原料(石英長石)全解課件

1、第二節(jié) 石英類原料一、石英類原料的種類和性質(zhì)自然界中的SiO2結(jié)晶礦物統(tǒng)稱為石英，俗稱瑪瑙、水晶。 在陶瓷、玻璃、耐火材料生產(chǎn)中采用得較多的石英類原料主要有脈石英、砂巖、石英巖、石英砂、硅藻土、隧石等。 SiO2存在的方式（地殼中豐度60）：由于地質(zhì)產(chǎn)狀不同， SiO2呈現(xiàn)為多種狀態(tài)： 1、以硅酸鹽礦物的形式存在，構(gòu)成礦物巖石 2、以獨(dú)立狀態(tài)存在，單礦物實(shí)體，其中結(jié)晶態(tài)二氧化硅統(tǒng)稱為石英。石英水晶結(jié)晶良好的石英水晶結(jié)晶良好的石英石英砂 硅砂，白色，淡黃色、淺灰色或紅褐色。優(yōu)質(zhì)的硅砂：玻璃工業(yè)原料。成分主要是SiO2,并含有少 量的A12O3、K2O、 Fe2O3等雜質(zhì)，而Fe2O3、Cr2O3

2、和TiO2等 是極其有害極其有害的成分。 耐火度是指材料在高溫作用下達(dá)到特定軟化程度的溫度，表征材料抵抗高溫作用的性能脈石英 致密結(jié)晶態(tài)，火成巖。 外觀特點(diǎn)：純白，半透明呈油脂光澤，斷口呈貝殼狀。 SiO299%，是生產(chǎn)日用細(xì)瓷、耐火硅磚、釉料的良好原料。砂 巖 碎屑沉積巖，石英顆粒由膠結(jié)物結(jié)合，根據(jù)膠結(jié)物不同分為： 石灰質(zhì)砂巖，粘土質(zhì)砂巖，石膏質(zhì)砂巖，云母質(zhì)砂巖，硅質(zhì)砂巖。 陶瓷中僅用：硅質(zhì)砂巖。 SiO2 含量 90 95%。石英巖 硅質(zhì)砂巖經(jīng)變質(zhì)作用，石英顆粒再結(jié)晶形成的巖石。 外觀特點(diǎn)：灰白色，光澤鮮明，斷面致密，強(qiáng)度大， 硬度高。 SiO2 97。 用于制作高級玻璃和陶瓷。其它 玉髓

3、、燧石、瑪瑙：硬度高，可作研磨材料，砌筑球磨機(jī)內(nèi)襯，研磨體球石用。 球形石英（俗稱鵝卵石）：雜質(zhì)有限、硬度高和外形圓滑，用作研磨球石。 自然界中尚存在有無定形的非晶質(zhì)SiO2，如外觀為致密塊狀或鐘乳狀的蛋白石（SiO2nH2O），由硅藻的遺骸沉積所形成的硅藻土（含水 SiO2）等。SiO2物理性質(zhì) 外觀：視其種類不同而異，大多呈乳白色，有的呈灰白色，半透明狀態(tài)，斷面具有玻璃光澤或脂肪光澤。 硬度：莫氏硬度為7。 密度：晶型不同密度不同，變動范圍2.222.65。 化學(xué)穩(wěn)定性：具有強(qiáng)耐酸侵蝕力（除HF外）；與堿作用，生成可溶性硅酸鹽；與堿金屬氧化物作用生成硅酸鹽與玻璃態(tài)物質(zhì)。 熔融溫度范圍：14

4、00C1770C，由SiO2的形態(tài)和雜質(zhì)含量決定。莫氏硬度1. 滑石 2. 石膏 3. 方解石 4. 螢石 5. 磷灰石 6. 正長石 7. 石英 8. 黃玉 9. 剛玉 10. 金剛石二、石英的晶型轉(zhuǎn)化重建性 位移性 石英晶型轉(zhuǎn)變溫度和體積變化情況 高溫型的遲緩轉(zhuǎn)化（橫向轉(zhuǎn)化或一級轉(zhuǎn)化） 由表面向內(nèi)部逐步進(jìn)行，結(jié)構(gòu)變化。因?yàn)樾纬尚碌姆€(wěn)定晶型，所以需較高的活化能；轉(zhuǎn)變速度慢；體積變化較大，所以需較高溫度及較長時間。低溫型的迅速轉(zhuǎn)變（縱向轉(zhuǎn)變或二級轉(zhuǎn)變） 由表及里瞬間同時轉(zhuǎn)化，體積變化小，結(jié)構(gòu)不特殊變化，位移型轉(zhuǎn)變（鍵之間的角度稍做變動為位移型轉(zhuǎn)變），易進(jìn)行，且轉(zhuǎn)化可逆。 自然界中石英大部分以石

