陶瓷生产技术2卫生陶瓷的原料及工艺流程-2-3.ppt

1、LOGO陶瓷生产技术赵营刚第二章第二章 卫生陶瓷生产技术及原理卫生陶瓷生产技术及原理v主要内容主要内容v2.1 2.1 卫生陶瓷的原料及工艺流程卫生陶瓷的原料及工艺流程v2.2 2.2 卫生陶瓷的泥浆制备卫生陶瓷的泥浆制备v2.3 2.3 卫生陶瓷的釉料制备卫生陶瓷的釉料制备v2.4 2.4 卫生陶瓷的成型卫生陶瓷的成型v2.5 2.5 卫生陶瓷的干燥卫生陶瓷的干燥v2.6 2.6 卫生陶瓷的施釉及装饰卫生陶瓷的施釉及装饰v2.7 2.7 卫生陶瓷的烧成、隧道窑及冷加工卫生陶瓷的烧成、隧道窑及冷加工v2.8 2.8 卫生陶瓷的性能测试卫生陶瓷的性能测试v2.9 2.9 辊道窑辊道窑v2.10

2、2.10 梭式窑梭式窑2.1 2.1 卫生陶瓷的原料及工艺流程卫生陶瓷的原料及工艺流程v泥浆中各种化学成份在坯料中的作用 v卫生陶瓷坯料的化学组成对烧成工艺和制品的质量有着重要的影响，各种原料的化学组成有很大的差别，但其中起主要作用的化学成份是：SiO2、Al2O3、K2O和Na2O、CaO、MgO、Fe2O3、TiO2和烧失量。它们之间既有特性又有共性，相互作用，相互联系。v SiO2 v二氧化硅是酸性氧化物，是坯料的主要成份，由石英、长石、粘土等原料引入，含量一般在6070%之间，其中一部分SiO2在高温下与Al2O3生成莫来石晶体，与半安定方石英、残余石英一起形成坯体的骨架，提高制品的白

3、度和机械强度，另一部分SiO2则与碱金属氧化物在高温下熔融生成玻璃，增大高温粘度，增强抵抗变形的能力。如果坯料中的SiO2含量过多，则会形成过多的游离石英，降低制品的热稳定性和机械强度，同时使产品的开裂增多；反之如果坯料中的SiO2含量过少，则有可能使产品瓷化不完全或发生变形vAl2O3 v三氧化二铝是中性氧化物，也是坯料中的主要化学成份。由粘土和长石引入，在坯料中的含量一般为1928%，其中一部份在高温下与SiO2生成莫来石晶体，另一部分熔于熔体中以玻璃相存在，Al2O3可以提高瓷坯的白度、化学稳定性、热稳定性、机械强度等。但含量过高会提高烧成温度，甚至使制品瓷化不完全；含量过少会使制品烧成

4、温度降低和烧成范围变窄，使产品容易变形和热稳定性变差。vK2O和Na2Ov 氧化钾和氧化钠是碱金属氧化物，是瓷坯中的主要熔剂，由长石引入，有时也由瓷土或瓷石引入，它们能熔解部分的SiO2和Al2O3生成玻璃相，填充于坯体骨架的空隙中，使制品烧结。当K2O和Na2O含量过多时，能明显降低坯体的烧成温度，使制品容易变形和热稳定性变差；而含量过少时，则产生的玻璃相减少，制品不易烧结。一般K2O和Na2O总量应控制在5%以下，其中Na2O的含量应在1%以下。vCaO vCaO是碱土金属氧化物，在坯体中起助熔作用，一般情况下不是特别引入的，含量应控制在0.8%以下，含量太高会使烧成范围变窄，出现针孔、烟

5、熏、发黄等缺陷。vMgO vMgO也是一种碱土金属氧化物，由滑石或镁质粘土引入，它能降低制品的烧成温度，提高制品的白度。由于MgO的热膨胀系数较小，能促进坯釉中间层的生成，改善制品的热稳定性，但含量过多时容易引起釉面龟裂，一般含量应控制在1.5%以下。v Fe2O3v Fe2O3的着色能力较强，还有助熔作用，影响制品的白度、烧成温度和外观质量，一般要求Fe2O3的含量应控制在1.5%以下。vTiO2 vTiO2的着色能力比Fe2O3更强，危害更大，一般含量应控制在0.8%以下。v烧失量 v烧失量是指坯体在烧成过程中所排出的结晶水、碳酸盐分解放出CO2、硫酸盐分解放出SO3，以及有机杂质被氧化排

