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  標 題:幾種特種熔劑原料的介紹
  日 期:2007/6/27  源 自:中華職工學習網 【字體: 字體顏色
 
礦物螢石的化學式為CaF2,其礦物特征外觀為白色、紅色、藍色、綠或紫色等的透明體;天然螢石礦中含有一些雜質,如二氧化硅、碳酸鈣、氧化鐵等。螢石硬度較小,燒成熔點為1230℃左右。
  螢石是強烈的熔劑原料,它能夠降低釉的熔融溫度和高溫粘度,提高釉面的光澤度。在陶瓷墻地磚中螢石也是常用乳濁劑之一。在燒成中螢石中的氟在高溫中能與鐵發生反應,生成FeF3揮發,另一部分可與鐵生成透明無色的NaFeF6,所以螢石能夠提高釉的白度。在建陶產品中,螢石正在成為重要的釉料原料之一。
  2、硅灰石
  硅灰石的化學式為CaO•SiO2,其理論化學組成為:CaO48.25wt%,SiO251.75wt%。天然硅灰石礦物中還含有Fe2O3、Al2O3、MgO、MnO2及K2O、Na2O等雜質。我國湖北、福建、吉林、遼寧、江西等地均出產硅灰石原料,其化學組成為:SiO246.30wt%~50.27wt%,Al2O34lwt%~0.82wt%,TiO20.01wt%,CaO3.l5wt%~47.97wt%,MgO1.00wt%~1.95wt%,K2O0.08wt%,Na2O 0.01wt%,燒失為1.58wt%~7.57wt%。
  硅灰石礦物原料外觀—般為白色或乳白色、灰白色,呈纖維狀、塊狀或柱狀。其硬度為4.5~5,熔點為1540℃左右。
  硅灰石在陶瓷工業中的應用有許多特點,主要表現如下。
  (1)由于硅灰石不含有機物、吸附水與結構水,在燒成中受熱分解時不放出氣體,干燥收縮與燒成收縮小,膨脹系數較小且變化均勻。由于上述優點,硅灰石很適用于低溫快燒陶瓷坯料。
  (2)硅灰石的引入可以降低坯體燒結溫度,節約能源與縮短燒成時間。目前以硅灰石為主要熔劑的硅灰石低溫瓷已研制成功。此外在釉面磚中也有使用。
  (3)硅灰石可以代替方解石與部分石英配制釉料,并且可以減少燒成制品中的釉泡與針孔。
  (4)硅灰石陶瓷制品的機械強度較高,而且后期吸濕膨脹系數小,產品經久耐用。
  (5)硅灰石坯體的燒成范圍窄,這是它的不足之處,在應用于釉面磚坯料時,燒成溫度不宜過高。加入Al2O3、ZrO2、SiO2或鋇鋯硅酸鹽時,可以提高坯體燒成中液相的粘度,擴大燒成范圍。
  3、透輝石(CaMgSi2O6)
  透輝石實際上是鈣鎂的復合硅酸鹽,其理論化學組成為:Ca025.9Wt%,Mg018.5wt%,SiO255.6wt%,熔融溫度為1319℃,體積密度為3.3g/cm3,硬度為6~7。透輝石礦石常呈現灰、黃、淺綠到深綠色。雜質礦物中常有鈣鐵輝石[caFe(Si2O6)]。所以,透輝石礦石中Fe2O3含量較高,品位較好,質量較純的礦石中Fe2O3<l%,一般透輝石含鐵量在l%以上。
  在陶瓷工業中,透輝石的工藝性能與硅灰石相似,都可以應用于陶瓷坯、釉中。透輝石質釉面磚坯料燒成溫度為980~1020℃,比硅灰石坯體燒成溫度低100℃左右。所以透輝石更是一種優質的低溫快燒原料。
  我國透輝石資源豐富,如東北的吉林和黑龍江省發現的透輝石礦是世界罕見的。此外,湖北與湖南也有產出。吉林透輝石的化學組成為:SiO2 51.6wt%~45.71wt%,Al2O3 3.52wt%~7.29wt%,Fe2O3 2.69wt%~0.27wt%,0.13wt%~0.10wt%,CaO 3.78wt%~9.18wt%,Mg0 15.03wt~13.79wt%,K2O+Na2O 0.96wt%~0.63wt%。
  4、含鋰礦物
  氧化鋰(Li2O)是一種強助溶劑。它的熔融溫度低,可應用于陶瓷的坯、釉中。在陶瓷產品中,氧化鋰可以降低膨脹系數,增加釉面的耐磨性,提高釉的機械強度和耐化學腐蝕性,同時能夠提高釉的高溫流動性,減少釉面針孔缺陷,增加釉面的光澤。所以含鋰礦物因其中含有的氧化鋰而成為陶瓷業重要的熔劑原料。
  現在常用的含鋰礦物有鋰云母、鋰輝石、磷鋁石、透鋰長石等。其理論化學式為:鋰云母LiF•KF•Al2O3•3SiO2;鋰輝石Li2O•Al2O3•4SiO2;磷鋁石Li•AlF•PO4;透鋰石Li2O•Al2O3•8SiO2。
  我國含鋰礦物的主要產地有江西宜春鋰云母,新疆鋰輝石等。其中宜春鋰云母化學組成為:Si0252.14wt%,Al2O324.51wt%,Fe2O30.51wt%,Ti020.04wt%,CaO0.3lwt%,MgO微量,K2O12.13wt%,Na2O1.26wt%,Li2O3.58wt%,燒失為5.9wt%。