5、英存在，很少以鱗石英或方石英的介穩(wěn)狀態(tài)存在。 石英多晶轉(zhuǎn)變的體積效應(yīng)： 一級轉(zhuǎn)變的體積變化大，但由于其轉(zhuǎn)化速度慢，體積效應(yīng)小， 且在高溫下有液相存在，對坯體影響不大。 二級轉(zhuǎn)變的體積變化小，但轉(zhuǎn)化速度快，瞬間完成，體積效 應(yīng)大，無液相，對坯體影響大，必須嚴(yán)格控制。 石英預(yù)燒，利于粉碎：1000 C煅燒 急冷 變松 ，利用石英573 C晶型轉(zhuǎn)化時的體積變化效應(yīng)。 陶瓷的燒成過程，必須注意升降溫速度的問題，之所以要控制升降溫速度就是由于一些原材料在加熱或冷卻過程中伴隨著體積的膨脹或收縮。如果控溫不當(dāng)，這些膨脹或收縮在極短的時間完成，會造成坯體或制品開裂。 SiO2晶型轉(zhuǎn)化與生產(chǎn)應(yīng)用 耐火材料中加入

6、礦化劑。 三、石英類原料的作用 石英類原料的應(yīng)用領(lǐng)域、主要作用和品質(zhì)要求：應(yīng)用領(lǐng)域主要作用品質(zhì)要求玻璃工業(yè)提供玻璃生產(chǎn)必需的SiO2成分SiO2含量98%；Fe2O30.2%耐火材料硅磚及硅質(zhì)耐火制品的主要原料SiO2含量96%；A12O3、TiO2堿性氧化物等雜質(zhì)總含量2%陶瓷工業(yè)加快坯體干燥、增加坯體機(jī)械強(qiáng)度、提高釉的耐磨和耐化學(xué)侵蝕性SiO2含量90%水泥工業(yè)硅質(zhì)校正原料SiO2含量70%90%，少含燧石第三節(jié) 長石類原料 自然界中長石的種類很多，歸納起來都是由以下四種長石組合而成： 鈉長石(Ab) NaAlSi3O8或Na2OAl2O36SiO2 鉀長石(Or) KAlSi3O8或K2

7、OAl2O36SiO2 鈣長石(An) CaAl2Si2O8或Ca OAl2O32SiO2 鋇長石(Cn) BaAl2Si2O8或BaOAl2O32SiO2 長石是架狀結(jié)構(gòu)的堿金屬或堿土金屬的鋁硅酸鹽。一、長石原料種類和性質(zhì)鈉長石鉀長石鈣長石鋇長石 鉀長石 KAS6 ：115020分解為白榴子石，1530 全部熔融，熔融溫度范圍寬，高溫粘度大，隨溫度升高粘度下降慢。 鈉長石NaAS6 ：1120 開始熔融，鈉長石的開始熔融溫度比鉀長石低，熔化時沒有新的晶相產(chǎn)生，液相穩(wěn)定，粘度低，易引起產(chǎn)品變形； 鈣長石CaAS2：熔點(diǎn)高達(dá)1550 ，熔融范圍窄，熔體不透明， 粘度小，冷卻易析晶，化學(xué)穩(wěn)定性差，

8、配制的瓷料機(jī)械強(qiáng)度大。 鋇長石 BaAS2：熔點(diǎn)高達(dá)1725 ，熔融范圍不寬，普通陶瓷不采用，可人工合成， 電學(xué)性能好。 混熔特性：幾種基本類型的長石，由于其結(jié)構(gòu)關(guān)系，彼此可混合形成共熔體，鉀鈣不共熔。鉀長石+鈉長石：鉀長石和鈉長石常以固熔體存在 鉀長石和鈉長石高溫互溶，低溫分離；據(jù)含量不同，晶體折射率不同；鉀鈉長石的固熔體，鈉長石含量少時形成晶斑；含量多時，形成條紋 。 實(shí)際生產(chǎn)中，常用的為鉀鈉長石。所謂的鉀長石指以鉀長石為主的的鉀鈉長石。所謂的鈉長石指以鈉長石為主的鉀鈉長石。鉀鈉長石的命名方法： 鈉長石含量 50% 透長石 鈉長石含量 30% 正長石 鈉長石含量 20% 微斜長石鈉長石 +

