1第一章原料粘土匯總

1-第一章原料(粘土)匯總1-第一章原料(粘土)匯總1-第一章原料(粘土)匯總第一節(jié)粘土類原料四個基本特征：1、直徑＜0.002mm的粘粒2、含大量的粘土礦物3、具有獨特的物理化學(xué)—工藝性質(zhì)4、團結(jié)以后，可形成泥巖、頁巖、泥板巖等半硬質(zhì)巖石一、粘土定義：粘土是一種顏色多樣，細(xì)分散的一種或者多種含水鋁硅酸鹽礦物的混合體。1-第一章原料(粘土)匯總1-第一章原料(粘土)匯總1-第一1第一節(jié)粘土類原料四個基本特征：1、直徑＜0.002mm的粘粒2、含大量的粘土礦物3、具有獨特的物理化學(xué)—工藝性質(zhì)4、團結(jié)以后，可形成泥巖、頁巖、泥板巖等半硬質(zhì)巖石一、粘土定義：粘土是一種顏色多樣，細(xì)分散的一種或者多種含水鋁硅酸鹽礦物的混合體。第一節(jié)粘土類原料四個基本特征：1、直徑＜0.002mm2陶瓷、玻璃、耐火材料和水泥工業(yè)的主要原料之一。為陶瓷生產(chǎn)提供必需的可塑性、懸浮性和燒結(jié)性，其用量常達(dá)40%以上。高嶺土：無堿玻璃、儀器玻璃和粘土質(zhì)耐火材料。水泥生產(chǎn)提供氧化硅和氧化鋁，成球性能。生產(chǎn)1t水泥熟料需要0.3～0.4t粘土質(zhì)原料。作用：陶瓷、玻璃、耐火材料和水泥工業(yè)的主要原料之一。作用：3二、粘土的成因及分類

各種富含硅酸鹽礦物的巖石經(jīng)風(fēng)化，水解，熱液蝕變等作用可變?yōu)檎惩?。風(fēng)化殘積型熱液蝕變型

沉積型

粘土的成因是什么？二、粘土的成因及分類各種富含硅酸鹽礦物的巖石經(jīng)風(fēng)化，4風(fēng)化殘積型——一次粘土

成因：深層的巖漿巖（花崗巖、偉晶巖、長石巖）在原產(chǎn)地風(fēng)化(物理、化學(xué)、有機風(fēng)化）后即殘留在原地，多成為優(yōu)質(zhì)高嶺土的礦床，一般稱為一次粘土（也稱為殘留粘土或原生粘土）；粘土的產(chǎn)地不同，其成分也有較大波動。

代表：我國南方的高嶺土大多屬于此類，如：江西星子高嶺、景德鎮(zhèn)大州高嶺、龍巖高嶺、廣東飛天燕等粘土礦。

特點：質(zhì)地較純，顆粒稍粗，可塑性較差，耐火度較高

風(fēng)化殘積型——一次粘土成因：深層的巖漿巖（花崗巖5熱液蝕變型成因：熱液作用于母巖所形成的。

高溫巖漿冷凝結(jié)晶后，殘余巖漿含大量揮發(fā)分和水分，當(dāng)溫度進一步降低時，水分以液態(tài)存在，但其中溶有大量其它化合物，當(dāng)這種熱液（水）作用于母巖時，會形成粘土礦床，這就稱為熱液蝕變型粘土礦。

代表：蘇州陽山、衡陽界碑等地粘土礦多為熱液蝕變型。

熱液蝕變型成因：熱液作用于母巖所形成的。高溫巖漿冷6沉積型——二次粘土

成因：風(fēng)化了的粘土礦物借雨水或風(fēng)力的遷移作用搬離母巖后，在低洼地方沉積而成的礦床，成為二次粘土（也稱為沉積粘土或次生粘土）。代表：漳州黑泥、山西紫木節(jié)等粘土礦。

