无机非金属材料课件第一章第一节天然矿物原料2
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▪ 陶瓷生产过程中必须注意升降温速度的问题：在制品烧 成和冷却时，处于晶型转化的温度阶段，应适当控制升 温与冷却速度，以保证制品不开裂。
2020/8/7
4. 石英在陶瓷生产中的作用
烧成前，石英是瘠性料，可调节泥料的可塑性，为生坯水分 快速排除提供通路，增加了生坯的渗水性，有利于施釉工 艺，且减少成型水分，降低干燥收缩并加快干燥。
二氧化硅（SiO2）在地壳中的丰度约为60％。由于经 历的地石质英作矿用物 及成矿条件不同，石英呈现多水晶种－状结石态晶英，良好并的有 不同的纯度。
2020/8/7
水晶－结晶良好的石英
石英种类
水晶
脉石英 砂岩 石英岩 石英砂 硅藻土 隧石
在陶瓷、玻璃、耐火材料 生产中采用
2020/8/7
2.石英的性质
2020/8/7
石英的理论晶型转变
-石英
870℃ -磷石英 1470℃
1713℃
-方石英
熔融态石英
±16%
±4.7%
573℃ ±0.82% 163℃ ±0.2% 180~270℃ ±2.8%
-石英
-磷石英
-方石英
急冷
117℃ ±0.2%
-磷石英
石英玻璃
➢高温型的缓慢转化（横向转化或一级转化）
来自百度文库
——重建式转变（涉及键的破裂和重建）
➢低温型的快速转化（纵向转化或二级转变）
2020/8/7
——位移式转变（只是键长和键角的调整）
❖SiO2多晶转变的特点
（1）高温型的缓慢转化（横向转化或一级转化） 由表面向内部逐步进行，结构变化。虽体积变化大，
但由于其转化速度慢，转化时间很长，且在高温下有液 相存在，对坯体影响不大。
（2）低温型的快速转化（纵向转化或二级转变） 由表及里瞬间同时转化，结构不发生特殊变化；虽体
2020/8/7
A. 石英
石英有低温和高温两种。 常见的工业用石英是低温 石英（三方晶系），常压 下573℃转变为高温型 （六方晶系）。
此转变仅是原子的位 置和键角的适当调整，为 位移式转变；但已有较大 的体积变化（0.8%）。
比容：单位质量的物质所占有的容积称为比容，
2020/8/7
其数值是密度的倒数。
无机非金属材料原料据获得方式分为：
天然矿物原料、化工原料、合成原料。
天然矿物原料
粘土类 石英类
长石类
其他矿物类
钙质类
重点内容
1. 粘 土的 概念
2. 粘土的分类
3. 粘土的组成
4. 粘土的工艺性能
（1）可塑性 （2）结合性 （3）离子交换性 （4）触变性 （5）收缩 （6）烧结性及耐火度
2020/8/7
粘土（clay）是自然界中硅酸盐岩石经长期 风化作用而形成的疏松状或胶状密实的块 状矿物，是多种微细矿物和杂质的混合体 。
2020/8/7
二、石英类原料
1.类型
石英是一种结晶状SiO2的天然矿物，地球上到处可见， 存在的形态很多，以原生态存在的有水晶、脉石英、玛瑙， 以次生态存在的有砂岩、粉砂、燧石。
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20融20/8温/7 度范围：1400～1770C，由SiO2的形态和杂质含量决
3.SiO2多晶转变
❖常压下有七种结晶态和一种玻璃态，一定条件下相互转 化；按比容和结构差异可将它们划分为三大类：石英、方 石英、磷石英。
❖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。
▪外观：视其种类不同而异，大多呈乳白色，有的呈灰白色，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。 ▪化学组成：主成分SiO2，常含有少量杂质成分，如Al2O3、 Fe2O3、
CaO、MgO、TiO2等 ——杂质矿物引入 ▪化学稳定性：具有强耐酸侵蚀力（除HF外）；与碱作用，生成
B. 方石英
是晶质石英的一种变 体，超过1200℃保温，就 会变成方石英。
此为重构转化，在转变 过程中需结合键断裂才能 形成新的结构。
转变时比容很大，因 此在陶瓷中的作用也很大
。
高、低温晶型转变温度为270℃--位移型转化
2020/8/7
C. 磷石英
也是晶质石英的一种变体 。 高于100℃有两个折点，也是 晶型转化的标志。
积变化小，但转化速度快，瞬间完成，体积效应大，无 液相，对坯体影响大，必须严格控制。
2020/8/7
❖ SiO2晶型转化与生产应用
▪ 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。
▪ 炻器、建材、彩釉砖，尽量减少石英用量，或使石英颗 粒尽量细，以适应快速烧成的特点。
重点内容
1. 石英类原料的种类 2. 石英类原料的化学组成 3. 石英的晶型、多晶转变特点及其对生产的
影响。 4. 石英晶型转变结构图
2020/8/7
思考题
1. 石英晶型转变的特点及对陶瓷生产的影响 。
2020/8/7
烧成时，石英的加热膨胀可部分抵消坯体的收缩；高温时 石英部分溶解于液相，增加熔体的粘度，未溶解的石英颗 粒构成坯体的骨架，防止坯体软化变形。
可提高坯体的机械强度，透光度，白度。
