第一章 原料 (石英 长石) 陶瓷工艺学课件

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。
其它
玉髓、燧石、玛瑙：硬度高，可作研磨材料，砌筑球磨机内 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。
钠长石 90% 钙长石 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。
长石的种类及性质
名称
钾长石
钠长石
钙长石
钡长石
化学式
晶体结构 式
颜色
始熔温度 （℃）
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。
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，
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，
加快坯体干燥、增加坯 体机械强度、提高釉的 耐磨和耐化学侵蚀性
SiO2含量≥90%
水泥 工业
硅质校正原料
SiO2含量70%～90%，少 含燧石
石英在陶瓷生产中的作用 1）烧成前 2）烧成时 3）瓷器 4）釉料
第四节 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：
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 应大，无液相，对坯体影响大，必须严格控制。
SiO2晶型转化与生产应用
❖ 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
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
玻璃 提供玻璃生产必需的 工业 SiO2成分
SiO2含量≥98%； Fe2O3≤0.2%
耐火 材料
硅砖及硅质耐火制品的 主要原料
SiO2含量≥96%；A12O3、 TiO2碱性氧化物等杂质 总含量≤2%
陶瓷 工业
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。
1. 滑石 4. 萤石 7. 石英 10. 金刚石
莫氏硬度 2. 石膏 5Байду номын сангаас 磷灰石 8. 黄玉
3. 方解石 6. 正长石 9. 刚玉
二、石英的晶型转化
重建性 位 移 性
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。
砂岩
碎屑沉积岩，石英颗粒由胶结物结合，根据胶结 物不同分为：
石灰质砂岩，粘土质砂岩，石膏质砂岩，云母质 砂岩，硅质砂岩。
陶瓷中仅用：硅质砂岩。
SiO2 含量 90～ 95%。
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。
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 。
石英晶型转变温度和体积变化情况
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，
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。
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。
钠长石 钙长石
钾长石 钡长石
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。
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
50%
钠长石含量
30%
钠长石含量
20%
透长石 正长石 微斜长石
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：
第三节 石英类原料
一、石英类原料的种类和性质
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 有脉石英、砂岩、石英岩、石英砂、硅藻土、隧石等。