6、除的总的质量损失，如坯体的烧失量大，则总收缩也大，容易产生开裂、变形、针孔等缺陷，一般烧失量应控制在8%以下，必要时可将部分粘土预烧或使用少量废瓷粉，以减少烧失量和坯体收缩。按矿物来讲各种原料的种类和作用按矿物来讲各种原料的种类和作用v各种原料在坯体中的作用 卫生陶瓷坯料有多种多样，但主要原料可分为粘土、长石、石英三大类。v粘土 v粘土是一种含水铝硅酸盐产物，是由地壳中含长石类岩石经过长期风化和地质的作用而生成的，一种颜色多样、细分散的多种含水硅铝酸盐矿物的混合体。v当它与水拌和后具有一定的可塑性，可塑造成各种形状，干燥后能够保持其形状不变，且具有一定的机械强度，而煅烧后能够具有岩石般坚硬的性

7、质。v粘土具有颗粒细、可塑性强、结合性好，触变性过度，收缩适宜，耐火度高等工艺性能，因而，粘土是成为瓷器的基础。它主要有瓷土、陶土和耐火土粘土等三类，据矿物的结构与组成的不同，陶瓷工业所用粘土中的主要粘土矿物有高岭石类、蒙脱石类和伊利石（水云母）等三种，另外还有较少见的水铝石。v粘土矿物的两种基本构造单位为硅一氧四面体和铝一氧八面体 粘土类原料（一）粘土的成因与产状 粘土（clay）是一种颜色多样、细分散的多种含水铝硅酸盐矿物的混合体，其矿物粒径一般小于2 m，主要由粘土矿物以及其它一些杂质矿物组成。粘土的成因：1.风化残积型：风化残积型：指深成的岩浆岩（如花岗岩、伟晶岩、长英岩等）在原地风化

8、后即残留在原地，多成为优质高岭土的主要矿床类型。风化型粘土矿床主要分布在我国南方(如景德镇高岭村、晋江白安、潮州飞天燕等地），一般称为一次粘土（也称为残留粘土或原生粘土）。2.热液蚀变型：热液蚀变型：高温岩浆冷凝结晶后，残余岩浆中含有大量的挥发分及水，温度进一步降低时，水分则以液态存在，但其中溶有大量其它化合物。当这种热液（水）作用于母岩时，会形成粘土矿床，这就称为热液蚀变型粘土矿，如苏州阳山、衡阳界牌土。3.沉积型粘土矿床：沉积型粘土矿床：是指风化了的粘土矿物借雨水或风力的搬运作用搬离原母岩后，在低洼的地方沉积而成的矿床，称为二次粘土（也称沉积粘土或次生粘土），如南安康垅，清远源潭。粘土的种

9、类不同，物理化学性能也各不相同。粘土可呈白、灰、黄、红、黑等各种颜色。有的粘土疏松柔软且可在水中自然分散，有的粘土则呈致密坚硬的块状。v根据生成情况，粘土可分为原生粘土（根据生成情况，粘土可分为原生粘土（Primary clayPrimary clay）和次生粘土）和次生粘土（Secondary claySecondary clay），原生粘土是指长石经风化后生成高岭土及其），原生粘土是指长石经风化后生成高岭土及其他含水硅酸盐矿物、石英等，未完全风化的碎屑残留原地，而可溶他含水硅酸盐矿物、石英等，未完全风化的碎屑残留原地，而可溶性盐类则被溶解；次生粘土是由原生粘土在自然动力条件下转移到性盐类则

10、被溶解；次生粘土是由原生粘土在自然动力条件下转移到其他地方再次结晶的粘土。其他地方再次结晶的粘土。v根据可塑性可将粘土分为软质粘土（强可塑性粘土）、半软质粘土根据可塑性可将粘土分为软质粘土（强可塑性粘土）、半软质粘土（中可塑性粘土）和硬质粘土（弱可塑性粘土），软质粘土多属次（中可塑性粘土）和硬质粘土（弱可塑性粘土），软质粘土多属次生粘土，因其颗粒细、分散度大，故可塑性大；硬质粘土多经古界生粘土，因其颗粒细、分散度大，故可塑性大；硬质粘土多经古界成岩作用，自由水不易进入而缺少浸散性，可塑性较差。成岩作用，自由水不易进入而缺少浸散性，可塑性较差。v西方一些工业化国家通常把粘土归结为西方一些工业化国

11、家通常把粘土归结为6 6大类，分别是：高岭土大类，分别是：高岭土(Kaolin)(Kaolin)，耐火粘土，耐火粘土(Fire clay)(Fire clay)、球粘土、球粘土(Ball clay)(Ball clay)、膨润土、膨润土(BentoniteBentonite)、漂白土、漂白土(Fuller,sFuller,s earth)earth)和普通粘土（和普通粘土（CommonCommon）。其）。其中膨润土、漂白土和普通粘土主要由蒙脱石、伊利石和绿泥石等组中膨润土、漂白土和普通粘土主要由蒙脱石、伊利石和绿泥石等组成，耐火性能较差。综合国内外分类情况与习惯，将耐火材料用粘成，耐火性能较