特點：雜質(zhì)多，塑性好，干燥強度大，收縮大，耐火度差。沉積型——二次粘土成因：風(fēng)化了的粘土礦物借雨水或風(fēng)7粘土的分類

按成因分：原生粘土（一次粘土）

次生粘土（二次粘土）

兩者區(qū)別：

化學(xué)組成耐火度成型性能

一次粘土較純較高塑性低

二次粘土雜質(zhì)含量高較低塑性高按可塑性分：高可塑性粘土—膨潤土、球土、木節(jié)土

中等可塑性粘土

低可塑性粘土—焦寶石、瓷石、葉蠟石按耐火度分：耐火粘土（耐火度>1580

C)（細(xì)瓷等）

難熔粘土（耐火度1350～1580

C）（瓷磚等）

易熔粘土（耐火度<1350

C）（磚瓦等）粘土的分類按成因分：原生粘土（一次粘土）8三、粘土的組成

粘土的性能取決于粘土的組成，包括粘土的礦物組成、化學(xué)組成和顆粒組成。1、粘土的化學(xué)組成

主要化學(xué)成分為SiO2、A12O3和結(jié)晶水（H2O）。

含有少量的堿金屬氧化物K2O、Na2O，堿土金屬氧化物CaO、MgO，以及著色氧化物Fe2O3、TiO2等。

風(fēng)化殘積型粘土礦床一般SiO2含量高，而A12O3含量低。

三、粘土的組成粘土的性能取決于粘土的組成，包括粘土的91第一章原料粘土匯總10化學(xué)組成在一定程度上反映其工藝性質(zhì)：（1）SiO2：若以石英狀態(tài)存在的SiO2多時，粘土可塑性降低，但是干燥后燒成收縮小。（2）Al2O3：含量多，耐火度增高，難燒結(jié)，高嶺石類。（3）Fe2O3＜1％，TiO2＜0.5％：瓷制品呈白色，含量過高，顏色變深，還影響電絕緣性。（4）K2O、Na2O：降低燒結(jié)溫度，縮小燒結(jié)范圍,伊利石類。（5）CaO、MgO：降低粘土的耐火度，縮小燒結(jié)范圍，過量可使坯體起泡。（6）H2O、有機質(zhì)：可提高可塑性，但收縮大。化學(xué)組成在一定程度上反映其工藝性質(zhì)：11化學(xué)組成的意義1）礦物鑒定2）估計耐火度3）制品的顏色4）成型性能5）制品在燒結(jié)中膨脹或氣泡的可能性6）示性分析化學(xué)組成的意義1）礦物鑒定122、粘土的礦物組成

粘土礦物主要為高嶺石類（包括高嶺石、多水高嶺石等）、蒙脫石類（包括蒙脫石、葉蠟石等）和伊利石類（也稱水云母）等等。高嶺石葉臘石伊利石2、粘土的礦物組成粘土礦物主要為高嶺石類（包括高嶺石13a．高嶺石類

晶體結(jié)構(gòu)式：Al4［Si4O10]（OH）8，1:1型層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽，Si－O四面體層和Al－（O，OH）八面體層通過共用氧原子聯(lián)系成雙層結(jié)構(gòu)，構(gòu)成結(jié)構(gòu)單元層。層間以氫鍵相連，結(jié)合力較小，所以晶體解理完全并缺乏膨脹性。

特點：吸附能力小，可塑性和結(jié)合性較差，雜質(zhì)少、白度高、耐火度高。

a．高嶺石類特點：吸附能力小，可塑性和結(jié)合性較差，雜14b．蒙脫石類Ａl2O3·4ＳiO2·nＨ2O（蒙脫石n>2，葉蠟石n=1）

2:1型層狀結(jié)構(gòu)，兩端[SiO4]四面體，中間夾一個Al－（O，OH）八面體，構(gòu)成單元層。單元層間靠O鍵相連，結(jié)合力較小，水分子及其它極性分子易進入晶層中間形成層間水，層間水的數(shù)量是可變的。b．蒙脫石類Ａl2O3·4ＳiO2·nＨ2O（蒙脫石n>215

