞石英870 16.0%掌握石英的晶型转化规律对于指导生产具有重要的实际意义。掌握石英的晶型转化规律对于指导生产具有重要的实际意义。32202
25、1/2/22在硅酸盐水泥生产中，当氧化硅含量不足时，需掺加在硅酸盐水泥生产中，当氧化硅含量不足时，需掺加。常用的有。常用的有等。一般要求等。一般要求 硅质校正原料的氧化硅含量为硅质校正原料的氧化硅含量为。烧成过程中，二氧化硅的体积膨胀起着烧成过程中，二氧化硅的体积膨胀起着的作用。的作用。v 高温下石英部分地溶解于液相中，增加熔体的粘度，而未溶高温下石英部分地溶解于液相中，增加熔体的粘度，而未溶 解的石英颗粒构成坯体的骨架，解的石英颗粒构成坯体的骨架，的可能。的可能。v可可。332021/2/22的二氧化硅含量高，杂质少，是生产日用细瓷的良好原料。的二氧化硅含量高，杂质少，是生产日用细瓷的良好原
26、料。通常是制造一般陶瓷制品的良好原料。通常是制造一般陶瓷制品的良好原料。，如外观为致密块状或钟乳状的蛋白石，如外观为致密块状或钟乳状的蛋白石，由硅由硅藻的遗骸沉积所形成的硅藻土藻的遗骸沉积所形成的硅藻土(含水含水SiO2)等，可作多孔等，可作多孔 陶瓷原料使陶瓷原料使用。用。如用作陶瓷原料，则应视如用作陶瓷原料，则应视SiO2含量高低与杂质含量多少，粉含量高低与杂质含量多少，粉碎的难易程度决定。碎的难易程度决定。也可作陶瓷原料。也可作陶瓷原料。陶瓷生产中使用石英原料的技术要求：陶瓷生产中使用石英原料的技术要求：Fe2O3+TiO2应小于应小于0.5%，SiO2应大于应大于97%。对石英砂，除成
27、分外，要求。对石英砂，除成分外，要求 粒度一般应在粒度一般应在0.250.5mm之间，之间，SiO2不小于不小于95%，高岭土与氧化钙含量应小于高岭土与氧化钙含量应小于2%。342021/2/22 二氧化硅是重要的玻璃形成氧化物，以硅氧四面体二氧化硅是重要的玻璃形成氧化物，以硅氧四面体SiO4 的结构组元形成不规则的连续网络，成为的结构组元形成不规则的连续网络，成为。石英砂、。石英砂、砂岩、石英岩和石英是引入砂岩、石英岩和石英是引入SiO2的原料。在日用玻璃中的用量的原料。在日用玻璃中的用量 较多，约占配合料重量的较多，约占配合料重量的6070以上。以上。352021/2/22 长石是一族矿物
28、的总称，是长石是一族矿物的总称，是架状硅酸盐结构架状硅酸盐结构。化学成分。化学成分 为为不含水的碱金属与碱土金属铝硅酸盐不含水的碱金属与碱土金属铝硅酸盐，主要是钾、钠、钙，主要是钾、钠、钙 和少量含钡的铝硅酸盐，有时含有微量的铯、铷、锶等金属和少量含钡的铝硅酸盐，有时含有微量的铯、铷、锶等金属 离子。离子。362021/2/22372021/2/22正长石：正长石：指解理面交角为指解理面交角为90(正角正角)的长石，属的长石，属 单斜晶系，成分上是钾长石或钾钠长石。单斜晶系，成分上是钾长石或钾钠长石。斜长石：斜长石：钠长石与钙长石的互熔物，一般含钙长钠长石与钙长石的互熔物，一般含钙长 石在石在
29、10以下的称为钠长石，含钠长石以下的称为钠长石，含钠长石 在在10以下的称为钙长石，这中间比例以下的称为钙长石，这中间比例 的互熔物统称为斜长石。斜长石外观为的互熔物统称为斜长石。斜长石外观为 白色或浅灰色，比重白色或浅灰色，比重2.622.76，硬度为，硬度为 6。382021/2/22作为熔剂物质，降低陶瓷产品的烧成温度；作为熔剂物质，降低陶瓷产品的烧成温度；v 与石英等原料高温熔化后所形成的玻璃态物质是釉层的主要成分；与石英等原料高温熔化后所形成的玻璃态物质是釉层的主要成分；v 高温下生成的长石玻璃能熔解粘土及长石原料，在液相中高温下生成的长石玻璃能熔解粘土及长石原料，在液相中Al2O3
