陶瓷工艺学(原料)课件.ppt

1、第一章：原料第一章：原料授课人：王艳香本章主要内容本章主要内容n第一节：原料分类第一节：原料分类n第二节：粘土类原料第二节：粘土类原料 n第三节：石英类原料第三节：石英类原料n第四节：长石类原料第四节：长石类原料n第五节：其它矿物原料第五节：其它矿物原料n第六节：陶瓷原料的标准化第六节：陶瓷原料的标准化 1.1 原料的分类原料的分类p可塑原料可塑原料:（ Plastic Materials）p 瘠性原料：（瘠性原料：（Non- Plastic Materials）p熔剂性原料：（熔剂性原料：（Fluxing Agents）p辅助原料：（辅助原料：（Auxiliary Materials） 1.

2、2 粘土类原料粘土类原料 粘土的定义：粘土的定义： 粘土是粘土是自然界中硅酸盐岩石（主要是长石）经自然界中硅酸盐岩石（主要是长石）经过长期风化作用而形成的一种疏松的或呈胶状致过长期风化作用而形成的一种疏松的或呈胶状致密的土状或致密块状的密的土状或致密块状的多种微细矿物和杂质的混多种微细矿物和杂质的混合体。其矿物的粒径小于合体。其矿物的粒径小于2 2m mm。 1.2.1 粘土的成因与分类粘土的成因与分类 (一)粘土的成因粘土的成因 n各种富含长石等铝硅酸盐矿物的岩石经风化、各种富含长石等铝硅酸盐矿物的岩石经风化、水解、热液蚀变等作用都可以变成粘土。水解、热液蚀变等作用都可以变成粘土。n风化作用

3、可分为物理风化（也叫机械风化，主风化作用可分为物理风化（也叫机械风化，主要是温度的变化、冰冻、水力等的作用）、化要是温度的变化、冰冻、水力等的作用）、化学风化（主要是二氧化碳及水的作用）以及有学风化（主要是二氧化碳及水的作用）以及有机物风化（动植物遗骸腐蚀）三种类型。实际机物风化（动植物遗骸腐蚀）三种类型。实际上硅酸盐矿物的风化过程是上述三种作用错综上硅酸盐矿物的风化过程是上述三种作用错综交叉进行的。交叉进行的。( (二二) )、粘土的分类、粘土的分类 按成因分类按成因分类n 一次粘土：又称残留粘土或原生粘土，即母岩经一次粘土：又称残留粘土或原生粘土，即母岩经风化崩碎后就地残留下来的粘土。此类

4、粘土质地较风化崩碎后就地残留下来的粘土。此类粘土质地较纯，耐火度较高，但颗粒较粗，可塑性较差。纯，耐火度较高，但颗粒较粗，可塑性较差。 n二次粘土：又称沉积粘土或次生粘土，是由风化而二次粘土：又称沉积粘土或次生粘土，是由风化而成的一次粘土经雨水、河川的漂流及风力作用，而成的一次粘土经雨水、河川的漂流及风力作用，而迁移在低洼的地方沉积形成的粘土层。二次粘土颗迁移在低洼的地方沉积形成的粘土层。二次粘土颗粒细小，可塑性强，耐火度较低，常因混入呈色杂粒细小，可塑性强，耐火度较低，常因混入呈色杂质而带各种颜色。质而带各种颜色。 ( (二二) )、粘土的分类、粘土的分类 2、按可塑性分类按可塑性分类n高塑

5、性粘土：又称软质粘土、结合粘土。颗粒较细，水高塑性粘土：又称软质粘土、结合粘土。颗粒较细，水中易分散，可塑性好，含杂质较多，一般呈疏松状、板中易分散，可塑性好，含杂质较多，一般呈疏松状、板状、页状。如膨润土、球土、木节土等。状、页状。如膨润土、球土、木节土等。n低塑性粘土：又称硬质粘土、瘠性粘土。在水中不易分低塑性粘土：又称硬质粘土、瘠性粘土。在水中不易分散，坚硬，可塑性较小，多呈致密块状、石状，如焦宝散，坚硬，可塑性较小，多呈致密块状、石状，如焦宝石、瓷石、叶蜡石等。石、瓷石、叶蜡石等。 3、按耐火度分类、按耐火度分类 n 耐火度在耐火度在1580以上的为耐火粘土；以上的为耐火粘土；n 耐火

6、度在耐火度在135O1580之间的为难熔粘土；之间的为难熔粘土；n 耐火度在耐火度在1350以下的为易熔粘土。以下的为易熔粘土。(三三)粘土的主要矿物类型粘土的主要矿物类型 粘土的主要矿物为：粘土的主要矿物为：n高岭石类（包括高岭石、多水高岭石等）、高岭石类（包括高岭石、多水高岭石等）、n蒙脱石类（包括蒙脱石、叶腊石等）蒙脱石类（包括蒙脱石、叶腊石等）n伊利石（也称水云母）类三种。伊利石（也称水云母）类三种。n水铝英石水铝英石 1、高岭石类、高岭石类 p 高岭石（高岭石（Kaolin）p高岭石的化学式为高岭石的化学式为Al2O3.2SiO2.2H2O（其中（其中Al2O3 39.50%、SiO