一：蒙脫石顯著的特點是能吸收大量的水，體積膨脹，如以蒙脫石為主的膨潤土其吸水后體積可膨脹20～30倍，這就是膨潤土的名稱的由來。

二：離子交換能力強，晶格中的四面體層Ｓi4+部分被Ａl3+、Ｐ5+置換。八面體層中Ａl3+被Ｍg2+、Ｆe3+、Ｚn2+、Ｌi+等置換，使晶格中電價不平衡。晶層之間吸附陽離子如Ｃa2+、Ｎa+等，又增加了蒙脫石的離子交換能力。根據(jù)吸附離子不同分為Ｎa蒙脫石，Ｃa蒙脫石。

特點：一：蒙脫石顯著的特點是能吸收大量的水，體積膨脹，如以16

三：膨潤土可塑性大，觸變厚化性強，嚴(yán)重影響泥漿性能。煅燒時脫水過程長，收縮大，Ａl2Ｏ3含量低，又吸附了其它陽離子，雜質(zhì)較多。因此燒結(jié)溫度低，燒后色澤差，會使坯體軟化變形，用量不宜太多，一般在５％左右。

四：隨外界環(huán)境的溫度和濕度而變化，引起Ｃ軸膨脹與收縮，因此蒙脫石吸水性強，吸水后體積膨脹，容易破裂。顆粒極細(xì)，可塑性強，干燥后強度大，干燥收縮也大，燒結(jié)溫度低。三：膨潤土可塑性大，觸變厚化性強，嚴(yán)重影響泥漿性能。17c．伊利石類

化學(xué)通式：K<2(Al，F(xiàn)e，Mg)4(Si，A1)8O20(OH)4·H2O

與蒙脫石結(jié)構(gòu)類似，2:1型層狀硅酸鹽，但[SiO4]四面體中Ａl３+較蒙脫石多，晶間陽離子常為K+，也有部分被Ｈ+，Ｎa+取代，K+半徑大小正好嵌入層間，因此晶格結(jié)構(gòu)牢固，不發(fā)生膨脹。

伊利石類礦物構(gòu)成的粘土，一般可塑性低，干后強度小，干燥燒成收縮小，燒結(jié)溫度低，燒結(jié)范圍窄。一般在800℃左右開始燒結(jié)，完全燒結(jié)溫度在1000～1150℃c．伊利石類化學(xué)通式：K<2(Al，F(xiàn)e，M18粘土中的雜質(zhì)礦物

它們通常以細(xì)小晶粒及其集合體分散于粘土中，也有成為獨立的礦物顆?；蛘吒采w在粘土礦物顆粒表面上它們的數(shù)量有時不多，但會影響甚至決定粘土的工藝性能。(1)石英使粘土可塑性差，坯料成型困難，干燥后強度低，影響上釉操作。所以我國南方陶瓷工廠多采用淘洗法(也可用水力旋流器)將粘上中的石英顆粒除去。(2)鐵質(zhì)礦物針鐵礦、褐鐵礦、赤鐵礦、黃鐵礦、菱鐵礦等；影響產(chǎn)品燒后色澤，介電性能、化學(xué)穩(wěn)定性等；如果分散度大則往往采用電磁選礦法除鐵。粘土中的雜質(zhì)礦物它們通常以細(xì)小晶粒及其集合體分散于粘土19(3)碳酸鹽及硫酸鹽方解石(CaCO3)、菱鐵礦(MgCO3)、石膏(CaSO4·2H20)、明礬石(K2SO4·A12(SO4)·6H2O)及可溶性硫酸鹽K2SO4、Na2SO4等。碳酸鹽分解產(chǎn)生CaO、MgO，起熔劑作用，能降低陶瓷的燒成溫度。硫酸鹽分解溫度較高，容易引起坯泡。石膏還會和粘土熔化形成綠色玻璃質(zhì)熔洞。(4)含堿礦物主要是長石類，云母類礦物。它們的熔劑作用強烈，影響粘土可塑性，會降低燒結(jié)溫度。(3)碳酸鹽及硫酸鹽20

表5粘土主要礦物組成表5粘土主要礦物組成213、粘土的顆粒組成

顆粒組成：粘土中含有的不同大小顆粒的體積百分比含量。顆粒很細(xì)，小于l～2um。蒙脫石、伊利石類粘土比高嶺石類細(xì)小。非粘土礦物如石英、長石等雜質(zhì)一般是較粗的顆粒。淘洗可獲得較純的粘土。