30、 和和SiO2互互相作用，促进莫来石晶体的形成和长大；相作用，促进莫来石晶体的形成和长大；v 长石熔化后形成的液相能填充坯体孔隙，增大致密度，提高产品长石熔化后形成的液相能填充坯体孔隙，增大致密度，提高产品 的机械强度透光性和介电性能；的机械强度透光性和介电性能；392021/2/22伟晶花岗岩：伟晶花岗岩：由石英与长石组成的矿物；由石英与长石组成的矿物；石英成分波动较大。石英成分波动较大。霞石正长岩：霞石正长岩：主要为长石类及霞石的固溶体。主要为长石类及霞石的固溶体。产品不易变形、产品不易变形、热稳定性好。但热稳定性好。但 含铁量往往较多。含铁量往往较多。酸性玻璃熔岩：酸性玻璃熔岩：主要由玻
31、璃质组成，含主要由玻璃质组成，含SiO2较较 多，碱金属氧化物含量较高，多，碱金属氧化物含量较高，铁和钛等着色氧化物较少。铁和钛等着色氧化物较少。含锂矿物：含锂矿物：主要有锂辉石、锂云母、透锂长石、主要有锂辉石、锂云母、透锂长石、磷铝锂石等。磷铝锂石等。402021/2/22 K2O+Na2O总量不小于总量不小于11%，其中，其中K2O Na2O应大于应大于3，CaO+MgO总量不大于总量不大于1.5%，Fe2O3含量在含量在0.6以下为宜。以下为宜。夹杂矿物云母与铁化物应少，尤其云母呈片状，难以粉碎，夹杂矿物云母与铁化物应少，尤其云母呈片状，难以粉碎，细小的鳞片状云母分布在瓷坯中，在产品表面
32、造成斑点和细小的鳞片状云母分布在瓷坯中，在产品表面造成斑点和 熔调。使用中要进行选料和除铁处理。熔调。使用中要进行选料和除铁处理。长石的熔融温度应在长石的熔融温度应在1230以上，熔融温度范围应不小于以上，熔融温度范围应不小于 3050，使用时要进行熔烧实验。，使用时要进行熔烧实验。412021/2/22 以上所述的三种天然原料是构成传统陶瓷的三个基本组分。它以上所述的三种天然原料是构成传统陶瓷的三个基本组分。它们的作用分别是：们的作用分别是：粘土：提供了可塑性，以保证成型的工艺要求。粘土：提供了可塑性，以保证成型的工艺要求。石英：是耐熔的骨架成分。石英：是耐熔的骨架成分。长石：是助熔剂，促使
33、烧结时玻璃相的形成。长石：是助熔剂，促使烧结时玻璃相的形成。在传统陶瓷生产中，除要用到上述三种基本组分外，还常会用在传统陶瓷生产中，除要用到上述三种基本组分外，还常会用到其它一些天然原料。到其它一些天然原料。霞石、滑石、硅灰石、辉石、石灰石霞石、滑石、硅灰石、辉石、石灰石422021/2/22 霞石霞石 因在酸中分解生成云霞状硅胶而得名。晶体结构式为因在酸中分解生成云霞状硅胶而得名。晶体结构式为R+AlSiO4(R=Li,Na,K)其熔融后的粘度较高，制品不易变形其熔融后的粘度较高，制品不易变形.。因优质长石资源并不多，常用霞石正长岩代替长石。因优质长石资源并不多，常用霞石正长岩代替长石。滑石
34、滑石系天然产含水硅酸镁。化学式为系天然产含水硅酸镁。化学式为Mg3Si4O10(OH)2或或3MgO4SiO2H2O,有良好的耐热性、润滑性、抗酸碱性、绝缘性及有良好的耐热性、润滑性、抗酸碱性、绝缘性及对油类有强烈吸附性等优良特性，是陶瓷工业常用原料之一。对油类有强烈吸附性等优良特性，是陶瓷工业常用原料之一。硅灰石硅灰石属链状结构的似辉石类矿物。化学式为属链状结构的似辉石类矿物。化学式为CaSiO3或或CaOSiO2 其热膨胀系数小，适于快速烧成。其热膨胀系数小，适于快速烧成。可用于制造釉面砖、可用于制造釉面砖、日用陶瓷、低损耗无线电陶瓷、卫生陶瓷、磨具、火花塞等日用陶瓷、低损耗无线电陶瓷、卫