12、差。综合国内外分类情况与习惯，将耐火材料用粘土分类：高岭土、球粘土和耐火粘土。土分类：高岭土、球粘土和耐火粘土。高岭土、球粘土和耐火粘土的特征高岭土、球粘土和耐火粘土的特征 粘土的组成粘土的组成粘土的性能取决于粘土的组成，包括粘土的粘土的性能取决于粘土的组成，包括粘土的矿物组矿物组成成、化学组成化学组成和和颗粒组成颗粒组成。v化学组成vSiO2、Al2O3、结晶水、少量的Fe2O3、TiO2；v高岭分子式（Al2O32SiO22H2O；39.5%,46.54%,13.96%)v如果SiO2超过含量如何？v如果Al2O3超过含量如何？v粘土的化学组成在一定程度上反映其工艺性质 主要化学成分为Si

13、O2、A12O3和结晶水（H2O）。含有少量的碱金属氧化物K2O、Na2O，碱土金属氧化物CaO、MgO，以及着色氧化物Fe2O3、TiO2等。风化残积型粘土矿床一般SiO2含量高，而A12O3含量低。化学组成在一定程度上反映其工艺性质。（1）SiO2：若以石英状态存在的SiO2多时，粘土可塑性降低，但是干 燥后烧成收缩小。（2）Al2O3：含量多，耐火度增高，难烧结。（3）Fe2O31，TiO2 0.5：瓷制品呈白色，含量过高，颜色变深，还影响电绝缘性。（4）CaO、MgO、K2O、Na2O：降低烧结温度，缩小烧结范围。（5）H2O、有机质：可提高可塑性，但收缩大。2.粘土的矿物组成 粘土很

14、少由单一矿物组成，而是多种微细矿物的混合体。因此，粘土所含各种微细矿物的种类和数量是决定其工艺性能的主要因素。粘土矿物主要为高岭石类（包括高岭石、多水高岭石等）、蒙脱石类（包括蒙脱石、叶蜡石等）和伊利石类（也称水云母）等等。高岭石叶腊石伊利石v主要有高岭石类（包括高岭石、地开石、珍珠陶土、多水高龄石等）v高岭石数三斜晶系、常见细分散的晶体粒径一般小于2微米，外形成片状、粒状、杆状，晶体完整为假六方片状，比重2.61-2.68，硬度1-3，001完全解理，低温下首先失去吸附水，550-650度会排出结晶水，至950度会分解，1200度以上会形成莫来石。v以硅氧四面体和铝氧八面体组成双层结构，这种

15、结构单元间以硅氧四面体氧原子和铝氧八面体氢氧原子以氢键相连，结合力弱。v高岭土一般质地细腻，纯者为白色，含杂质时呈黄、灰或褐色。高岭土中高岭石类粘土矿物的含量愈多，杂质愈少，其化学组成愈接近高岭石的理论组成。纯度愈高的高岭土其耐火度愈高，烧后愈白，莫来石晶体发育愈多，从而其力学强度、热稳定性、化学稳定性愈好。但其分散度较小，可塑性较差。反之，杂质愈多，耐火度愈低，烧后不够洁白，莫来石晶体较少，但可能其分散度较大。可塑性较好。高岭土类高岭土类v我国四川省叙永县盛产以多水高岭石(又称埃洛石)为主的粘土，这种多水高岭石是世界上公认的典型晶体类型，故又定名为徐永石（hydro-endellite）。多

16、水高岭石的化学通式为Al2O32SiO2nH2O（n=46），其晶体结构与高岭石的不同之处在于晶层间充填着按一定取向排列的水分子（层间水），因而沿c轴方向晶格常数增大。层间水能抵消大部分氢键结合力，使得晶层只靠微弱的分子键相连，故层间有一定的自由活动能力，使水分子进入层间形成层间水，且易吸附水化离子与有机物，改善可塑性。多水高岭石为单斜（或三斜）晶系晶体，外形常呈微细空管状或卷曲片状出现，颗粒大小约为 1 m以下，度为2.02.2 g/cm3，莫氏硬度12，有滑感。多水高岭石的可塑性及结合性比高岭石强些，干燥收缩较大，加热时在较低温度下（110200）会大量脱水（其差热曲线见图1.3），从而易使坯体开裂。蒙脱石类蒙脱石类v蒙脱石类（包括蒙脱石、叶腊石等）vAl2O34SiO2nH2O,属2：1型层状粘土矿物，每个结构单元两端是硅氧四面体，中间夹着一个铝氧八面体而成三层结构，晶层之间结合力很小，中间容易形成层间水。v以蒙脱石为主要组成矿物的粘土称为膨润土（bentonite），一般呈白色、灰白色、粉红色或淡黄色，被杂质污染时呈现其它颜色。蒙脱石的密度为2.22.9 g/cm3，莫氏硬度1