7、2 46.54%、H2O 13.96%)p 其结构式为：其结构式为：Al4Si4O10(OH)8高岭石高岭石属于粘土矿物，其化高岭石属于粘土矿物，其化学组成为学组成为Al4Si4O10(OH)2，晶体属三斜晶系的层状结构晶体属三斜晶系的层状结构硅酸盐矿物。多呈隐晶质、硅酸盐矿物。多呈隐晶质、分散粉末状、疏松块状集合分散粉末状、疏松块状集合体。白或浅灰、浅绿、浅黄、体。白或浅灰、浅绿、浅黄、浅红等颜色，条痕白色，土浅红等颜色，条痕白色，土状光泽。摩氏硬度状光泽。摩氏硬度2-2.5，比，比重重2.6-2.63。吸水性强，和。吸水性强，和水具有可塑性，粘舌，干土水具有可塑性，粘舌，干土块具粗糙感块具

8、粗糙感 景德镇东北景德镇东北60公里的瑶里乡高岭村。高岭公里的瑶里乡高岭村。高岭村的瓷土，主要矿物成分为高岭石村的瓷土，主要矿物成分为高岭石.高岭村的高高岭村的高岭土以洁白、细腻、耐火度强而著称。早在岭土以洁白、细腻、耐火度强而著称。早在11世纪初，高岭村就成为世界闻名的高岭土产地。世纪初，高岭村就成为世界闻名的高岭土产地。外国传教士昂特雷科莱到景德镇考察，在外国传教士昂特雷科莱到景德镇考察，在1712、1722年两次写信给罗马教廷，介绍高年两次写信给罗马教廷，介绍高岭村的瓷土和景德镇的制瓷工艺。接着，岭村的瓷土和景德镇的制瓷工艺。接着，德国德国人李希霍芬将人李希霍芬将高岭高岭按音译成按音译成

9、Kaolin。从此，。从此，凡与高岭村所产性质相同的瓷土，统称为凡与高岭村所产性质相同的瓷土，统称为高岭高岭土土。至今，在欧洲各国的陶瓷工业上，仍把高。至今，在欧洲各国的陶瓷工业上，仍把高岭土称为岭土称为China Clay。由于高岭村的瓷土已。由于高岭村的瓷土已开采多年，至明代已不易挖掘，清代开始采用开采多年，至明代已不易挖掘，清代开始采用星子县的高岭土。星子县的高岭土。世界陶瓷发源地高岭村世界陶瓷发源地高岭村高岭土高岭土尾砂高岭土尾砂 江西抚州高岭土尾砂。其外观呈浅黄色，颗江西抚州高岭土尾砂。其外观呈浅黄色，颗粒较粗。肉眼观察，可见石英、长石、白云粒较粗。肉眼观察，可见石英、长石、白云母等

10、矿物，并夹杂有一定量的高岭土等。其母等矿物，并夹杂有一定量的高岭土等。其矿物组成为：石英矿物组成为：石英60.39%、白云母、白云母20.28%、长石、长石12.61%、高岭石、高岭石5.62%、其它其它1.1%。 SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O IL 合计合计 尾砂尾砂 90.1 4.82 0.22 0.045 0.045 0.20 1.62 0.05 2.81 99.99龙岩高岭土有限公司龙岩高岭土有限公司 国内目前采选规模最大的高岭土加工企业。公国内目前采选规模最大的高岭土加工企业。公司现有生产规模为年产高岭土原矿司现有生产规模为年产高岭土原

11、矿60万吨；水万吨；水洗高岭土精矿洗高岭土精矿5万吨。主要产品有高岭土原矿、万吨。主要产品有高岭土原矿、325目水洗高岭土、超级龙岩高岭土等四个系目水洗高岭土、超级龙岩高岭土等四个系列共列共12种产品。产品具有自然白度高，铁、钛种产品。产品具有自然白度高，铁、钛等有害杂质含量低、烧成亮度和强度高、成瓷等有害杂质含量低、烧成亮度和强度高、成瓷性好等特点，是生产高档瓷器的最佳原料。性好等特点，是生产高档瓷器的最佳原料。不同等级龙岩土比较不同等级龙岩土比较SiO2 Al2O3 Fe2O3 K2O Na2O TiO2 CaO MgO L.O.I 高岭土原矿 74 15 0.30 2.50.8 0.10

12、 0.050.090.305.60325目高岭土 49 35.01 0.35 2.50 0.15 0.03 0.10 0.15 12.30500目高岭土 49 36.51 0.35 1.950.060.030.100.1512.33超级龙岩高岭土 49 37.01 0.30 1.56 0.140.030.100.1514.0苏州高岭土苏州高岭土山西大同土山西大同土彰武土彰武土 2、 蒙脱石类蒙脱石类 蒙脱石，又称微晶高岭石或胶岭石，蒙脱石，又称微晶高岭石或胶岭石，以蒙脱石为以蒙脱石为主要矿物的粘土叫膨润土主要矿物的粘土叫膨润土。呈白色或灰白色，有时。呈白色或灰白色，有时因含杂质而呈黄色、浅红色