35、生陶瓷、磨具、火花塞等432021/2/22石灰石石灰石属沉积岩的碳酸盐类矿石，以属沉积岩的碳酸盐类矿石，以CaCO3为主，主要矿物是为主，主要矿物是方解石。方解石。860-976分解生成分解生成CaO和和CO2可作引入可作引入CaO的原料。的原料。是石灰釉的主要原料。是石灰釉的主要原料。辉石辉石是辉石族矿物的总称。陶瓷工业用的透辉石和锂辉石均属是辉石族矿物的总称。陶瓷工业用的透辉石和锂辉石均属单斜晶系。单斜晶系。透辉石透辉石是是CaMgSi2O6，或，或CaOMgO2SiO2 在陶瓷生产中应在陶瓷生产中应用与硅灰石类似，既可作助熔剂使用，也可作为主要原料，适于低用与硅灰石类似，既可作助熔剂使
36、用，也可作为主要原料，适于低温、快速烧成。温、快速烧成。锂辉石锂辉石化学式是化学式是LiAISi2O6 或或Li2OAI2O34SiO2。可用作陶瓷。可用作陶瓷原料中的助熔剂，配合钾长石可降低坯体的吸水性和烧成温度，增原料中的助熔剂，配合钾长石可降低坯体的吸水性和烧成温度，增加强度。加强度。442021/2/227.5化工原料化工原料 化工原料与天然原料不同的是它是由人工合成的，故也有人化工原料与天然原料不同的是它是由人工合成的，故也有人工合成原料之称。它较之天然原料有质纯、杂质少、粒径小等工合成原料之称。它较之天然原料有质纯、杂质少、粒径小等优点，可满足先进陶瓷的高性能要求，是先进陶瓷的主要
37、原料。优点，可满足先进陶瓷的高性能要求，是先进陶瓷的主要原料。化工原料的种类繁多，以满足不同先进陶瓷的各种功能需求，化工原料的种类繁多，以满足不同先进陶瓷的各种功能需求，下面介绍几种下面介绍几种。氧化物类原料：氧化物类原料：多是以离子键为主的金属氧化物晶体，故所构多是以离子键为主的金属氧化物晶体，故所构 成的陶瓷多具有耐高温、强度高、良好的化学成的陶瓷多具有耐高温、强度高、良好的化学 稳定性和电绝缘性等。如氧化铝、二氧化锆、稳定性和电绝缘性等。如氧化铝、二氧化锆、莫来石。莫来石。非氧化合物类原料：碳化物、氮化物非氧化合物类原料：碳化物、氮化物452021/2/221.氧化铝（氧化铝（Al2O3
38、）氧化铝具有熔点高（约氧化铝具有熔点高（约2050）、硬度大绝缘性好等优、硬度大绝缘性好等优点，可用作无线电陶瓷、高温陶瓷、耐磨材料等。点，可用作无线电陶瓷、高温陶瓷、耐磨材料等。制备氧化铝制备氧化铝陶瓷和其它高性能陶瓷的主要原料之一。陶瓷和其它高性能陶瓷的主要原料之一。氧化铝有多种变体，其中常见的是氧化铝有多种变体，其中常见的是，三种。三种。-Al2O3 俗称刚玉，是三种形态中最稳定的晶型，一直稳定俗称刚玉，是三种形态中最稳定的晶型，一直稳定到熔点，自然界中到熔点，自然界中 仅以此晶型存在，如刚玉、红宝石、蓝宝石等。仅以此晶型存在，如刚玉、红宝石、蓝宝石等。其结构最紧密，硬度最高，有优良的机
