陶瓷工艺学 1.1 粘土原料

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1、一、概述陶瓷材料制品是由多相的无机非金属材料所构成，所用原料大部分是天然的矿物原料或岩石原料，其中多为硅酸盐矿物。某些陶瓷材料制品对原料要求很高，需要人工合成原料。第1章原料第一节原料分类陶瓷制品的性能和品质的好坏，既取决于所选用的原料，也与所采用的生产工艺过程有关。品质优良的原料，是生产优质陶瓷制品的基础，但不同性能的陶瓷制品，并不要求完全采用优质的原料，一般性能的陶瓷制品，可以选用一般品质的原料。二、原料分类通常，陶瓷原料的分类是根据不同的工艺特性、传统习惯及原料性质等不同角度进行的。综合起来，有如下几种分类方法：1）按原料的工艺特性分为：可塑性原料；非可塑性原料（也称瘠性原

2、料）；熔剂性原料。2）按用途分为：瓷坯原料；瓷釉原料；色料及彩料原料。3）按原料的矿物组成：粘土质原料；硅质原料；长石质原料；镁质原料。4）根据原料获得的方式不同分为：矿物原料；化工原料。陶瓷制品所选用的原料必须满足以下两项要求：1）要保证供给其经过加工后能生成制品所需要的各种晶相和玻璃相等结构物；2）要保证能适应在加工处理过程中制品所需要的各种工艺性能。综合上述两方面的要求，可以把所需要的陶瓷原料主要归纳为三大类：1）具有可塑性的粘土类原料；2）具有非可塑性的石英类原料；3）熔剂原料。此外，还常需要各种特殊的熔剂原料，包括采用各种化工原料。陶瓷工业需用的辅助材料主要是石膏和耐火

3、材料，以及各种外加剂如助磨剂、助滤剂、解凝剂、增塑剂和增强剂等。天然原料－－总论粘土类原料石英类（硅质）原料长石类原料钙质类原料铝质原料其它类原料第二节粘土类原料一、粘土的成因与分类二、粘土的组成三、粘土的工艺性质四、粘土的加热变化五、粘土在陶瓷生产中的作用六、我国的粘土原料凡粒径多数小于2μm，主要由粘土矿物组成的土状岩石均称为粘土，为细而分散的含多种含水铝硅酸盐矿物的混合体，其主要化学组成为SiO2、Al2O3和结晶水。粘土矿物是由SiO4四面体组成的(Si2O5)n层和由铝氧八面体组成的AlO(OH)2层相互以顶角联接起来的层状结构。一、粘土的成因与分类（一）粘土的成因粘土

4、是由富含长石等铝硅酸盐矿物的岩石经过风化作用或热液蚀变作用而形成的。这类经风化或蚀变作用而生成粘土的岩石统称为粘土的母岩。母岩经风化作用而形成的粘土产于地表或不太深的风化壳以下；母岩经热液蚀变作用而形成的粘土常产于地壳较深处。风化作用类型有：1）机械的（物理的）；2）化学的；3）生物的。热液蚀变型：高温岩浆冷凝结晶后，残余岩浆中含有大量的挥发分及水，温度进一步降低时，水分则以液态存在，但其中溶有大量其它化合物。当这种热液（水）作用于母岩时，会形成粘土矿床，这就称为热液蚀变型粘土矿，如衡阳界牌土。（二）粘土的分类1、按成因分类1）原生粘土：又称一次粘土，残留粘土，是母岩风化崩解在原

5、地残留下来的粘土。特点：颗粒较粗，可塑性较差，耐火度高。2）次生粘土：又称二次粘土，沉积粘土，是由风化形成的粘土，经雨水河流的冲刷及有时外加风力的作用，迁移至盆地或其他地势较低处沉积下来，而形成粘土层。特点：颗粒较细，可塑性较好，耐火度差。2、按可塑性分类1）高可塑性粘土：软质粘土。其分散度大，多呈疏松状。如粘性土、膨润土、木节土等。2）低可塑性粘土：硬质粘土。其分散度小，多呈致密块状。如叶蜡石、焦宝石、瓷石等。3、按耐火度分类1）耐火粘土：一般耐火粘土的耐火度在1580℃以上，较纯，含杂质较少。2）难熔粘土：其耐火度在1350~1580℃，含易熔杂质在10~15%。3）易熔粘土

6、：其耐火度在1380℃以下，含有大量的杂质。4、按化学组成分类1）富铝粘土；2）贫铝粘土。（三）粘土的主要矿物类型粘土矿物主要为高岭石类（包括高岭石、多水高岭石等）、蒙脱石类（包括蒙脱石、叶蜡石等）和伊利石类（也称水云母）等等。高岭石叶腊石伊利石1、高岭石类因首先在江西景德镇东部的高岭村山头发现，故国际上都把这种制瓷粘土称为高岭(Kaolin)土，其主要矿物成分是高岭石(Kaolinite)和多水高岭石。高岭石的化学式：Al2O3•2SiO2•2H2O多水高岭石：Al2O3·2SiO2·nH2O（n=4~6）属于高岭石类的粘土矿物还有地(迪)开石(Dickite)、珍珠陶土(Na

7、crite)和多水高岭石(埃洛石Hallysite，又称叙永石，为我国四川叙永县以盛产这种矿物为主的粘土而得名)等。杆状高岭石片状高岭石2、蒙脱石类概述：蒙脱石（Montmorillonite）也是一种常见的粘土矿物，以蒙脱石为主要组成矿物的粘土称为膨润土（bentonite），一般呈白色、灰白色、粉红色或淡黄色，被杂质污染时呈现其它颜色。其理论化学通式为：Al2O3·4SiO2·nH2O（n通常大于2）。其晶粒呈不规则细粒状或鳞片状。特性：1）吸湿膨胀性：吸水后体积可膨胀20-