<1um的細(xì)顆粒愈多，則可塑性愈強，干燥收縮大，干后強度高，而且燒結(jié)溫度低，（比表面積大，表面能高）片狀比桿狀堆積面積大，塑性大，強度高。

3、粘土的顆粒組成顆粒組成：粘土中含有的不同大小顆粒221第一章原料粘土匯總23顆粒組成——測定方法

國外：對超細(xì)粉體的分級技術(shù)研究較早（早在五、六十年代），采用激光法、沉降法等先進方法，可以測出0.1～100μm的顆粒，精確度和自動化程度都很高。

國內(nèi)：大多數(shù)陶瓷廠家還僅僅使用篩分法來表示和控制原料的細(xì)度，此法只能測定粒徑大于60μm的大顆粒，較粗糙，精確度不高。顆粒組成——測定方法國外：對超細(xì)粉體的分級技術(shù)研究24四、粘土的工藝性質(zhì)可塑性

粘土的組成和工藝性質(zhì)是生產(chǎn)中合理選擇粘土原料的重要指標(biāo)。粘土原料的工藝性質(zhì)主要取決于其化學(xué)、礦物與顆粒組成。

定義：粘土—水系統(tǒng)形成泥團，在外力作用下泥團發(fā)生變形，形變過程中坯泥不開裂，外力解除后，能維持形變，不因自重和振動再發(fā)生形變，這種現(xiàn)象稱為可塑性。表示方法：可塑性指數(shù)，可塑性指標(biāo)。四、粘土的工藝性質(zhì)可塑性粘土的組成和工藝性質(zhì)是生產(chǎn)25可塑性——可塑性指數(shù)

可塑性限度（塑限）W1：塑限(塑性限度)系粘土(或坯料)由固體粉末狀態(tài)進入塑性狀態(tài)時的含水量。

液性限度（液限）W2：液限(液性限度)系粘土(或坯料)由塑性狀態(tài)進入流動狀態(tài)時的含水量。

可塑性指數(shù)則為液限與塑限之差，表示粘土能形成可塑泥團的水分變化范圍?？伤苄浴伤苄灾笖?shù)可塑性限度（塑限）W126可塑性指數(shù)W：W=W2-W1（液限與塑限之差）

塑限W1——反映粘土被水潤濕后，形成水化膜，使粘土顆粒能相對滑動而出現(xiàn)可塑性的含水量。液限W2——反映粘土顆粒與水分子親和力的大小。Ｗ降低——泥漿觸變厚化度大，滲水性強，便于壓濾榨泥。

從粘土與水的相對關(guān)系來看，塑限高說明粘土顆粒的水化膜厚，工作水分高，但干燥收縮也大。液限高的粘土顆粒很細(xì)，在水中分散度大，不易干燥，濕坯的強度低。

可塑性指數(shù)大則成型水分范圍大，成型時不易受周圍環(huán)境濕度及模具的影響，即成型性能好?？伤苄灾笖?shù)W：W=W2-W1（液限與塑限之差）塑限W1—27

可塑性指標(biāo)：在工作水分下，粘土（或坯料）受外力作用最初出現(xiàn)裂紋時應(yīng)力與應(yīng)變的乘積?？伤苄灾笜?biāo)——反映粘土的成型性能影響可塑性的因素：

礦物組成固相顆粒大小和形狀液相的數(shù)量和性質(zhì)吸附陽離子的種類

水分適中，顆粒細(xì)小，有機雜質(zhì)，陽離子濃度大、半徑小、電價高可塑性較好。

應(yīng)力大，應(yīng)變小——擠坯成型應(yīng)力小，應(yīng)變大——旋坯成型可塑性指標(biāo)：在工作水分下，粘土（或坯料）受外力作用最28表3粘土可塑性措施：表3粘土可塑性措施：29離子交換性

起因：粘土顆粒帶電荷，來源于Si4+被Al３+，F(xiàn)e２+等置換以及邊緣斷鍵，而出現(xiàn)負(fù)電荷。

表示方法：離子交換能力用交換容量來表示，PH=7時，100g粘土所吸附能夠交換的陽離子或陰離子的量，單位：mol×10／g。粘土的陽離子交換容量大小一般情況下可按下列順序排：