釉料中,SiO2是玻璃质的主要成分，提高釉料的机械强度， 硬度，耐磨性，耐化学侵蚀性；提高釉料的熔融温度与粘 度。 2020/8/7
2020/8/7
4. 石英在陶瓷生产中的作用
烧成前，石英是瘠性料，可调节泥料的可塑性，为生坯水分 快速排除提供通路，增加了生坯的渗水性，有利于施釉工 艺，且减少成型水分，降低干燥收缩并加快干燥。
二氧化硅（SiO2）在地壳中的丰度约为60％。由于经 历的地石质英作矿用物 及成矿条件不同，石英呈现多水晶种－状结石态晶英，良好并的有 不同的纯度。
2020/8/7
水晶－结晶良好的石英
石英种类
水晶
脉石英 砂岩 石英岩 石英砂 硅藻土 隧石
在陶瓷、玻璃、耐火材料 生产中采用
2020/8/7
2.石英的性质
2020/8/7
石英的理论晶型转变
-石英
870℃ -磷石英 1470℃
1713℃
-方石英
熔融态石英
±16%
±4.7%
573℃ ±0.82% 163℃ ±0.2% 180~270℃ ±2.8%
-石英
-磷石英
-方石英
急冷
117℃ ±0.2%
-磷石英
石英玻璃
➢高温型的缓慢转化（横向转化或一级转化）
来自百度文库
——重建式转变（涉及键的破裂和重建）
➢低温型的快速转化（纵向转化或二级转变）
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——位移式转变（只是键长和键角的调整）
❖SiO2多晶转变的特点
（1）高温型的缓慢转化（横向转化或一级转化） 由表面向内部逐步进行，结构变化。虽体积变化大，
但由于其转化速度慢，转化时间很长，且在高温下有液 相存在，对坯体影响不大。
（2）低温型的快速转化（纵向转化或二级转变） 由表及里瞬间同时转化，结构不发生特殊变化；虽体
2020/8/7
A. 石英
石英有低温和高温两种。 常见的工业用石英是低温 石英（三方晶系），常压 下573℃转变为高温型 （六方晶系）。
此转变仅是原子的位 置和键角的适当调整，为 位移式转变；但已有较大 的体积变化（0.8%）。
比容：单位质量的物质所占有的容积称为比容，
2020/8/7
其数值是密度的倒数。
无机非金属材料原料据获得方式分为：
天然矿物原料、化工原料、合成原料。
天然矿物原料
粘土类 石英类
长石类
其他矿物类
钙质类
重点内容
1. 粘 土的 概念
2. 粘土的分类
3. 粘土的组成
4. 粘土的工艺性能
（1）可塑性 （2）结合性 （3）离子交换性 （4）触变性 （5）收缩 （6）烧结性及耐火度
2020/8/7
粘土（clay）是自然界中硅酸盐岩石经长期 风化作用而形成的疏松状或胶状密实的块 状矿物，是多种微细矿物和杂质的混合体 。
2020/8/7
二、石英类原料
1.类型
石英是一种结晶状SiO2的天然矿物，地球上到处可见， 存在的形态很多，以原生态存在的有水晶、脉石英、玛瑙， 以次生态存在的有砂岩、粉砂、燧石。
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20融20/8温/7 度范围：1400～1770C，由SiO2的形态和杂质含量决
3.SiO2多晶转变
❖常压下有七种结晶态和一种玻璃态，一定条件下相互转 化；按比容和结构差异可将它们划分为三大类：石英、方 石英、磷石英。
❖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。
▪外观：视其种类不同而异，大多呈乳白色，有的呈灰白色，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。 ▪化学组成：主成分SiO2，常含有少量杂质成分，如Al2O3、 Fe2O3、
CaO、MgO、TiO2等 ——杂质矿物引入 ▪化学稳定性：具有强耐酸侵蚀力（除HF外）；与碱作用，生成
B. 方石英
是晶质石英的一种变 体，超过1200℃保温，就 会变成方石英。
此为重构转化，在转变 过程中需结合键断裂才能 形成新的结构。
转变时比容很大，因 此在陶瓷中的作用也很大
。
高、低温晶型转变温度为270℃--位移型转化
2020/8/7
C. 磷石英
也是晶质石英的一种变体 。 高于100℃有两个折点，也是 晶型转化的标志。
积变化小，但转化速度快，瞬间完成，体积效应大，无 液相，对坯体影响大，必须严格控制。
2020/8/7
❖ SiO2晶型转化与生产应用
▪ 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。
▪ 炻器、建材、彩釉砖，尽量减少石英用量，或使石英颗 粒尽量细，以适应快速烧成的特点。
重点内容
1. 石英类原料的种类 2. 石英类原料的化学组成 3. 石英的晶型、多晶转变特点及其对生产的
影响。 4. 石英晶型转变结构图
2020/8/7
思考题
1. 石英晶型转变的特点及对陶瓷生产的影响 。
2020/8/7
烧成时，石英的加热膨胀可部分抵消坯体的收缩；高温时 石英部分溶解于液相，增加熔体的粘度，未溶解的石英颗 粒构成坯体的骨架，防止坯体软化变形。
可提高坯体的机械强度，透光度，白度。
釉料中,SiO2是玻璃质的主要成分，提高釉料的机械强度， 硬度，耐磨性，耐化学侵蚀性；提高釉料的熔融温度与粘 度。 2020/8/7