13、、蓝绿色等。比密度为因含杂质而呈黄色、浅红色、蓝绿色等。比密度为2.22.9，莫氏硬度，莫氏硬度l2。属单斜晶系晶体，其化学式。属单斜晶系晶体，其化学式为：为：Al2O3.4SiO2.nH2O（n2），晶体结构式为：），晶体结构式为：Al4(Si8O2)(OH)4.nH2O。 蒙脱石结晶程度差，轮廓不清楚，很难发现其蒙脱石结晶程度差，轮廓不清楚，很难发现其单晶体。晶粒极细小，一般小于单晶体。晶粒极细小，一般小于0.5m mm，呈不规则的，呈不规则的粒状或鳞片形胶状。粒状或鳞片形胶状。 p蒙脱石具有吸水特性，因吸水后体积膨胀，有时蒙脱石具有吸水特性，因吸水后体积膨胀，有时大到大到2O30倍，故名

14、膨润土。倍，故名膨润土。p蒙脱石易粉碎，颗粒细小，可塑性好，干燥收缩蒙脱石易粉碎，颗粒细小，可塑性好，干燥收缩较大，干燥强度高，因含杂质多，较大，干燥强度高，因含杂质多，Al2O3含量低，含量低，故烧成温度较低，烧后色泽不理想。故烧成温度较低，烧后色泽不理想。p在陶瓷生产中用量一般不得超过在陶瓷生产中用量一般不得超过5，釉中可掺，釉中可掺少许作悬浮剂。少许作悬浮剂。 蒙脱石工艺性能蒙脱石工艺性能 蒙脱石的照片蒙脱石的照片 3 3、伊利石类、伊利石类 伊利石又称水云伊利石又称水云母（因白云母水化母（因白云母水化而得名），矿物颗而得名），矿物颗粒很小，常混有其粒很小，常混有其它粘土矿物。它是它粘土

15、矿物。它是包括水黑云母、水包括水黑云母、水白云母、蛭石等似白云母、蛭石等似云母的一类成分较云母的一类成分较复杂、分布很广、复杂、分布很广、产量大得粘土矿物。产量大得粘土矿物。 白白云云母母伊利石的照片伊利石的照片1.2.2 粘土的组成粘土的组成 (一一)、矿物组成、矿物组成 一般将粘土中的矿物根据其性质和数量可分一般将粘土中的矿物根据其性质和数量可分成两大类，即粘土矿物和杂质矿物。其中杂质矿成两大类，即粘土矿物和杂质矿物。其中杂质矿物主要有：物主要有： 1、石英和母岩残渣、石英和母岩残渣 2、碳酸盐及硫酸盐类、碳酸盐及硫酸盐类 3、 铁和钛的化合物铁和钛的化合物 4、有机杂质、有机杂质 南方瓷

16、器和北方瓷器的特点南方瓷器和北方瓷器的特点n由于南方和北方粘土的成因不同由于南方和北方粘土的成因不同,各有各自的特征各有各自的特征,造成我国造成我国南北方陶瓷生产工艺和气氛不同南北方陶瓷生产工艺和气氛不同,特色也不同。一般说来，特色也不同。一般说来，北方粘土往往在化学组成上含和有机物多，含游离石英和北方粘土往往在化学组成上含和有机物多，含游离石英和铁质较少，因而可塑性好，吸附力强，耐火度较高，不需铁质较少，因而可塑性好，吸附力强，耐火度较高，不需淘洗即可使用，生坯强度较高，可以内外同时上釉，由于淘洗即可使用，生坯强度较高，可以内外同时上釉，由于铁质少，可用氧化焰烧成，制品的色调是白里泛黄。铁质

17、少，可用氧化焰烧成，制品的色调是白里泛黄。n南方的高岭土和瓷土等含游离的石英和铁质较多，含氧化南方的高岭土和瓷土等含游离的石英和铁质较多，含氧化钛和有机物较少，因而可塑性能较差，耐火度较低，往往钛和有机物较少，因而可塑性能较差，耐火度较低，往往需要淘洗而后使用，生坯强度也较差，需要内外两次上釉，需要淘洗而后使用，生坯强度也较差，需要内外两次上釉，由于铁质多，常用还原焰烧成，制品色调呈白里泛青的特由于铁质多，常用还原焰烧成，制品色调呈白里泛青的特色。色。(二二)、粘土的化学组成、粘土的化学组成 其化学成分主要是其化学成分主要是SiO2、Al2O3，K2O、Na2O，CaO、MgO、Fe2O3 、

18、TiO2和和H2O。n可以鉴定粘土的矿物组成可以鉴定粘土的矿物组成n可以估计耐火度的大小可以估计耐火度的大小n推断烧后的颜色推断烧后的颜色n估计粘土的成形性能估计粘土的成形性能n推测粘土在烧成过程中产生膨胀气泡的可能性推测粘土在烧成过程中产生膨胀气泡的可能性(三三)颗粒组成颗粒组成 颗粒组成是指粘土中含有不同大小颗粒的百分比颗粒组成是指粘土中含有不同大小颗粒的百分比含量含量。粘土中的粘土矿物的颗粒是很细的，其直径一。粘土中的粘土矿物的颗粒是很细的，其直径一般在般在12m mm以下，而不同的粘土矿物其颗粒大小也以下，而不同的粘土矿物其颗粒大小也不同，蒙脱石和伊利石的颗粒要比高岭石小。粘土中不同，

