无机非金属材料课件第一章第一节天然矿物原料2.ppt

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1、第一节第一节 天然矿物原料天然矿物原料无机非金属材料课件第一章第一节天然矿物原料2 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第一节第一节 天然矿物原料天然矿物原料重点内容重点内容（1）可塑性可塑性（2）结合性（3）离子交换性（4）触变性触变性（5）收缩收缩（6）烧结性及耐火度耐火度第一节第一节 天然矿物原料天然矿物原料粘土（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。第一节第一节 天然矿物原料

2、天然矿物原料二、石英类原料二、石英类原料 石英是一种结晶状石英是一种结晶状SiOSiO2 2的天然矿物，地球上到处可见，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，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。以次生态存在的有砂岩、粉砂、燧石。二氧化硅（二氧化硅（SiOSiO2 2）在地壳中的丰度约为）在地壳中的丰度约为6060。由于经。由于经历的地质作用及成矿条件不同，石英呈现多种状态，并有历的地质作用及成矿条件不同，石英呈现多种状态，并有不同的纯度。不同的纯度。1.1.类型类型 石英矿物石英矿物水晶结晶良好的水晶结

3、晶良好的石英石英水晶结晶良好的石英水晶结晶良好的石英第一节第一节 天然矿物原料天然矿物原料石英种类石英种类在陶瓷、玻璃、耐火材料在陶瓷、玻璃、耐火材料生产中采用生产中采用 水晶水晶 脉石英脉石英 砂岩砂岩 石英岩石英岩 石英砂石英砂 硅藻土硅藻土 隧石隧石第一节第一节 天然矿物原料天然矿物原料外观外观：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：硬度：莫氏硬度为7。密度：密度：晶型不同密度不同，变动范围2.22-2.65。化学组成：主成分化学组成：主成分SiOSiO2 2，常含有少量杂质成分，如，常含有少量杂质成分，如AlAl2 2O O3 3

4、、FeFe2 2O O3 3、CaOCaO、MgOMgO、TiOTiO2 2等等 杂质矿物引入杂质矿物引入化学稳定性：化学稳定性：具有强耐酸侵蚀力（除具有强耐酸侵蚀力（除HFHF外）；与碱作用，生成外）；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。与玻璃态物质。熔融温度范围：熔融温度范围：1400140017701770 C C，由，由SiOSiO2 2的形态和杂质含量决定。的形态和杂质含量决定。2.2.石英的性质石英的性质石英的性质石英的性质第一节第一节 天然矿物原料天然矿物原料3.SiO3.SiO3.SiO3.SiO2

5、 2 2 2多晶转变多晶转变多晶转变多晶转变v常压下有常压下有七种结晶态七种结晶态和和一种玻璃态一种玻璃态，一定条件下，一定条件下相互转相互转 化化；按比容和结构差异可将它们划分为三大类：；按比容和结构差异可将它们划分为三大类：石英、方石英、方 石英、磷石英石英、磷石英。v自然界中石英大部分以自然界中石英大部分以-石英石英存在，很少以鳞石英或方石存在，很少以鳞石英或方石 英的介稳状态存在。英的介稳状态存在。第一节第一节 天然矿物原料天然矿物原料A.石英 石英有低温和高温低温和高温两种。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

6、调整，为位移式转变位移式转变；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比容：单位质量的物质所占有的容积容积称为比容，称为比容，其数值是其数值是密度密度的倒数。的倒数。第一节第一节 天然矿物原料天然矿物原料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-位移型转化第一节第一节 天然矿物原料天然矿物原料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。1第一节第一节 天然矿物原料天然矿物

7、原料-石英石英-石英石英 0.82%573熔融态石英熔融态石英-方石英方石英-磷石英磷石英8701713147016%4.7%-磷石英磷石英 -磷石英磷石英1630.2%0.2%117117-方石英方石英2.8%180270石英玻璃急冷急冷高温型的缓慢转化（横向转化或一级转化）高温型的缓慢转化（横向转化或一级转化）重建式转变（涉及键的破裂和重建）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）低温型的快速转化（纵向转化或二级转变）位移式转变（只是键长和键角的调整）位移式转变（只是键长和键角的调整）第一节第一节 天然矿物原料天然矿物原料vSiOSiO2 2多晶转变的特点多晶

8、转变的特点（1 1）高温型的缓慢转化（横向转化或一级转化）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 2）低温型的快速转化（纵向转化或二级转变）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，必须严格控制必须严格控制。第一节第一节 天然矿物原料天然矿物原料vSiOSiO2 2晶型转化与生产应用晶型转化与生产应用 石英预烧，利于粉碎石英预烧，利于粉碎：1000 1000 C C

9、煅烧煅烧 急冷急冷 变松，变松，利用石英利用石英573 573 C C晶型转化时的体积变化效应。晶型转化时的体积变化效应。炻器、建材、彩釉砖，炻器、建材、彩釉砖，尽量减少石英用量，或使石英颗尽量减少石英用量，或使石英颗 粒尽量细，粒尽量细，以适应快速烧成的特点。以适应快速烧成的特点。陶瓷生产过程中必须注意陶瓷生产过程中必须注意升降温速度升降温速度的问题：在制品烧的问题：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。温与冷却速度，以保证制品不开裂。第一节第一节 天然矿物原料天然矿物原料u 釉料中釉料中,

10、SiO,SiO2 2是玻璃质的主要成分是玻璃质的主要成分，提高釉料的机械强度，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硬度，耐磨性，耐化学侵蚀性；提高釉料的熔融温度与粘 度。度。4.4.4.4.石英在陶瓷生产中的作用石英在陶瓷生产中的作用石英在陶瓷生产中的作用石英在陶瓷生产中的作用u 烧成前，石英是瘠性料，烧成前，石英是瘠性料，可调节泥料的可塑性可调节泥料的可塑性，为生坯水分，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，艺，且减少成型水分，降低干燥收缩并加快干燥。降低干燥收缩

11、并加快干燥。u 烧成时，石英的加热膨胀可部分抵消坯体的收缩；高温时烧成时，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，粒构成坯体的骨架，防止坯体软化变形防止坯体软化变形。u 可提高坯体的机械强度，透光度，白度。可提高坯体的机械强度，透光度，白度。第一节第一节 天然矿物原料天然矿物原料重点内容重点内容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第一节第一节 天然矿物原料天然矿物原料思考题思考题1.石英晶型转变的特点及对陶瓷生产的影响石英晶型转变的特点及对陶瓷生产的影响。