第一章原料.ppt
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1、第一章 原料第一节 概述本章重点:介绍粘土、长石和石英这三种主要天然原料的工艺性能及其应用。本章难点:1、如何将原料的工艺性能与先行课程的理论相联系,保持知识的连续性,同时提高学生的自学能力。2、三种原料的性能与作用:瘠性原料制品的骨架;熔剂原料高温胶粘剂;可塑原料成形粘合剂和制品中的筋腱。原料的分类:根据原料的工艺性能分类:可塑性原料(如各类粘土等),瘠性原料(如石英、熟料等);熔剂性原料(如长石、莹石等)。根据原料用途分类:坯用原料,釉用原料,色料及彩料用原料等。根据原料的组成分类:粘土质原料,硅质原料,长石质原料,钙质原料,镁质原料,有机原料等。根据原料的获得方式分类:矿物原料,化工原料
2、等。第二节 粘土类原料定义:含水铝硅酸盐的集合体,构成粘土的主要矿物被称为粘土矿物,其矿物粒径多数小于2(注:土壤学中定为1,而工程地质学则定为5)。成因:产生粘土矿物的地质循环 岩石通过地质构造作用被带到地表 岩石在大气侵蚀和风化下(形成残余粘土,即一次粘土)在风和水的作用下一些粘土发生搬迁(生成二次粘土即球粘土)粘土矿物沉积下来,并发生岩化作用(形成如燧石)发生变质作用来结束整个循环(生成瓷石、蜡石、滑石等)。举例:长石及白云母转变为高岭石的反应(P15)一、粘土的分类按成因分类:l原生粘土(即一次粘土或称残余粘土):含母岩矿物和铁质较多,颗粒较粗耐火度高、可塑性差。l次生粘土(亦称二次粘
3、土或沉积粘土、球土):颗粒较细,夹带有机物和其它杂质,可塑性高、耐火度低、常显色。按可塑性分类强可塑性粘土(又称软质粘土)。其分散度大,多呈疏松状、板状或页状,如膨涧土、木节土、球土等。可塑性指数15或可塑性指标3.6。中等可塑性粘土。其分散度较小,如叶蜡石、瓷石。可塑性指数715或可塑性指标2.53.6。低可塑性粘土(又称硬质粘土)。其分散度小,多呈致密块状、石状,如焦宝石、碱石等。可塑性指数17或可塑性指标2.5。非塑性粘土。可塑性指数1。按耐火度分类耐火粘土。耐火度在1580以上,较纯,烧后多呈白色、灰色或淡黄色,是细陶瓷、耐火制品、耐酸制品的主要原料。难熔粘土。耐火度在13501580
4、,含杂质在1015%,可作炻瓷器、陶器、耐酸制品、装饰砖及瓷砖的原料。易熔粘土。一般耐火度在1350以下,含有大量的杂质,其中危害最大的是黄铁矿,在一般烧成温度下它能使制品产生气泡、熔洞等缺陷,多用于建筑砖瓦和粗陶等制品。粘土的主要矿物类型高岭石类l高岭石:化学式Al2O3SiO22H2O 结构式Al4(Si4O10)(OH)双层结构,六方鳞片状,表面电荷不平衡,具有一定的离子交换量以高岭石为主的粘土有苏州土、紫木节等注意高岭石矿物含量、杂质含量、烧后颜色等l多水高岭石:化学式Al2O3SiO2nH2O (n=46)管状,如叙永土蒙脱石类:蒙脱石类(俗称膨润土):l化学式Al2O34SiO24
5、H2O 结构式Al4(Si8O20)n(OH)通常n大于2。l不规则细粒状或鳞片状l吸附水量可相当大,吸水后体积膨胀达2030倍,具有良好的阳离子交换性和悬浮性l钠膨润土分散性强,在水中能形成稳定的悬浮液;钙膨润土分散性差,不易形成稳定的悬浮液,多为凝聚集合体l应用:石油、造纸、食品、化学、钻探、采矿、农业、制药、铸造、陶瓷和精细化学产品等,据不完全统计现已含膨润土的产品多达500余种。l在陶瓷坯料中用量一般在5%左右,过量将会造成工艺困难。伊利石类组成与白云母相似,是白云母向蒙脱石或高岭石转变的中间产物;结构与蒙脱石相似,但层间为钾离子,无膨胀性;绢云母:表面有绢丝光泽,是白云母风化的中间产
6、物的一种瓷石:由石英、绢云母和及少量其它矿物所组成的硬质粘土,可以单独成瓷。二、粘土的组成:要全面了解和研究粘土,必须从以下三方面研究矿物组成:l粘土矿物的种类和数量l杂质矿物的类型和数量石英和母岩残渣可用重选法除去,亦可不除去碳酸盐及硫酸盐:如方解石、菱镁矿、石膏、明矾石等。在干燥或烧成过程中易产生白霜、气泡或熔洞等缺陷铁和钛的矿物:铁矿物如黄铁矿、褐铁矿等,其中弱磁性的铁矿物是难以除去的;粘土中的铁矿物不仅可使坯体显色,且降低耐火度、影响介电性能及化学稳定性。钛矿物如金红石、锐钛矿和板钛矿,当与铁矿物共存时,在还原焰中烧成呈灰色,在氧化焰中烧成浅黄色或象牙色。有机杂质:如褐煤、蜡、腐殖酸衍
7、生物。使粘土显暗色或黑色在煅烧过程中可被烧掉,但烧尽所需时间与有机杂质的含量有关;过高量的有机质会造成产品表面起泡或针孔一定量的腐殖质可增强可塑性和泥浆的流动性和稳定性。化学组成表示法硅酸盐全分析,即用硅、铝、铁、钛、钙、镁、钾和钠的氧化物及烧失量表示作用:鉴定矿物组成的参考估计耐火度推断烧后呈色估计 成形性能推断产生气泡或膨胀的可能性估算矿物的示性组成颗粒组成主要问题:l细颗粒(1m)含量:属于微晶高岭石,可塑性,收缩在,生坯强度高耐火度低。l粗颗粒含量:主要为石英和母岩残骸,其性能同上相反。表示方法:l累计分布 l粒径分布l细度:过#目筛,即原料中颗粒的最大粒径小于该筛的筛孔孔径。三、粘土
8、的工艺性能三、粘土的工艺性能1.可塑性:l定义:含适量水分的粘土泥团,在外力作用下产生变形而不开裂,除去外力后仍保持其形变的性能。l表示方法:可塑性指数=液限含水量-塑限含水量可塑料性指数=泥团最初出现裂纹时应力此时的应变量注:塑限粘土由粉末状态进入到塑性状态时的含水率,液限粘土由塑性状态进入流动状态时的含水率。l粘土按可塑性分类:影响可塑性的因素泥团的组成:泥团=固相颗粒+液相+少量气相l固相:残余石英或母岩种类及多少、粘土矿物的种类及细度。l液相:液相的种类和性质。l气泡的量与大小。提高坯料可塑性的措施:l淘洗或长期风化:即除去非塑性物质,或风化细化。l湿粘土或坯料长期陈腐(Aging)。
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