19、蒙脱石和伊利石的颗粒要比高岭石小。粘土中的非粘土矿物的颗粒一般较粗，可在的非粘土矿物的颗粒一般较粗，可在12m mm 以上。以上。在颗粒分析时，其细颗粒部分主要是粘土矿物的颗粒，在颗粒分析时，其细颗粒部分主要是粘土矿物的颗粒，而粗颗粒部分中大部分是杂质矿物颗粒。所以粘土原而粗颗粒部分中大部分是杂质矿物颗粒。所以粘土原料的分级处理时，往往可以通过淘洗等手段，富集细料的分级处理时，往往可以通过淘洗等手段，富集细颗粒部分，从而得到较纯的粘土。颗粒部分，从而得到较纯的粘土。 (三三)颗粒组成颗粒组成 4 4、测定意义、测定意义 对于粘土：对于粘土：n细颗粒多，则可塑性强，干燥收缩大，干细颗粒多，则可塑

20、性强，干燥收缩大，干燥强度大，烧成时易于烧结；燥强度大，烧成时易于烧结；n板状、片状颗粒多的粘土，可塑性强；板状、片状颗粒多的粘土，可塑性强；n结晶程度差的颗粒多的粘土，可塑性也大。结晶程度差的颗粒多的粘土，可塑性也大。n对于砂状瘠性物料对于砂状瘠性物料颗粒细小的，易于粉碎，颗粒细小的，易于粉碎，反之困难。反之困难。 细度和粒度细度和粒度 细度细度是指粉状物料分散的程度，通常用粉料是指粉状物料分散的程度，通常用粉料颗粒的尺寸大小来表示，例如用万孔筛颗粒的尺寸大小来表示，例如用万孔筛（10000孔孔/cm2,孔径孔径61）筛余表示原料）筛余表示原料或坯釉料的细度。或坯釉料的细度。 颗粒组成、颗粒

21、分散度、粒度颗粒组成、颗粒分散度、粒度是指粉料中各是指粉料中各种不同粒径颗粒的相对含量，如粒径分布、种不同粒径颗粒的相对含量，如粒径分布、各种粒径的累计百分数等。所以细度和粒度各种粒径的累计百分数等。所以细度和粒度是两个概念。是两个概念。 n 测定细度和颗粒分布的方法很多，目前已采用测定细度和颗粒分布的方法很多，目前已采用的有筛析法、分选法、离心法、光透法、显微的有筛析法、分选法、离心法、光透法、显微镜法、气动法等。镜法、气动法等。n筛析法是应用最广泛的一种，也是操作最简单、筛析法是应用最广泛的一种，也是操作最简单、最方便的一种方法，能测定粒度最方便的一种方法，能测定粒度40甚至甚至3030的

22、粉料的分散度（的粉料的分散度（360360目筛孔径目筛孔径4040，500目筛目筛孔径孔径3030）。）。n沉降法测定颗粒分布的基础是根据斯托克斯公沉降法测定颗粒分布的基础是根据斯托克斯公式即球形物料颗粒在粘性液体介质中的沉降速式即球形物料颗粒在粘性液体介质中的沉降速度与该颗粒半径的平方成正比，沉降法一般能度与该颗粒半径的平方成正比，沉降法一般能分析分析2 23030，2 2以下有困难以下有困难。n离心法是沉降法的发展，是加速沉降，也是以离心法是沉降法的发展，是加速沉降，也是以斯托克斯公式为基础的，斯托克斯公式为基础的，离心法一般能分析离心法一般能分析2 2以下。以下。 补充讲解关于陶瓷筛的知

23、识：补充讲解关于陶瓷筛的知识： n筛号（筛号（N）-每厘米长度内的筛孔数每厘米长度内的筛孔数n网目（网目（M）-每英寸长度内的筛孔数每英寸长度内的筛孔数2.54MN 筛孔尺寸的估算：筛孔尺寸的估算：一般筛丝尺寸为整个筛面面积一般筛丝尺寸为整个筛面面积2/5，筛孔占整个面积的，筛孔占整个面积的3/5，如，如100号筛号筛（ 250目筛目筛）孔边长为孔边长为0.60.006100d 颗粒分布的测定将试样在颗粒分布的测定将试样在105110烘干至恒重，称取烘干至恒重，称取100g，将选用的筛子依次叠置振动筛上，所将选用的筛子依次叠置振动筛上，所用筛号及孔径如下：用筛号及孔径如下：筛号筛号80 目目1

24、20 目目160 目目250 目目孔径孔径mm0.1800.1250.0900.063粒度表示方法应用题粒度表示方法应用题 测定某原料的颗粒分布时，采用振动筛的测定某原料的颗粒分布时，采用振动筛的筛目及筛上料如下表，根据表内数据绘制分筛目及筛上料如下表，根据表内数据绘制分级筛分曲线和累积筛分曲线？级筛分曲线和累积筛分曲线？筛筛(目目)204080120200250250目目以上以上筛上料筛上料(克克)608013016014070404016060801301407020目40目80目120目200目250目250目以上0.8330.3510.1750.1250.0740.0610.0610.