39、电性能其结构最紧密，硬度最高，有优良的机电性能7.5.1氧化物类原料氧化物类原料462021/2/22 -Al2O3 不是纯不是纯Al2O3，含少量杂质离子，主要是碱金属离子。，含少量杂质离子，主要是碱金属离子。其中以钠其中以钠-Al2O3最有实用价值，可利用其离子导电性。刚玉在含最有实用价值，可利用其离子导电性。刚玉在含碱的高温气氛中可转化成碱的高温气氛中可转化成型，因此在生产中需注意，此转化还会型，因此在生产中需注意，此转化还会使体积增大约使体积增大约25%，有造成制品破裂的危害。相反，在高温不含碱，有造成制品破裂的危害。相反，在高温不含碱的气氛中，有分离出碱性氧化物，转变成刚玉的可能。的
40、气氛中，有分离出碱性氧化物，转变成刚玉的可能。-Al2O3是一种低温形态，在是一种低温形态，在 1050-1500时会不可逆地转化时会不可逆地转化为为型。在自然界不存在型。在自然界不存在型；它是由人工将型；它是由人工将Al(OH)3在约在约450 时时脱水制成。脱水制成。在用做陶瓷原料时，需经过预烧使在用做陶瓷原料时，需经过预烧使型转化成型转化成型。型。因工业氧化铝多是因工业氧化铝多是型，比容差异较大（型，比容差异较大（时体积收缩时体积收缩14.3%），故），故 不宜直接用做陶瓷原料，需通过不宜直接用做陶瓷原料，需通过预烧预烧变为稳定的变为稳定的 型型后使用以减少烧成收缩，此外还可去除原料中的
41、杂质，提高原料纯后使用以减少烧成收缩，此外还可去除原料中的杂质，提高原料纯度。度。472021/2/22 2.二氧化锆（二氧化锆（ZrO2）二氧化锆熔点高，化学稳定性好，有导温导电性和氧离子导电二氧化锆熔点高，化学稳定性好，有导温导电性和氧离子导电性，是制备氧化锆陶瓷、氧化锆增韧复合陶瓷及铁电、非铁电、锆性，是制备氧化锆陶瓷、氧化锆增韧复合陶瓷及铁电、非铁电、锆质压电陶瓷的主要材料。质压电陶瓷的主要材料。3.莫来石（莫来石（3Al2O32SiO2 2Al2O32SiO2 莫来石具有良好的化学、力学与耐高温性能，是传统陶瓷中形成的莫来石具有良好的化学、力学与耐高温性能，是传统陶瓷中形成的主晶相之
42、一。用其作陶瓷原料，可减少玻璃相和体积变化，提高陶主晶相之一。用其作陶瓷原料，可减少玻璃相和体积变化，提高陶瓷强度。瓷强度。482021/2/227.5.2非氧化合物类原料非氧化合物类原料 1.碳化物碳化物 碳化物因有高的结合强度，因而熔点和硬度高，其热涨系数较碳化物因有高的结合强度，因而熔点和硬度高，其热涨系数较低，是很好的耐高温陶瓷原料。虽在高温下易氧化，但其抗氧化能低，是很好的耐高温陶瓷原料。虽在高温下易氧化，但其抗氧化能力优于耐高温金属，且有些碳化物氧化后可形成保护性氧化膜，进力优于耐高温金属，且有些碳化物氧化后可形成保护性氧化膜，进一步增加其抗氧化能力。多有小的电阻率和高的导热率。一
43、步增加其抗氧化能力。多有小的电阻率和高的导热率。常用碳化物原料常用碳化物原料 SiC 硬度高硬度高(13),耐高温性优于耐高温性优于AI2O3,2220分解，耐蚀，导热分解，耐蚀，导热性好，热涨系数小，故热稳定性高。性好，热涨系数小，故热稳定性高。TiC 良好的化学稳定性，熔点很高良好的化学稳定性，熔点很高3400-3500,硬度硬度9-10,面心面心立方晶系立方晶系.氮化物的晶体结构与碳化物有很多相似，因此有高的键合强度，氮化物的晶体结构与碳化物有很多相似，因此有高的键合强度，一般熔点都较高，部分是在高温下直接升华，不利在真空条件下使一般熔点都较高，部分是在高温下直接升华，不利在真空条件下使用；多具有非常高的硬度。用；多具有非常高的硬度。2.氮化物氮化物常用氮化物原料常用氮化物原料Si3N4 、BN、AIN492021/2/22502021/2/22
