2 第一章 原料 (石英 长石)

50% 30% 20%
透长石 正长石 微斜长石
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钠长石 + 钙长石：
钠长石和钙长石高温下任意比互溶，低温下也不分离。
钠长石和钙长石命名方法：
钠长石 钙长石 90% 90% 钠长石 钙长石
其余称斜长石。 钾长石 + 钙长石： 钾长石和钙长石的固溶性差，小于10%，在任何温度下几乎 不互溶。
l、提供碱金属氧化物，有利于降低烧成 温度 2、长石熔体能熔解粘土及石英等原料， 促进莫来石的形成和长大，提高坯体 的机械强度和化学稳定性 3、长石熔体填充于各颗粒间，促进坯体 致密化，提高陶瓷制品的透光度
长石熔化温度 ≤1230℃ A12O3含量为15～20% K2O＋Na2O含量＞13% Fe2O3含量＜0.5% A12O3＞16%；Fe2O3＜ 0.3%； R2O＞12%
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第五节 镁质原料
镁质耐火材料、镁质胶凝材料的主要原料，陶瓷和玻璃 工业常用的熔剂原料之一。
硅灰 石 又名板石，是链状结构的似辉石类矿物，产于石灰岩与酸性岩浆的接触带，由CaO 与SiO2高温反应而生成，化学通式为CaO· SiO2，理论化学组成为CaO48.25%、 SiO251.75%，组成中的钙很容易被铁、锰或锶呈类质同象取代，常与透辉石、方 解石、石英等矿物共生，相对密度2.8～3.0，熔点1540℃，呈针状、纤维状和致 密块状 材料科学与工程学院
二、长石的作用
玻璃和陶瓷工业的主要原料之一。 玻璃中：引入Na2O、K2O，减少了纯碱用量； 陶瓷中：熔剂性矿物，降低陶瓷产品的烧成温度；在釉料 和色料中，它又是形成玻璃的主要成分。
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长石在陶瓷及玻璃工业中的主要作用和品质要求简表 领 域 陶 瓷 工 业 主 要 作 用 品 质 要 求
颜色
始熔温度 （℃） 熔融范围 （℃）
白、肉红、浅 黄
1150 1130~1530 宽
白、灰
白、灰或无色
白或无色
1100 1120~1250 窄
1550 1250~1550 窄
1725
窄
熔体粘度
大
低
低
混熔性
碱性长石系列 斜长石系列 KAlSi3O8-- NaAlSi3O8 NaAlSi3O8--CaAl2Si2O8 材料科学与工程学院
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玻 璃 引入A12O3的主要原料，同时引入Na2O、 工 K2 O 业
长石是陶瓷、玻璃生产中主要熔剂性原料，一般用作坯料、 釉料、色料熔剂等的基本成分，用量较大，是日用陶瓷的三大 原料之一。长石在坯料和釉料中做为主要成分，起熔剂的作用。 为使坯体既易烧结，又不变形，则希望长石有较低的熔化温 度，较宽的熔化温度范围。
二、钙质原料在生产中的作用及其品质要求 水泥：生产1t水泥熟料需要约1.2～1.3t石灰石干原料。
方镁石膨胀造成的水泥安定性不良，石灰石中氧化镁的含量小
于3.0%。 陶瓷：较纯，熔剂矿物，降低烧成温度。硅灰石还可作 为日用瓷、低损耗无线电陶瓷、火花塞及磨具、釉料等的主要 原料。快速烧成。 玻璃：增加化学稳定性和机械强度。CaO含量大于50%， 有害着色物质Fe2O3的含量小于0.15%。
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钾长石+钠长石： 钾长石和钠长石常以固熔体存在 钾长石和钠长石高温互溶，低温分离；据含量不同，晶 体折射率不同；钾钠长石的固熔体，钠长石含量少时形成晶 斑；含量多时，形成条纹 。 实际生产中，常用的为钾钠长石。所谓的钾长石指以钾 长石为主的的钾钠长石。所谓的钠长石指以钠长石为主的钾 钠长石。 •钾钠长石的命名方法： 钠长石含量 钠长石含量 钠长石含量
是极其有害极其有害的成分。
耐火度是指材料在高温作用下达到
特定软化程度的温度，表征材料抵
抗高温作用的性能
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脉石英 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。
SiO2>99%，是生产日用细瓷、耐火硅砖、釉料的良好原料。
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砂
岩 碎屑沉积岩，石英颗粒由胶结物结合，根据胶结 石灰质砂岩，粘土质砂岩，石膏质砂岩，云母质
应大，无液相，对坯体影响大，必须严格控制。
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SiO2晶型转化与生产应用 耐火材料中加入矿化剂。 石英预烧，利于粉碎：1000 C煅烧 急冷 变松 ， 利用石英573 C晶型转化时的体积变化效应。
陶瓷的烧成过程，必须注意升降温速度的问题，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。