9、 鈣長石： 鈉長石和鈣長石高溫下任意比互溶，低溫下也不分離。 鈉長石和鈣長石命名方法： 鈉長石 90% 鈉長石 鈣長石 90% 鈣長石 其余稱斜長石。鉀長石 + 鈣長石： 鉀長石和鈣長石的固溶性差，小于10%，在任何溫度下幾乎不互溶。名稱鉀長石鈉長石鈣長石鋇長石化學(xué)式K2O Al2O3 6SiO2Na2O Al2O3 6SiO2CaO Al2O3 2SiO2BaO Al2O3 2SiO2晶體結(jié)構(gòu)式KAlSi3O8NaAlSi3O8CaAl2Si2O8BaAl2Si2O8顏色白、肉紅、淺黃白、灰白、灰或無色白或無色始熔溫度（）1150110015501725熔融范圍（）11301530寬1120

10、1250窄12501550窄窄熔體粘度大低低混熔性 堿性長石系列 斜長石系列KAlSi3O8- NaAlSi3O8 NaAlSi3O8-CaAl2Si2O8長石的種類及性質(zhì)二、長石的作用 玻璃和陶瓷工業(yè)的主要原料之一。 玻璃中：引入Na2O、K2O，減少了純堿用量； 陶瓷中：熔劑性礦物，降低陶瓷產(chǎn)品的燒成溫度；在釉料和色料中，它又是形成玻璃的主要成分。長石在陶瓷及玻璃工業(yè)中的主要作用和品質(zhì)要求簡表領(lǐng)域主 要 作 用品 質(zhì) 要 求陶瓷工業(yè)l、提供堿金屬氧化物，有利于降低燒成 溫度2、長石熔體能熔解粘土及石英等原料， 促進(jìn)莫來石的形成和長大，提高坯體 的機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性3、長石熔體填充于各顆粒

11、間，促進(jìn)坯體 致密化，提高陶瓷制品的透光度長石熔化溫度1230A12O3含量為1520%K2ONa2O含量13%Fe2O3含量0.5%玻璃工業(yè)引入A12O3的主要原料，同時引入Na2O、K2OA12O316%；Fe2O30.3%；R2O12% 長石是陶瓷、玻璃生產(chǎn)中主要熔劑性原料，一般用作坯料、釉料、色料熔劑等的基本成分，用量較大，是日用陶瓷的三大原料之一。長石在坯料和釉料中做為主要成分，起熔劑的作用。為使坯體既易燒結(jié)，又不變形，則希望長石有較低的熔化溫度，較寬的熔化溫度范圍。 為使釉料在坯料燒結(jié)溫度下成熟，要求釉料具有較高的始熔溫度，較寬的熔融溫度范圍。 這就要求在燒成過程中，長石既具有良好

12、的熔劑作用（即較高的溶解其它物質(zhì)的能力），又使熔融液相具有較高粘度（坯體不易變形坍塌；釉料不易流釉）。通常在陶瓷配料中主要使用鉀長石，玻璃中使用鈉長石。第四節(jié) 鈣質(zhì)原料 、鈣質(zhì)原料的種類和性質(zhì)硅酸鹽水泥、陶瓷和玻璃常見鈣質(zhì)原料的種類和性質(zhì)下表：硅灰石的工藝特性硅灰石的工藝特性有：具有針狀晶形，甚至細(xì)小的顆粒也呈纖維狀，纖維的長度與其直徑之比通常為78:1，有的可達(dá)1520:1；具有內(nèi)在的助熔性質(zhì)，是一種天然低溫助熔劑；不含化學(xué)結(jié)晶水和碳酸鹽，燒火量小，在焙燒過程中可減少產(chǎn)生排氣現(xiàn)象，具有穩(wěn)定的物理化學(xué)性能，硅灰石的吸水率和吸油率低，100g吸收2060mg；具有良好的介電性能和較高的耐熱性能表

13、1-1-7 常見鈣質(zhì)原料的種類和性質(zhì)種 類基 本 性 質(zhì)方解石屬三方晶系，菱面體，有時呈粒狀或板狀，一般為乳白或無色，隨雜質(zhì)含量而呈灰白、淡黃、紅褐等色，理論組成為CaO56%，CO244%，玻璃光澤，性脆石灰石石灰?guī)r的俗稱，主要礦物是方解石，含有白云石、石英、粘土等雜質(zhì)，是一種具有微晶或潛晶結(jié)構(gòu)的化學(xué)與生物化學(xué)沉積巖，無解理，多呈灰白色、黃色，一般呈塊狀，結(jié)構(gòu)致密，性脆，密度2.628g/cm3泥灰?guī)r系碳酸鈣和粘土物質(zhì)同時沉積所形成的均勻混合的沉積巖，硬度低于石灰?guī)r，顏色從黃色到灰黑色，耐壓強(qiáng)度通常小于100Mpa白 堊由海生生物外殼與貝殼堆積而成，主要是由隱晶或無定形細(xì)粒疏松的碳酸鈣所組成