25、00.20.40.60.8020406080100%Diameter/mm累积分布曲线累积分布曲线0-0.061 0.061-0.074 0.074-0.125 0.125-0.175 0.175-0.351 0.351-0.8330.833-0.90510152025%Dimater/mm粒度的表达方式粒度的表达方式 粒径分布是指不同粒径范围内的颗粒的个粒径分布是指不同粒径范围内的颗粒的个数（或质量或表面积）所占的比例。以颗粒的数（或质量或表面积）所占的比例。以颗粒的个数表示所占的比例时，称为个数分布；以颗个数表示所占的比例时，称为个数分布；以颗粒的质量（或表面积）表示时，称为质量分布粒的质

26、量（或表面积）表示时，称为质量分布（或表面积分布）。（或表面积分布）。n频度分布曲线频度分布曲线(分级筛分曲线分级筛分曲线)n累积分布曲线累积分布曲线(累筛分曲线累筛分曲线)p频度分布是横坐标频度分布是横坐标表示颗粒径，纵坐标表示在表示颗粒径，纵坐标表示在某个粒径范围内的颗粒所占总颗粒的个数或质量某个粒径范围内的颗粒所占总颗粒的个数或质量的百分比。的百分比。p累积分布是粒度分布的另一种表现。横坐标表累积分布是粒度分布的另一种表现。横坐标表示颗粒径，纵坐标表示在某以下的颗粒所占总颗示颗粒径，纵坐标表示在某以下的颗粒所占总颗粒的个数或质量的百分比。图中粒的个数或质量的百分比。图中F(%)50%时时

27、所对应的值就是所对应的值就是D D1/21/2。对应累积分布越陡处，表。对应累积分布越陡处，表明该间隔内的粒子数越多。明该间隔内的粒子数越多。频度分布和累积分布曲线频度分布和累积分布曲线Dm、D1/2和和在该曲线上表示有三个特征粒度在该曲线上表示有三个特征粒度:最可几径最可几径 Dm对应于曲线最高点的最多数径对应于曲线最高点的最多数径中位径中位径D1/2 对应于累积百分数为对应于累积百分数为50%时相时相应粒径值应粒径值 平均径平均径 表示所有粒径的平径值表示所有粒径的平径值DD1.2.3 粘土的工艺性能粘土的工艺性能 n1 1、可塑性、可塑性 n2 2、结合性、结合性 n3 3、离子交换性、

28、离子交换性 n4 4、触变性、触变性 n5 5、收缩、收缩n6 6、烧结性能、烧结性能n7 7、耐火度、耐火度可塑性可塑性n可塑性的定义：可塑性的定义：当粘土与适量的水混练后形成泥当粘土与适量的水混练后形成泥团，此泥团在外力作用下产生变形但不开裂，当外力团，此泥团在外力作用下产生变形但不开裂，当外力去掉以后，仍能保持其形状不变，粘土的这种性质称去掉以后，仍能保持其形状不变，粘土的这种性质称为可塑性。为可塑性。n可塑性的表示方法：可塑性的表示方法： 可塑性指数可塑性指数 可塑性指标可塑性指标改变可塑性的方法改变可塑性的方法 提高坯料可塑性的措施有提高坯料可塑性的措施有：（1 1）将粘土原矿进行淘

29、洗，除去所夹杂的非可塑性物料，）将粘土原矿进行淘洗，除去所夹杂的非可塑性物料，或进行长期风化；或进行长期风化；（2 2）将湿润了的粘土或坯料长期陈腐；）将湿润了的粘土或坯料长期陈腐；（3 3）将泥料进行真空处理，并多次练泥；）将泥料进行真空处理，并多次练泥；（4 4）掺用少量的强可塑性粘土；）掺用少量的强可塑性粘土；（5 5）必要时加入适当的胶体物质，如糊精、胶体、羧甲）必要时加入适当的胶体物质，如糊精、胶体、羧甲基纤维素等，但在一般日用陶瓷生产中不用此法。基纤维素等，但在一般日用陶瓷生产中不用此法。降低坯料可塑性的措施有：降低坯料可塑性的措施有：（1 1）加入非可塑性原料，如石英、瘠性粘）加

30、入非可塑性原料，如石英、瘠性粘 土、熟瓷粉等；土、熟瓷粉等；（2 2）将部分粘土预先煅烧。）将部分粘土预先煅烧。（二）结合性（二）结合性 n粘土的结合性的定义粘土的结合性的定义：是指粘土能够结合非塑是指粘土能够结合非塑性原料而形成良好的可塑泥团，并且有一定干燥性原料而形成良好的可塑泥团，并且有一定干燥强度的能力。强度的能力。n结合性的表示方法结合性的表示方法：通常以能够形成可塑泥团：通常以能够形成可塑泥团时所加入标准石英砂（颗粒组成为时所加入标准石英砂（颗粒组成为:0.250.15mm70%，0.150.09mm 30%）的数量）的数量及干后抗折强度来反映。一般加砂量及干后抗折强度来反映。一般

31、加砂量50%为结为结合力强的粘土，加砂量在合力强的粘土，加砂量在25%50%为中等结合为中等结合力粘土，加砂量力粘土，加砂量20为结合力弱的粘土为结合力弱的粘土。 （三）离子交换性（三）离子交换性 n粘土颗粒带有电荷，其来源是粘土颗粒带有电荷，其来源是SiO4四面体四面体中的中的Si4+被被Al3+取代而出现负电荷，为了保取代而出现负电荷，为了保持粘土颗粒表面的电价平衡，粘土颗粒在水持粘土颗粒表面的电价平衡，粘土颗粒在水系统中则吸附其他异电荷离子。然而，被吸系统中则吸附其他异电荷离子。然而，被吸附的离子又会被其他同性电荷的离子置换，附的离子又会被其他同性电荷的离子置换，发生离子交换。发生离子交

