第一章原材料1粘土原料.ppt

河南省精品课程——陶瓷工艺原理 河南省精品课程——陶瓷工艺原理 材料??无机非金属材料? ?? 胶凝材料??水硬性胶凝材料???非水硬性胶凝材料???水泥??? 陶瓷?? 普通陶瓷 特种陶瓷 结构陶瓷 功能陶瓷  玻璃???元素玻璃???氧化物玻璃???非氧化物玻璃? 第一章 无机非金属材料常用原料及其预处理 前者是影响产品最终性能的内因，一定程度上决定产品的质量和工艺流程与工艺条件的选择； 原料的来源往往比较复杂； 这就要求我们掌握原料的组成与特性，并根据产品性能的要求来选择不同品位或纯度的原料，并对原料进行适当的处理。 原料从来源可分为以下两大类： 天然原料：主要是天然岩石或矿物。 化工原料：指将天然原料通过化学或物理方法进行加工提纯，使化学组成得以富集，以达到一定性能和纯度要求的原料。 1.1 天然原料 天然原料—传统无机非金属材料的主要原料 矿物指自然化合物或元素，是地壳中各种物化作用的产物，以具工业意义的矿床聚集体产出。 矿物具一定的化学成分、结晶构造, 具有共生性。 矿物共约2500种，可分为单质、化合物二类。 岩石是矿物的集合体，由多种矿物以一定规律组合而成。具不同的结构、构造，不同成因岩石形成于不同的地质环境，如岩浆作用形成岩浆岩，沉积作用形成沉积岩，变质作用形成变质岩，岩石形成后在一定条件下可以互相转化，产生新的岩石。 地壳化学成分中八元素约占98% O Si Al Fe Ca Na K Mg 其它 % 46.6 27.7 8.1 5.0 3.6 2.8 2.6 2.1 1.5 陶瓷原料： 传统陶瓷的最基本原料是石英、长石、粘土三大类。 从工艺角度他们基本分为两大类： 一种是可塑性原料，如粘土类物质。在生产中起塑化和结合作用，赋予坯料以塑性与注浆成型性能，保证干坯强度及烧后的各种使用性能，是成瓷基础。 另一类是无可塑性的，也称瘠性物质. 熔剂原料，如长石，高温下熔融后可熔解一部分石英，高岭土分解产物，熔融后的高粘度玻璃可起到高温胶结作用。 非熔剂类瘠性物质（减粘物质），如石英，可降低坯料的粘性，提高液相粘度，防止高温变形，冷却后在瓷坯中起骨架作用。 上述反应的端点矿物是水铝石和蛋白石，若受条件限制，反应不能进行到底时，就会生成一系列的中间产物，成为不同类型粘土矿物：?? 高岭石类：蒙脱石类：伊利石类： 水铝英石类：以不定形态存在，不常见。?? 叶腊石类：不属粘土，因某些性质近于粘土而归之。 复习 原料种类 天然原料 化工原料 粘土类原材料 定义 成因 种类 组成 高岭石 高岭土类粘土的性能特点： 高岭土一般质地细腻，纯者为白色，含杂质时呈黄、灰或褐色。 高岭土中高岭石类粘土矿物的含量愈多，杂质愈少，其化学组成愈接近高岭石的理论组成。 纯度愈高的高岭土其耐火度愈高，烧后愈白，莫来石晶体发育愈多，其力学强度、热稳定性、化学稳定性愈好。但其分散度较小，可塑性较差。 反之，杂质愈多，耐火度愈低，烧后不够洁白，莫来石晶体较少，但可能其分散度较大。可塑性较好。 结构特征 2：1层状硅酸盐结构 C轴方向氧层与氧层间的联系力很小，水分子极易进入形成层间水。 随外界环境的温度和湿度变化。层间水数量也可发生变化，从而引起C轴的膨胀和收缩； 吸水强，吸水膨胀，吸水膨胀20-30倍。 结构特征 四面体中Si4+被Al3+、P5+置换； 八面体中Al3+被Mg2+、Fe3+、Zn2+、Li+置换； 晶格电价不平衡，促使晶层之间吸附Ca2+、Na+等 吸附离子，晶层间距变大，更易吸水膨胀， 具有较强离子交换能力。 钠膨润土 钙膨润土 蒙脱石类粘土的特点 蒙脱石易粉碎，颗粒细小，可塑性性好，因此常被用作陶瓷生产中的增塑剂。当粘土的可塑性差时，常加入少量膨润土提高坯料的可塑性与结合能力，一般用量为5％左右。 釉浆中可掺用少量膨润土作为悬浮剂。 但是，膨润土的触变厚化性强，会严重地影响泥浆性能，使用时需要加以注意。 膨润土的干燥收缩大，但干燥后强度高。 由于蒙脱石中A12O3的含量较低，又吸附了其它阳离子，杂质较多，故烧结温度较低，烧后色泽较差。 伊利石类矿物的性能特点： 可塑性较低； 干燥和烧成收缩小； 干后强度低； 烧成温度低； 烧成范围窄。 杂质矿物 a. 石英 b. 含铁矿物和含钛矿物 c. 碳酸盐及硫酸盐矿物 d. 含碱矿物 e. 有机质 复习 粘土类原材料 定义 成因 种类 组成 固相的性质主要是指固相物的种类、颗粒大小、形状及颗粒的离子交换能力等。 固相种类：片层间越容易滑动，可塑性越好； 固体分散相越细、分散度越高、比表面积越大，可塑性就越好。 层状粘土矿物的薄片状粒较杆状、棱角状颗粒的塑性为好。 粘土矿物离子交换能力大，则其可塑性较好。 粘土颗粒吸附的阳离子