14、，色白，發(fā)亮的白堊中碳酸鈣含量可達(dá)90%以上，白堊中常夾有軟或硬白裂礓石（主要為CaCO3）紅粘土和燧石等硅灰石又名板石，是鏈狀結(jié)構(gòu)的似輝石類礦物，產(chǎn)于石灰?guī)r與酸性巖漿的接觸帶，由CaO與SiO2高溫反應(yīng)而生成，化學(xué)通式為CaOSiO2，理論化學(xué)組成為CaO48.25%、SiO251.75%，組成中的鈣很容易被鐵、錳或鍶呈類質(zhì)同象取代，常與透輝石、方解石、石英等礦物共生，相對密度2.83.0，熔點(diǎn)1540，呈針狀、纖維狀和致密塊狀二、鈣質(zhì)原料在生產(chǎn)中的作用及其品質(zhì)要求 水泥：生產(chǎn)1t水泥熟料需要約1.21.3t石灰石干原料。方鎂石膨脹造成的水泥安定性不良，石灰石中氧化鎂的含量小于3.0%。 陶

15、瓷：較純，熔劑礦物，降低燒成溫度。硅灰石還可作為日用瓷、低損耗無線電陶瓷、火花塞及磨具、釉料等的主要原料?？焖贌?。 玻璃：增加化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。CaO含量大于50%，有害著色物質(zhì)Fe2O3的含量小于0.15%。三、鈣質(zhì)工業(yè)廢渣 電石渣、糖濾泥、堿渣、白泥等都可在水泥生產(chǎn)中使用。表1-1-8 水泥工業(yè)鈣質(zhì)原料的質(zhì)量指標(biāo)類別CaO（%）MgO（%）R2O（%）SO3（%）隧石或石英石灰石一級品482.51.01.04.0二級品45483.01.01.04.0泥灰?guī)r35453.01.21.04.0第五節(jié) 鎂質(zhì)原料 鎂質(zhì)耐火材料、鎂質(zhì)膠凝材料的主要原料，陶瓷和玻璃工業(yè)常用的熔劑原料之一。 常見種

16、類和性質(zhì)如下：表1-1-10 常用鎂質(zhì)原料的種類和性質(zhì)性 質(zhì)菱鎂礦白云石滑石透輝石化學(xué)式MgCO3CaMg（CO3）2Mg3Si4O10（OH）2CaMgSi2O6MgO理論含量（%）47.821.931.8818.5晶 系三方三方單斜單斜相對密度2.93.12.82.92.72.83.3莫氏硬度44.53.54167顏 色灰白、淡紅灰白、淡黃白色、淡綠、淺黃淺綠或淺灰共生礦物菱鐵礦石英、方解石、黃鐵礦透閃石、綠泥石、菱鎂礦、白云石磁鐵礦或含鐵、錳的礦物結(jié)晶習(xí)性菱面體菱面體六方或菱形板狀短柱狀產(chǎn) 狀細(xì)粒致密塊狀粒狀、致密塊狀粗鱗片狀或細(xì)鱗片致密塊狀粒狀、柱狀、放射狀菱鎂礦作用： 用菱鎂礦部分取

17、代長石，可降低坯料的燒成溫度，并減少液相量。 提高坯體的半透明性，機(jī)械強(qiáng)度。 釉料中，加入菱鎂礦引入MgO，作用與滑石類似，可加寬釉料的熔融溫度范圍，改善釉層的彈性，穩(wěn)定性。 應(yīng)用： 電子工業(yè)用的鎂質(zhì)瓷，其他陶瓷坯料很少用，常用滑石引入MgO。 陶瓷工業(yè)：熔劑原料、鎂質(zhì)瓷。白云石 在陶瓷工業(yè)中，白云石的使用能同時引入CaO及MgO。作用： 一般起熔劑作用,降低燒成溫度，促進(jìn)石英的轉(zhuǎn)化與莫來石的形成，加入釉中可提高透光性，不易乳濁。透輝石在坯體中作用低溫快燒降低燒成溫度：降溫幅度150200?？焖贌桑横槧?、柱狀等晶型提供坯體水分快速逸通路,，可快速干燥；不含有機(jī)物、結(jié)晶水、吸附水等，無明顯吸熱