  目前,日用陶瓷、建筑陶瓷部分產品中使用有含鋰礦物熔劑原料,尤其是耐熱烹調陶瓷如耐熱砂鍋產品中使用鋰礦物改善其耐熱性能,經濟效益很好。
  5、巖漿巖類熔劑
  這類熔劑原料包括有霞石正長巖、花崗巖、班巖、珍珠巖、長英巖、輝綠巖、斜長石等。
  霞石正長巖中含有霞石(K2O•3Na2O•4Al2O3•8SiO2)、鉀長石、鈉長石及少量角閃石、云母、菱鎂礦等,是強熔劑原料。霞石正長巖在陶瓷坯體中能明顯降低燒結溫度,擴大燒結范圍,降低燒成收縮;在釉中能降低膨脹系數,減少釉裂其它巖漿巖原料都可以利用,特別是在建筑陶瓷上燒應用,既能降低產品成本,又能適應低溫快燒的工藝要求。
  6、礦渣熔劑原料工業礦渣主要用于建筑陶瓷產品的坯料,也可用于陶瓷色釉料。某些工業礦渣中往往含有較小的熔劑氧化物,燒失量小,收縮不大。因此,工業礦渣特別適用于低溫快燒的墻地磚坯料。常用的有磷礦渣、高爐礦渣,螢石礦渣等。
  (1)磷礦渣含有SiO2、Al203、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、P2O5、SO3等化學成分,其主要成分為Si0240wt%左右,Ca040wt%左右。其化學組成與硅灰石相似,主要礦物組成為非晶質假硅灰石。
  在磷礦渣中經常混有碳,并含有水溶性堿,所以在使用前,最好在1100℃以上煅燒一下。由于磷礦渣與硅灰石性質相似,所以是釉面磚的理想原料,可以適應高溫快燒工藝,也可以用作色釉原料,但要求其中含Fe、Ti等著色氧化物愈少愈好。
  (2)高爐礦渣:冶金高爐礦渣中的主要成份為CaO、MgO、Si02、Al2O3。主要礦物組成為鈣、鎂硅酸鹽,一般礦物為鈣鋁硅酸鹽和鈣鎂硅酸鹽。
  鈣鋁硅酸鹽有:鈣黃長石(2CaO•Al2O3•SiO2)、鈣長石(Ca0•Al2O3•2Si02)。
  鈣鎂硅酸鹽有:鎂黃長石(MgO•2CaO•2SiO2)、鎂硅鈣石(Mg0•3Ca0•2SiO2)、二鈣硅酸鹽(2Ca0•SiO2)、硅鈣石(3Ca0•Si02)、硅灰石(Ca0•SiO2)。
  礦渣有許多種形態,如粒狀礦渣、粉碎礦渣、膨脹礦渣、礦棉渣等。在陶瓷制品中一般僅使用粒狀及粉碎礦渣。高爐礦渣最大的特點是不含有游離氧化物,其次是化學成份較穩定,成本低,來源很豐富,完全可以用作陶瓷墻地磚坯料。
  除了以上礦渣外,螢石礦渣化學組成與硅灰石極為相似,因而可以用作墻地磚坯料。此外廢玻璃中以無色平板玻璃較好(含Fe203少)。廢平板玻璃是制造陶瓷結晶釉的主要熔劑原料。在化學儀器廢玻璃中,由于含有B203,用于陶瓷釉料中可降低熔融溫度和膨脹系數,提高制品的熱穩定性。礦渣熔劑原料的使用,對于治理環境污染、變廢為寶、降低產品成本具有很高的社會價值,今后應大力推廣。
  7磷酸鹽類熔劑原料
  陶瓷工業中常用的磷酸鹽原料主要有動物骨灰和磷灰石。動物骨灰主要成份為Ca3(PO4)2,還有少量的CaCO3、Mg3-(PO4)2、CaF2等。豬骨的化學成份為P2O5 46.49wt%,CaO51.90wt%,SiO20.4wt%,Al2O30.13wt%,K2O0.24wt%,Na2O 0.18wt%,其它含量0.66wt%。
  骨灰一般由牛、豬、羊等動物殘骨經煅燒獲得。煅燒前應煮沸或采用蒸汽脫脂洗凈,煅燒溫度在900~1300℃之間,煅燒時一定須通風良好,受熱均勻,防止骨灰碳化發黑。經煅燒、球磨、洗滌、除鐵等,加工好的骨灰為白色粉末,其熔點為1700℃。有跡象表明動物骨灰在陶瓷中用量越來越多。骨灰可以用作助熔劑,同時還具有乳濁作用。在釉中加入適量的骨灰可提高釉面光澤度;作為乳濁劑時能夠使釉不透明。在陶瓷鐵紅釉中,骨灰是重要的原料之一。骨灰是高級瓷器品種——骨質瓷的重要原料,在坯料中引入50%左右的骨灰,與長石、石英、高嶺土配制成骨質瓷,具有良好的半透明性、裝飾性亦很強。不過骨質瓷燒成溫度范圍較窄,約在5~10℃之內。若溫度過高將會導致變形、熱性能及耐化學腐蝕性變差等缺陷。過去生產骨質瓷使用的主要是牛骨灰,因為它含鐵量低。由于原料精制技術的提高,類似豬骨骨灰亦可采用,近年來國外也有制備磷酸鈣化工原料取代動物骨灰的。
  磷灰石主要化學成份為磷酸鈣。天然礦物有氟磷灰石及氯磷灰石兩種,通常以氯磷灰石較多,兩種礦石均可形成固熔體。優質磷灰石還可用于制作骨質瓷,也可用于釉料中,但用量亦少。用于建筑衛生陶瓷釉料中時,可代替長石。
  總之,特殊陶瓷溶劑原料在使用時,應根據具體情況靈活選用。同屬熔劑原料,但它們發揮的作用卻不一樣,尤其在當前提倡低溫快燒工藝,降低生產成本、增加企業效益過程中,特殊熔劑原料將會發揮更大的作用.
 
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