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表1-1-8 水泥工业钙质原料的质量指标 类 石灰 石 别 CaO（%） MgO（%） R2O（%） SO3（%） 隧石或石 英
一级 品
二级 品
＞48
45～48
＜2.5
＜3.0
＜1.0
＜1.0
＜1.0
＜1.0
＜4.0
＜4.0
泥 灰
岩
35～45
＜3.0
＜1.2
＜1.0
＜4.0
三、钙质工业废渣 电石渣、糖滤泥、碱渣、白泥等都可在水泥生产中使用。
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钠长石
钾长石
钙长石
钡长石
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钾长石 KAS6 ：1150±20℃分解为白榴子石，1530 ℃ 全部熔融，熔融温度范围宽，高温粘度大，随温度升高粘度 下降慢。 钠长石NaAS6 ：1120 ℃开始熔融，钠长石的开始熔融温 度比钾长石低，熔化时没有新的晶相产生，液相稳定，粘度 低，易引起产品变形； 钙长石CaAS2：熔点高达1550 ℃，熔融范围窄，熔体不 透明， 粘度小，冷却易析晶，化学稳定性差，配制的瓷料 机械强度大。 钡长石 BaAS2：熔点高达1725 ℃，熔融范围不宽，普通陶 瓷不采用，可人工合成， 电学性能好。 混熔特性：几种基本类型的长石，由于其结构关系， 彼此可混合形成共熔体，钾钙不共熔。
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表1-1-7 常见钙质原料的种类和性质
种 类 方解 石 基 本 性 质 属三方晶系，菱面体，有时呈粒状或板状，一般为乳白或无色，随杂质含量而呈 灰白、淡黄、红褐等色，理论组成为CaO56%，CO244%，玻璃光泽，性脆
石灰 石
泥灰 岩
石灰岩的俗称，主要矿物是方解石，含有白云石、石英、粘土等杂质，是一种具 有微晶或潜晶结构的化学与生物化学沉积岩，无解理，多呈灰白色、黄色，一般 呈块状，结构致密，性脆，密度2.6～2．8g/cm3
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第三节 长石类原料
一、长石原料种类和性质 长石是架状结构的碱金属或碱土金属的铝硅酸盐。
自然界中长石的种类很多，归纳起来都是由以下四种长 石组合而成：

钠长石(Ab) 钾长石(Or) 钙长石(An) 钡长石(Cn)
Na[AlSi3O8]或Na2O· Al2O3· 6SiO2 K[AlSi3O8]或K2O· Al2O3· 6SiO2 Ca[Al2Si2O8]或Ca O· Al2O3· 2SiO2 Ba[Al2Si2O8]或BaO· Al2O3· 2SiO2
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长石的种类及性质
名称 化学式 晶体结构 式 钾长石 K2O Al2O3 6SiO2 K[AlSi3O8] 钠长石 Na2O Al2O3 6SiO2 Na[AlSi3O8] 钙长石 CaO Al2O3 2SiO2 Ca[Al2Si2O8] 钡长石 BaO Al2O3 2SiO2 Ba[Al2Si2O8]
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。
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自然界中石英大部分以—石英存在，很少以鳞石英或方石 英的介稳状态存在。 石英多晶转变的体积效应： 一级转变的体积变化大，但由于其转化速度慢，体积效应小， 且在高温下有液相存在，对坯体影响不大。
二级转变的体积变化小，但转化速度快，瞬间完成，体积效
有脉石英、砂岩、石英岩、石英砂、硅藻土、隧石等。
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石英
水晶－结晶良好的 石英
水晶－结晶良好的石英
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石英砂 硅砂，白色，淡黄色、浅灰色或红褐色。 优质的硅砂：玻璃工业原料。成分主要是SiO2,并含有少
量的A12O3、K2O、 Fe2O3等杂质，而Fe2O3、Cr2O3和TiO2等
半透明状态，断面具有玻璃光泽或脂肪光泽。 硬度：莫氏硬度为7。 密度：晶型不同密度不同，变动范围2.22—2.65。 化学稳定性：具有强耐酸侵蚀力（除HF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 态物质。 熔融温度范围：1400C—1770C，由SiO2的形态和杂质含
量决定。
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莫氏硬度 1. 滑石 4. 萤石 7. 石英 10. 金刚石
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2.