18、、放熱效應(yīng)，不發(fā)生快速相變，膨脹系數(shù)小,能夠快速燒成。 減少燒成收縮：透輝石質(zhì)面磚燒成收縮約為0.30.5，而普通釉面磚的收縮率為11.5左右。 提高機(jī)械強(qiáng)度：透輝石質(zhì)釉面磚主要以透輝石、石英為骨架，鈣長石、方石英及少量的莫來石與玻璃體填充空隙而構(gòu)成交織結(jié)構(gòu)，因而使制品具有較高的機(jī)械強(qiáng)度。熱穩(wěn)定性好：坯釉料結(jié)合較好。 熔劑：降低燒成溫度，在較低溫度下形成液相，促進(jìn)莫來石的生長，同時擴(kuò)大燒成溫度范圍。 坯體中加入滑石，提高坯體白度，透明度，機(jī)械強(qiáng)度，和熱穩(wěn)定性。 釉中加入滑石，提高釉的彈性，熱穩(wěn)定性，加寬釉的熔融溫度范圍。 應(yīng)用：日用瓷，釉面磚，電瓷（滑石瓷），堇青石質(zhì)陶瓷，或堇青石質(zhì)窯具。 滑

19、石 作用 注意事項(xiàng) 由于滑石多數(shù)是片狀結(jié)構(gòu)，破碎時易呈片狀顆粒，使得擠壓成型時，坯料中的滑石易按一定方向排列，燒成時不同方向收縮不一致而引起開裂。針對原料這種特性，為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量，工廠中常采用的辦法是： 1)采用幾種不同類型或不同地區(qū)的滑石原料同時配料，利用原料本身結(jié)構(gòu)性質(zhì)的差異，來補(bǔ)償或抵消單一原料結(jié)構(gòu)上的缺陷。 2)將滑石預(yù)燒，再行粉碎。這樣可以破壞滑石原有的片狀結(jié)構(gòu)，同時可減少收縮、降低介電損失、提高抗折強(qiáng)度。預(yù)燒的溫度隨原料組織結(jié)構(gòu)而有不同，一般在1350左右。 耐火材料工業(yè)：鎂磚、鎂質(zhì)耐火制品、白云石耐火材料。 玻璃生產(chǎn)中：白云石和菱鎂礦引入MgO的主要原料。改善玻璃成形性能，提

20、高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。 水泥工業(yè)中：菱鎂礦、白云石等鎂質(zhì)原料在適當(dāng)溫度煅燒分解后可獲得活性較高的MgO，與水或氯鹽作用，生成具有一定強(qiáng)度的水硬性鎂質(zhì)膠凝材料。第六節(jié) 其它原料 地殼中的含量15.34。來源：鋁土礦、高嶺土等礦物。1.氧化鋁(Al2O3) 1、氧化鋁的主要晶型 - Al2O3 ：三方柱狀晶體：O2-六方緊密堆積，Al3+填充個O2-圍成的八面體中心。由于Al3+與O2-個數(shù)比例為2:3，所以Al3+只能填充O2-八面體空隙的2/3；高溫穩(wěn)定型，熔點(diǎn)高，硬度大（9），耐化學(xué)腐蝕，優(yōu)良的介電性能。 - Al2O3：含堿金屬（堿土金屬）的鋁酸鹽的總稱。用RO6A12O3和R2O

21、11A12O3表示。2. 助熔劑（堿金屬氧化物）3. 含硼原料(B2O3) 4. 輔助原料 澄清劑 著色劑 脫色劑 乳濁劑 5. 碎玻璃、稀土元素氧化物在玻璃生產(chǎn)中應(yīng)用 目的：原料預(yù)處理：預(yù)燒、破碎、篩分、除鐵等。第七節(jié) 原料預(yù)處理 一 預(yù)燒 1.原因：多種結(jié)晶型態(tài)，晶型轉(zhuǎn)變時，必然會有體積變化；特殊結(jié)構(gòu)，不易磨細(xì)，片狀結(jié)構(gòu)，定向排列，收縮不一樣;原料灼減量較大則燒成時收縮較大，也會引起開裂、變形。 2.預(yù)燒作用 原料晶型穩(wěn)定； 破壞原來結(jié)構(gòu)改變物性使之更符合工藝要求，提高產(chǎn)品質(zhì)量； 易于破碎； 提高原料的純度； 減少產(chǎn)品的收縮。 二、 原料的破碎 1.目的 （1）使原料中的雜質(zhì)易于分離（如通過磁選機(jī)除去磁性物質(zhì)，通過篩網(wǎng)除去片狀云母礦物等）； （2)使各種原料能夠均勻混合，使成型后的坯體致密； （3)增大各種原料的表面積，使