枧田瓷石化学与矿物组成及其工艺性能研究

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1、枧田瓷石化学与矿物组成及其工艺性能研究摘要本文研宄了枧田瓷石的化学与矿物组成及其工艺性能。利用XRF、XRD和FT-IR测试手段确定了瓷石的化学与矿物组成，结果表明：枧田瓷石由石英、高岭土、白云母和钠长石组成，其含量分别为56wt%、24wt%、13wt%和7wt%。采用DTA-TG和XRD分析瓷石的热分解过程，结果发现，白云母和高岭土发生了热分解，石英出现了晶型转变。1300°C煅烧后只存在石英和莫来石晶相，并且工艺实验表明其白度高达51,烧成收缩为4.9%，吸水率为0.14%,显气孔率为0.18%。关键词

2、枧田瓷石，化学组成，矿物组成，工艺性能1引言瓷石是我国一种典型的高硅质粘土类陶瓷原料，在陶瓷生产中应用较为广泛，其资源极为丰富，著名产地有江西景德镇、湖南醴陵、安徽祁门、福建德化、广西北流、江苏吴县、浙江绍兴，四川德昌和III东淄博等地［1］。由于产地、风化程度及母岩种类的差异，不同地区甚至同一地区不同矿场所产瓷石，其化学组成、矿物组成及工艺性能常存在较大差别。目前，关于不同产地的瓷石在陶瓷行业屮的应用研究较多，如余祖球就分别对三宝蓬、宁村、南港、淸水下、月山瓷石等进行了大量详尽研宄［2〜6］,阐述了不同地区

3、的瓷石在陶瓷行业中的广泛应用。近年来，随着陶瓷产业的迅速发展，新的优质瓷石资源不断被发现，如最近发现，位于江西鄱阳县附近的枧田瓷石矿藏丰富，且杂质含量较少，品位较高，但未见关于其化学组成、矿物组成及工艺性能等方面的报道，因此，确定枧田瓷石的化学与矿物组成及工艺性能对其在陶瓷生产中的应用具有指导意义。2枧田瓷石的化学与矿物组成2.1化学成分分析利用荷兰焚光光谱仪(AxiosAdvance)分析测定枧田瓷石的化学组成，其结果见表1。从表1可以看出，枧田瓷石中SW2含量为77.09wt%，略高于一般的瓷石(70〜7

4、5wt%),熔剂性氧化物Na20和CaO含量较少，这样会造成其烧成温度稍高于其它瓷石。另外，枧田瓷石中含冇较多着色氧化物T102和Fe203,含量分别为0.93wt%和1.19wt%，故适宜制胎和青瓷。鉴于一级瓷石的质量要求(A1203>16%,Fe203<0.5%,Si02<70%),可以看出降低硅含量、除铁是该瓷石选矿加工的主要任务。2.2X射线衍射分析采用德国布鲁克(D8Aavanced)X射线衍射分析仪对枧田瓷石原矿进行XRD分析(Cu靶Ka射线，管压40kV,管流40mA，2°/min),结果见图1

5、和表2。从图1和表2可以看出，枧田瓷石中的矿物组成有石英、高岭土、白云母、钠长石，其中，石英含量最高，为56wt%,其次为高岭土，为24wt%,这表明枧田瓷石具有一定的可塑性。2.3红外光谱分析采用美国产傅立叶红外光谱仪(Nicolet5700)对枧田瓷石原矿进行红外光谱分析，结果如图2所示。由图2可见，枧田瓷石在3620、3651、3695cm-l以及913、1031、1112cm-l处存在较强的振动吸收峰，其中，前三个波数是高岭土和白云母中羟基的伸缩振动叠加引起的，而后三个波数则归因于高岭土中Si-0的伸

6、缩振动［7〜8］。另外，在471、539、695、796、1009、1031cm-1处存在较强振动吸收峰，皆为白云母的典型特征峰，其屮前两个峰对应白云母中的Si-0弯曲振动，后面四个谱带对应于其Si-0伸缩振动［9］。在431cm-l附近，有个较弱的Si-0-Si变形振动吸收峰，归属于钠长石［10］,这与其含量有关，在枧田瓷石屮，由于钠长石含量最少，致使其谱峰强度不高；此外，在1400〜2000cm-l范围内的吸收峰为石英的Si-0伸缩振动［11〜12］。另外，在500〜900cin-l存在较多复杂的振动吸收

7、峰，这是由于石英、高岭土、白云母和钠长石的相关特征峰叠加所引起的。上述分析结果与枧田瓷石XRD测试得出的矿物组成相吻合3枧田瓷石的热分解过程研宄采用德国产(STA-449C型)热分析仪对枧田瓷石进行差热-热重分析，为其在陶瓷生产中确定烧成曲线捉供依据，结果见图3。由图3可知，在506°C、574°(3和1332°0附近存在三个吸热峰，其中，506°C和574°C附近的吸热峰与高岭土的结构水和白云母的吸附水脱出，以及石英的晶型转化有关［7,13］;瓷石在高温时形成莫來石，熔解为液相时需要熔解热，在差热曲线133

8、2°C处会出现一个吸热峰。同时，差热曲线在995°C处有一个放热峰，为偏高岭石分解成丫-A1203所致［14］。在890°C之前有约4.62wt%的失重，这主要是由于白云母和高岭土中的吸附水和结构水的脱出引起。为了进一步确定枧田瓷石在加热过程中的热分解情况，将原矿粉碎，取少量于坩埚屮分别在700、1200、13⑻°C温度下煅烧，得到煅烧粉末，发现它们的颜色由土黄色一浅黄色一白色，颜色逐渐变浅，这表明