石膏
3.
方解石
5. 磷灰石 8. 黄玉
6. 正长石 9. 刚玉
二、石英的晶型转化
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重建性
位 移 性
石英晶型转变温度和体积变化情况
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高温型的迟缓转化（横向转化或一级转化） 由表面向内部逐步进行，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， 所以需较高温度及较长时间。 低温型的迅速转变（纵向转变或二级转变） 由表及里瞬间同时转化，体积变化小，结构不特殊变化，
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三、石英类原料的作用 石英类原料的应用领域、主要作用和品质要求：
应用领 域
主 要
作
用
品 质
要
求
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玻璃工 提供玻璃生产必需的SiO2成分 业
SiO2含量≥98%；Fe2O3≤0.2%
耐火材 SiO2含量≥96%；A12O3、TiO2碱 硅砖及硅质耐火制品的主要原料 料 性氧化物等杂质总含量≤2% 加快坯体干燥、增加坯体机械强 陶瓷工 度、提高釉的耐磨和耐化学侵蚀 SiO2含量≥90% 业 性 水泥工 硅质校正原料 业 SiO2含量70%～90%，少含燧石
系碳酸钙和粘土物质同时沉积所形成的均匀混合的沉积岩，硬度低于石灰岩，颜 色从黄色到灰黑色，耐压强度通常小于100Mpa
由海生生物外壳与贝壳堆积而成，主要是由隐晶或无定形细粒疏松的碳酸钙所组 白 垩 成，色白，发亮的白垩中碳酸钙含量可达90%以上，白垩中常夹有软或硬白裂礓石 （主要为CaCO3）红粘土和燧石等
衬，研磨体球石用。 球形石英（俗称鹅卵石）：杂质有限、硬度高和外形圆滑， 用作研磨球石。 自然界中尚存在有无定形的非晶质SiO2，如外观为致密块状 或钟乳状的蛋白石（SiO2· nH2O），由硅藻的遗骸沉积所形成的硅 藻土（含水 SiO2）等。
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SiO2物理性质
外观：视其种类不同而异，大多呈乳白色，有的呈灰白色，
第二节
一、石英类原料的种类和性质
石英类原料
自然界中的SiO2结晶矿物统称为石英，俗称玛瑙、水晶。
SiO2存在的方式（地壳中丰度60％）：由于地质产状不同， SiO2呈现为多种状态： 1、以硅酸盐矿物的形式存在，构成矿物岩石 2、以独立状态存在，单矿物实体，其中结晶态二氧化硅统 称为石英。 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
物不同分为： 砂岩，硅质砂岩。 陶瓷中仅用：硅质砂岩。 SiO2 含量 90～ 95%。
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石英岩 硅质砂岩经变质作用，石英颗粒再结晶形成的岩石。 外观特点：灰白色，光泽鲜明，断面致密，强度大， 硬度高。 SiO2 ＞ 97％。 用于制作高级玻璃和陶瓷。
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其它
玉髓、燧石、玛瑙：硬度高，可作研磨材料，砌筑球磨机内
为使釉料在坯料烧结温度下成熟，要求釉料具有较高的始熔温
度，较宽的熔融温度范围。 这就要求在烧成过程中，长石既具有良好的熔剂作用（即较 高的溶解其它物质的能力），又使熔融液相具有较高粘度
（坯体不易变形坍塌；釉料不易流釉）。
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通常在陶瓷配料中主要使用钾长石，玻璃中使用钠长石。
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第四节 钙质原料
一、钙质原料的种类和性质 硅酸盐水泥、陶瓷和玻璃 常见钙质原料的种类和性质下表： 硅灰石的工艺特性 硅灰石的工艺特性有：具有针状晶形，甚至细小的颗 粒也呈纤维状，纤维的长度与其直径之比通常为7~8:1， 有的可达15~20:1；具有内在的助熔性质，是一种天然 低温助熔剂；不含化学结晶水和碳酸盐，烧火量小， 在焙烧过程中可减少产生排气现象，具有稳定的物理 化学性能，硅灰石的吸水率和吸油率低，100g吸收 20~60mg；具有良好的介电性能和较高的耐热性能