第二章陶瓷原料(改).ppt

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1、第一节粘土可塑性原料总称为“粘土原料”，是陶瓷的主要原料。粘土是一种疏松的或呈胶状的紧密含水铝硅酸盐矿物，是由地壳中含长石类岩石经过长期风化与地质作用而生成的，自然界中分布广泛，种类繁多，藏量丰富，是一种宝贵的天然资源。粘土矿物的主体化学成分是SiO2、Al2O3和水，有的含有少量的K2O(如水云母质粘土)，结构属层状硅酸盐，晶体呈片状，晶片外形是从轮廓清楚到模糊不清的六角形鳞片状，少数呈管状或球状。颗粒大小在2μm以下，呈细分散的矿物质点。粘土具有独特的可塑性和结合性，调水后能塑造成形，烧后变得致密坚硬。粘土中除粘土矿物外，还常含有非

2、粘土矿物，如石英、长石、方解石、云母、褐铁矿等，它们的颗粒大小在2μm以上，可以与粘土物质区分。此外，有时还可能含有少量的有机质和可溶性盐类。粘土类型种多，结成复杂、成分多变，晶体结构多种多样。1，粘土的主要矿物类型粘土很少是由单一矿物组成，多数是由两种以上矿物和杂质所组成。就目前研究发现，已经肯定的粘土主要矿物有高岭石类、蒙脱石类、伊利石类、水铝英石类等，此外，叶蜡石虽不属于粘土矿物，但其某些性质近似于粘土，也是陶瓷工业常用的原料之一。1）高岭石类分子式：Al2O3·2SiO2·2H2O理论组成：Al2O3：39.50%，SiO2：4

3、6.54%，H2O：13.96%。属于三斜晶系，呈极细的六角鳞片状结晶，也有呈管状结晶型的。原矿产出时呈致密或疏松的块状，无光泽，硬度接近于1，比重2.6，具有滑腻感，一般为白色或浅黄色，是粘土原料中质地最纯的一种。可塑性较差，耐火度1730～1770℃，烧结温度在1400℃左右，烧后颜色洁白，白度可达60～90%。高岭石类矿物包括高岭石、迪开石、珍珠陶土、多水高岭石等。它们的晶体结构基本上相同，只是结构单元层的排列稍有不同，由此导致它们的热学性质、光学性质，以及它们的晶系和其它物理性质均略有差异。主要由它们构成的粘土称为高岭土。①高岭

4、土：主要由高岭石组成的一种纯净粘土。得名于我国江西浮梁县高岭村。因是生产瓷器的良好原料，在陶瓷工业中俗称瓷土。高岭土在加热过程中的变化包括两个阶段：脱水阶段与脱水后产物的继续转化阶段：脱水阶段：100～110℃湿存水(大气吸附水)与自由水(吸湿水)的排除。110～400℃其它矿物杂质带入水排除(例如多水高岭土中的水)。400～450℃晶格水开始缓慢排出(二个OH变为一个H2O，留下一个O)。450～550℃晶格水快速排出。550～800℃脱水缓慢下来，到800℃时排水近于停滞。800～1000℃残余水排除完毕。自600℃开始，高岭石生成

5、偏高岭石。Al2O3·2SiO2·2H2O→Al2O3·2SiO2(偏高岭石)+H2O偏高岭石是接近于高岭石结构的产物，但不完全是晶体，X－衍射分析，线条不明显。脱水后的产物继续转化阶段：由925℃开始，偏高岭石转化为由[AlO6]和[SiO4]构成的尖晶石型新的结构物。2[Al2O3·2SiO2]→2Al2O3·3SiO2+SiO2(尖晶石型新结构物，Al＋Si尖晶石)或写成：Si4Al4O14→Si3Al4O12+SiO21050～1100℃，尖晶石新结构物开始转化为莫来石。3(2Al2O3·3SiO2)→2(3Al2O3·2SiO

6、2)+5SiO2铝硅尖晶石莫来石方石英1200～1400℃，莫来石晶体发育长大。在上述转化期间有三个放热峰：925～1050℃强放热峰，1100～1200℃弱放热峰，1250～1300℃更弱放热峰。莫来石是一种针状或细柱状晶体，化学组成在(3Al2O3·2SiO2)与(2Al2O3·3SiO2)之间，一般写作(3Al2O3·2SiO2)，理论组成Al2O371.8%、SiO228.2，比重3.15，熔融温度1810℃，熔融后分解为刚玉和石英玻璃。本身机械强度高、热稳定性好、化学稳定性强。②多水高岭土：是高岭土的另外一种形式，自然界单独产

7、出的很少，多数与高岭土或其它粘土矿物伴生在一起。多水高岭土主要由多水高岭石组成的粘土。多水高岭石的化学式为Al2O3·2SiO2·4H2O，但实际上它的水分子数往往略小于理论数值，这是由于它的水化程度所决定的。多水高岭石的结构与高岭石的结构基本上是一样的，只是在高岭石的结构晶层间充满了按一定取向排列的水分子，晶体呈管状。色为淡黄或褐、红、蓝等，性质与高岭石相似，性较脆，硬度1～2，干燥时崩裂成细小的尖角碎块，脱水后不再重新吸水复原。不单独使用，只与高岭土混同共用。2）蒙脱石类属于这一类的有蒙脱石、拜来石，主要由它们构成的粘土称为膨润土。

8、蒙脱石的化学式为Al2O3·4SiO2·H2O·nH2O。蒙脱石的晶体呈细鳞片状，结晶程度较差。有的晶体局部清楚，有的则呈模糊的变长了的片状。蒙脱石的最突出特性是能够吸收大量的水，体积膨大，这种特性称为膨润