影響離子交換能力的因素除和離子性質(zhì)有關(guān)外，還和粘土礦物的性質(zhì)及其分散度有關(guān)。

定義：離子交換性起因：粘土顆粒帶電荷，來源于Si4+被A301第一章原料粘土匯總311第一章原料粘土匯總32觸變性

定義：粘土泥漿或可塑泥團受到振動或攪拌時，粘度會降低而流動性增加靜置后能恢復(fù)原來狀態(tài)。反之，相同泥漿放置一段時間后，在維持原有水分的情況下會增加粘度，出現(xiàn)變稠和固化現(xiàn)象，上述現(xiàn)象可重復(fù)無數(shù)次，統(tǒng)稱為觸變性。觸變性定義：粘土泥漿或可塑泥團受到振動或攪拌時，粘33產(chǎn)生觸變性的原因：由于粘土片狀顆粒的活性邊面上尚殘留少量電荷未被完全中和，以致形成局部邊－邊或邊－面結(jié)合，使粘土顆粒之間常組成封閉的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)。這時，泥料中的大量的自由水被分隔和封閉在網(wǎng)絡(luò)的空隙中，使整個粘土－水系統(tǒng)好像水分減少，粘度增加，變稠及固化現(xiàn)象，但這樣的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)是疏松和不穩(wěn)定的，當(dāng)稍有剪切力的作用或振動時，網(wǎng)絡(luò)即被破壞，又呈流動狀態(tài)。產(chǎn)生觸變性的原因：34觸變性——厚化系數(shù)（度）

泥漿厚化系數(shù)（度）：觸變厚化現(xiàn)象可以用泥漿粘度變化之比或剪切應(yīng)力變化的百分?jǐn)?shù)來表示。

泥漿厚化系數(shù)（度）

＝τ30min／τ30s

τ30min——100ml泥漿靜置30分鐘后由恩式粘度計中流出的時間

τ30s——100ml泥漿靜置30秒鐘后由恩式粘度計中流出的時間觸變性——厚化系數(shù)（度）泥漿厚化系數(shù)（度）：觸變厚35

可塑泥團的厚化系數(shù)（度）為靜置一段時間后，球體或錐體壓入泥團達(dá)一定深度時剪切強度增加的百分?jǐn)?shù)。

泥料厚化系數(shù)（度）＝（Ｐn-Ｐ0）／Ｐ0×100％

Ｐ0——球體或錐體壓入泥團達(dá)一定深度時泥團開始承受的負(fù)荷gＰn——泥團靜置一定時間后，球體或圓錐體壓力相同深度時，泥團承受的負(fù)荷g

可塑泥團的厚化系數(shù)（度）為靜置一段時間后，球體或錐體36

影響顆粒表面荷電的因素：礦物組成、顆粒大小和形狀、水份含量、電解質(zhì)種類與用量，溫度等產(chǎn)生影響。生產(chǎn)中希望泥料具有合適的觸變性。影響因素影響顆粒表面荷電的因素：礦物組成、顆粒大小和形狀、水37膨化性粘土與水調(diào)和后，體積會不同程度有所增加

原因：粘土在吸附力，滲透力及毛細(xì)管力的作用下，水分進入粘土晶層之間、或者膠團之間所致。主要表現(xiàn)為：1、層間吸水膨脹；2、顆粒表面水膜的形成。

膨化性能用膨脹容表示：指1g干粘上吸水膨脹后的體積（cm3）。

膨化性粘土與水調(diào)和后，體積會不同程度有所增加原因38收縮原料和坯料的收縮實際上可分為三種：干燥收縮(干燥至105℃~110℃試樣尺寸的變化)燒成收縮(干后試樣煅燒后尺寸的變化)總收縮(試樣成型后經(jīng)過煅燒尺寸的總變化)。試樣的總收縮S總并不等于干燥線收縮S干與燒成線收縮S燒之和。S燒＝（S總－S干）/（100－S干）×100%