32、换。n 离子交换的能力用交换容量来表示，即离子交换的能力用交换容量来表示，即100g干粘土所吸附能交换的阳离子或阴离干粘土所吸附能交换的阳离子或阴离子的数量，单位为子的数量，单位为 mmol10-1/g。（四）触变性（四）触变性 触变性的定义：触变性的定义：粘土泥浆或可塑泥团受到振动或搅拌时，粘土泥浆或可塑泥团受到振动或搅拌时，粘度会降低，泥浆的流动性会增加，静置后恢复原状。此外，粘度会降低，泥浆的流动性会增加，静置后恢复原状。此外，当泥浆放置一段时间后，在原水分不变的情况下会出现变稠当泥浆放置一段时间后，在原水分不变的情况下会出现变稠和固化现象。这种性质我们叫它为触变性和固化现象。这种性质我

33、们叫它为触变性 泥浆的厚化度泥浆的厚化度= = 30min30min / / 30s30s式中式中 30min30min一一 100mL100mL泥浆静置泥浆静置30min30min后由恩式粘度计中流出后由恩式粘度计中流出的时间；的时间； 30s 30s - 100mL- 100mL泥浆静置泥浆静置3Os3Os后由恩式粘度计中流后由恩式粘度计中流出的时间。出的时间。泥团的厚化度泥团的厚化度=(F=(Fn n-F-F0 0)/F)/F0 0100%100% 式中式中F Fn n泥团开始时承受的负荷，泥团开始时承受的负荷，N N； F F0 0 经一定时间后，球体或锥体压入相同深度时承经一定时间后

34、，球体或锥体压入相同深度时承受的负荷，受的负荷，N N。( (五五) ) 收缩收缩n干燥收缩干燥收缩：粘土泥料在干燥时颗粒间的水：粘土泥料在干燥时颗粒间的水分排出，颗粒互相靠拢，引起体积收缩。分排出，颗粒互相靠拢，引起体积收缩。n烧成收缩烧成收缩：当粘土泥料煅烧时，由于发生：当粘土泥料煅烧时，由于发生一系列物理化学变化，粘土泥料再度收缩。一系列物理化学变化，粘土泥料再度收缩。n总收缩总收缩：成型试样经干燥、煅烧后的尺寸：成型试样经干燥、煅烧后的尺寸总变化称总变化称干燥敏感性干燥敏感性 干燥敏感性表示粘土及粘土制品在干燥过程中开裂的倾向性，干燥敏感性表示粘土及粘土制品在干燥过程中开裂的倾向性，可

35、用干燥灵敏指数判断之。这是由于泥料在自然干燥过程中，可用干燥灵敏指数判断之。这是由于泥料在自然干燥过程中，将产生体积收缩，易造成收缩不均匀而变形或开裂，同时形将产生体积收缩，易造成收缩不均匀而变形或开裂，同时形成气孔，孔隙对收缩应力具有缓冲作用。因此，将自然干燥成气孔，孔隙对收缩应力具有缓冲作用。因此，将自然干燥后粘土试件的体积收缩值与其孔隙率的比值，称为干燥灵敏后粘土试件的体积收缩值与其孔隙率的比值，称为干燥灵敏度指数（度指数（K），计算公式如下：），计算公式如下：式中：式中：V0、G0：成型后试件的体积（：成型后试件的体积（cm3）和在空气中的）和在空气中的质量（质量（g）；）；V、G1：

36、经：经1620风干透的试件体积（风干透的试件体积（cm3）和在空气中的质量（和在空气中的质量（g）;当当K2，干燥敏感性，干燥敏感性高的粘土，表示易产生干燥开裂。高的粘土，表示易产生干燥开裂。（六）烧结温度和烧结范围（六）烧结温度和烧结范围 0 05 5101015152020252530300 0200200400400600600800800 10001000 12001200 14001400 16001600收缩率气孔率T1T2T3n在建筑陶瓷生产中，通常把最高烧成温度点在建筑陶瓷生产中，通常把最高烧成温度点选择靠近选择靠近T3，因为建筑陶瓷生产是快速烧成。，因为建筑陶瓷生产是快速烧成

37、。若是炻质或精陶质，则可以若是炻质或精陶质，则可以T3。n 一般情况下：瓷质坯体一般情况下：瓷质坯体 T烧烧=0.8T耐；耐； 炻质坯体炻质坯体 T烧烧=0.78T耐；耐； 陶质坯体陶质坯体 T烧烧=0.75T耐耐。n 在建筑陶瓷生产中希望在建筑陶瓷生产中希望t2t3温度区要小一些，温度区要小一些，以便制品能迅速烧结，或釉面能迅速熔平。以便制品能迅速烧结，或釉面能迅速熔平。 （七）耐火度（七）耐火度 耐火度是陶瓷材料耐火材料高温作用而不耐火度是陶瓷材料耐火材料高温作用而不熔融性质。耐火制品在煅烧过程中，当熔质量熔融性质。耐火制品在煅烧过程中，当熔质量增大到一定程度时，坯体会失去稳定性而软化。增

38、大到一定程度时，坯体会失去稳定性而软化。 当锥顶恰好弯下碰到锥底在同一平面的底当锥顶恰好弯下碰到锥底在同一平面的底板上时的温度，被称为耐火度。材料在这一瞬板上时的温度，被称为耐火度。材料在这一瞬间，粘度的变动范围很广间，粘度的变动范围很广11031 104 ，所，所以它材料在一定粘度值的范围内的弯倒温度以它材料在一定粘度值的范围内的弯倒温度（即耐火度），而不是材料的熔点。（即耐火度），而不是材料的熔点。耐火度试验方法耐火度试验方法要点是将被测材料制成与标准测温要点是将被测材料制成与标准测温锥形状、尺寸相同的截头三角锥，在规锥形状、尺寸相同的截头三角锥，在规定的加热条件下，与标准测温锥弯倒情定的

39、加热条件下，与标准测温锥弯倒情况作比较，至试锥顶部弯倒接触底盘，况作比较，至试锥顶部弯倒接触底盘，此时与试锥同时弯倒的标准则温锥可代此时与试锥同时弯倒的标准则温锥可代表的温度即为该试锥的耐火度。表的温度即为该试锥的耐火度。图图18试样耐火度的测定试样耐火度的测定1熔融开始之前熔融开始之前2开始熔融，顶端触及底座，到达耐火度开始熔融，顶端触及底座，到达耐火度3高于耐火度的温度下全部熔融高于耐火度的温度下全部熔融测温三角锥的历史背景测温三角锥的历史背景n 测温三角锥的问世，至今已有测温三角锥的问世，至今已有100多年。这种多年。这种一次性使用、价廉而易于操作的窑炉测温工具，对于一次性使用、价廉而易

40、于操作的窑炉测温工具，对于世界陶瓷、耐火等事业的发展，起了举足轻重的作用。世界陶瓷、耐火等事业的发展，起了举足轻重的作用。 当时，我国窑炉上使用的测温三角锥基本上依赖当时，我国窑炉上使用的测温三角锥基本上依赖进口，进口，19351936年间张少林之父年间张少林之父张成熔受张成熔受江苏省立陶瓷学校之聘试烧卫生陶器江苏省立陶瓷学校之聘试烧卫生陶器，在这个时期张，在这个时期张成熔从瓷釉熔融规律中找出理论根据设计出测温三角成熔从瓷釉熔融规律中找出理论根据设计出测温三角锥的配方三十余种经试用后完全符合行口货的弯倒温锥的配方三十余种经试用后完全符合行口货的弯倒温度，从此我国窑业上用的三角锥不再进口了。度，

41、从此我国窑业上用的三角锥不再进口了。 在在50年代，张少林通过悉心研究，研制出年代，张少林通过悉心研究，研制出600度度1120度的低温三角锥，填补了我国测量低温的空白。度的低温三角锥，填补了我国测量低温的空白。 测测 温温 锥锥 耐火材料的耐火度通常都用标牌测温锥的锥号表示，各耐火材料的耐火度通常都用标牌测温锥的锥号表示，各同标准测温锥规格不同，锥号所代表的温度也不一致。同标准测温锥规格不同，锥号所代表的温度也不一致。测温测温锥是具有一定尺寸的截头三角锥。主要由不同配比的锥是具有一定尺寸的截头三角锥。主要由不同配比的二氧化二氧化硅、氧化钙、氧化铝等混合配制而成硅、氧化钙、氧化铝等混合配制而成

42、。不同的标号有不同的。不同的标号有不同的受热软化弯倒的温度。可测定温度范围约受热软化弯倒的温度。可测定温度范围约585-2015。用于测定窑炉的温度和耐火材料的耐火度等。用于测定窑炉的温度和耐火材料的耐火度等。世界常见的测世界常见的测温锥有温锥有:n德国的塞格尔锥德国的塞格尔锥(Segerkegel)，缩写为，缩写为SK(1872年发明的年发明的);n国际标准化组织的标准测温诺国际标准化组织的标准测温诺(ISO);n中国的标准测温锥中国的标准测温锥(WZ);n前苏联的标准测温锥前苏联的标准测温锥(1Ik)等等 其中其中ISO、WZ、 1Ik 是一致的，采用锥号乘以是一致的，采用锥号乘以10即为

43、即为所代表的温度。所代表的温度。测温三角锥的使用优点测温三角锥的使用优点n 产品在烧成过程中需要精确有效地测量温度，但多数产品在烧成过程中需要精确有效地测量温度，但多数测量在空间和时间上受到限制。如：测量在空间和时间上受到限制。如：热电偶、热电偶、测温环，测温环，热电偶只能测量窑具的辐射热，而不能涉及来自窑具的热电偶只能测量窑具的辐射热，而不能涉及来自窑具的传递热，所以它测得的温度为产品的传递热，所以它测得的温度为产品的环境温度环境温度，而不是，而不是产品的本身温度；测温环则受到时间的限制，它所测得产品的本身温度；测温环则受到时间的限制，它所测得的温度是在产品烧成后用刻度尺测量计算后所得，温度

44、的温度是在产品烧成后用刻度尺测量计算后所得，温度高低已无法改变，产品已定性。高低已无法改变，产品已定性。 测温三角锥则弥补了以上两个测温计的缺陷：测温三角锥则弥补了以上两个测温计的缺陷： 1、它通过的辐射热、窑具的传递热测得的、它通过的辐射热、窑具的传递热测得的温度是温度是产品本身的温度。产品本身的温度。 2、在时间上它可以实时控制在时间上它可以实时控制，从窑炉中观察它在，从窑炉中观察它在加热中形状的变化、弯曲而随时升、降温度，进而达到加热中形状的变化、弯曲而随时升、降温度，进而达到产品所需的合理温度。产品所需的合理温度。测温三角锥的使用方法测温三角锥的使用方法 取三种相邻的取三种相邻的“测温

45、三角锥测温三角锥”（如（如欲知欲知10号温度，则取号温度，则取9、10、11号）并号）并排同时插入耐火泥底座约排同时插入耐火泥底座约1cm，使直角棱使直角棱垂直于底面，并倾斜垂直于底面，并倾斜80度，度，干燥后放入窑干燥后放入窑炉便于观察处。随着温度的逐渐上升，炉便于观察处。随着温度的逐渐上升，“测温三角锥测温三角锥”头部就弯下来，当头部接头部就弯下来，当头部接触底座平面时，即达到所需的温度。触底座平面时，即达到所需的温度。注意事项注意事项n 1、测温三角锥的软化温度由于升温测温三角锥的软化温度由于升温方法的不同会产生偏差，故升温必须缓方法的不同会产生偏差，故升温必须缓慢，以每分钟上升慢，以每

46、分钟上升10度为宜。度为宜。 2、耐火泥座放置应平整。、耐火泥座放置应平整。 3、为了更准确地掌握烧结温度，应、为了更准确地掌握烧结温度，应多选择几组测温三角锥，并且同时多设多选择几组测温三角锥，并且同时多设立几处观察点。立几处观察点。 测温片测温片n陶瓷产品（包括日用瓷建筑瓷电子陶瓷结构陶瓷）都要陶瓷产品（包括日用瓷建筑瓷电子陶瓷结构陶瓷）都要经过高温烧成、烧成工艺是控制产品性能很重要的工序。经过高温烧成、烧成工艺是控制产品性能很重要的工序。通常对该工序的控制多按照温度状况进行控制或管理，通常对该工序的控制多按照温度状况进行控制或管理，但事实上，由于被烧成物受到热效应（温度、保温时间、但事实

47、上，由于被烧成物受到热效应（温度、保温时间、升降温速率、传热方式等）电炉类型、热容量等等变数升降温速率、传热方式等）电炉类型、热容量等等变数影响，因而在相同指示温度下烧成，产品的性能可以不影响，因而在相同指示温度下烧成，产品的性能可以不相同。因此利用一般温度计进行烧成控制，有些温度以相同。因此利用一般温度计进行烧成控制，有些温度以外的影响因素，将无法进行管理。测温片是用陶瓷原料外的影响因素，将无法进行管理。测温片是用陶瓷原料对组成，粒度分布、成型等进行严格管理而生产的标准对组成，粒度分布、成型等进行严格管理而生产的标准物质，用它和制品同时烧成后，利用烧成后尺寸，可以物质，用它和制品同时烧成后，

48、利用烧成后尺寸，可以作为温度管理的重要工具，测温片不单是一个策温器，作为温度管理的重要工具，测温片不单是一个策温器，也是一个热历史的量度计，既用作温度管理，也可检知也是一个热历史的量度计，既用作温度管理，也可检知热经历的异常。热经历的异常。 使用方法使用方法n 把测温片放在炉内各管理点，或者与产品同步烧成把测温片放在炉内各管理点，或者与产品同步烧成（隧道窑），烧成冷却后，测定烧后尺寸（通常采（隧道窑），烧成冷却后，测定烧后尺寸（通常采用电子数字显示卡尺或其他测微仪），再按照对照用电子数字显示卡尺或其他测微仪），再按照对照表决定指示温度，这就成为管理指标，这个指标温表决定指示温度，这就成为管理指

49、标，这个指标温度不一定是实际的物理温度，而是施加在被烧成物度不一定是实际的物理温度，而是施加在被烧成物上的综合热效应的指标。上的综合热效应的指标。n对照表的温度是在升降温速率对照表的温度是在升降温速率300/hr,最高温度保温最高温度保温1小时的烧成设定温度。小时的烧成设定温度。n各个用户在实际操作中，烧成温度情况可能有所差各个用户在实际操作中，烧成温度情况可能有所差异，如果表中指示温度与实际温度出现差异，可把异，如果表中指示温度与实际温度出现差异，可把指示温度作为管理指标看待。指示温度作为管理指标看待。耐火度的计算耐火度的计算计算公式计算公式360()0.228AMOtt-耐火度耐火度WA粘

50、土中的粘土中的Al2O3SiO2总量换算为总量换算为100%时，时，Al2O3的质量分数的质量分数WMO粘土中的粘土中的Al2O3SiO2总量换算为总量换算为100%时，时，相应带入的其它杂质氧化物的质量分数相应带入的其它杂质氧化物的质量分数耐火度与烧成温度的关系耐火度与烧成温度的关系T烧烧= t( (0.8 0.85)T烧烧-烧成温度烧成温度 t耐火度耐火度请同学们看例题请同学们看例题四、粘土的加热变化四、粘土的加热变化 n( (一一) )脱水阶段脱水阶段 n (二二) 脱水后产物继续转化阶段脱水后产物继续转化阶段 各种粘土矿物在高温下都能生成莫来石晶体，各种粘土矿物在高温下都能生成莫来石晶