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1、第三节第三节 石英类原料石英类原料一、石英类原料的种类和性质一、石英类原料的种类和性质自然界中的自然界中的SiOSiO2 2结晶矿物统称为石英，俗称玛瑙、水晶。结晶矿物统称为石英，俗称玛瑙、水晶。在陶瓷、玻璃、耐火材料生产中采用得较多的石英类原料主要在陶瓷、玻璃、耐火材料生产中采用得较多的石英类原料主要有脉石英、砂岩、石英岩、石英砂、硅藻土、隧石等。有脉石英、砂岩、石英岩、石英砂、硅藻土、隧石等。SiO SiO2 2存在的方式（地壳中丰度存在的方式（地壳中丰度6060）：由于地质产状不同，）：由于地质产状不同，SiOSiO2 2呈现为多种状态：呈现为多种状态：1 1、以硅酸盐矿物的形式存在，构
2、成矿物岩石、以硅酸盐矿物的形式存在，构成矿物岩石 2 2、以独立状态存在，单矿物实体，其中结晶态二氧化硅统、以独立状态存在，单矿物实体，其中结晶态二氧化硅统称为石英。称为石英。石英石英水晶结晶良好的水晶结晶良好的石英石英水晶结晶良好的石英水晶结晶良好的石英石英砂石英砂 硅砂，白色，淡黄色、浅灰色或红褐色。硅砂，白色，淡黄色、浅灰色或红褐色。优质的硅砂：玻璃工业原料。成分主要是优质的硅砂：玻璃工业原料。成分主要是SiO2,SiO2,并含有少量的并含有少量的A1A12 2O O3 3、K K2 2O O、Fe Fe2 2O O3 3等杂质，而等杂质，而FeFe2 2O O3 3、CrCr2 2O
3、O3 3和和TiOTiO2 2等是极其有害等是极其有害的成分。的成分。脉石英脉石英 致密结晶态，火成岩。致密结晶态，火成岩。外观特点：纯白，半透明呈油脂光泽，断口呈贝壳状。外观特点：纯白，半透明呈油脂光泽，断口呈贝壳状。SiO SiO2 299%99%，是生产日用细瓷、耐火硅砖、釉料的良好原料。，是生产日用细瓷、耐火硅砖、釉料的良好原料。石英岩石英岩 硅质砂岩经变质作用，石英颗粒再结晶形成的岩石。硅质砂岩经变质作用，石英颗粒再结晶形成的岩石。外观特点：灰白色，光泽鲜明，断面致密，强度大，外观特点：灰白色，光泽鲜明，断面致密，强度大，硬度高。硬度高。SiOSiO2 2 97 97。用于制作高级玻
4、璃和陶瓷。用于制作高级玻璃和陶瓷。其它其它 玉髓、燧石、玛瑙：硬度高，可作研磨材料，砌筑球磨机内玉髓、燧石、玛瑙：硬度高，可作研磨材料，砌筑球磨机内衬，研磨体球石用。衬，研磨体球石用。球形石英（俗称鹅卵石）：杂质有限、硬度高和外形圆滑，球形石英（俗称鹅卵石）：杂质有限、硬度高和外形圆滑，用作研磨球石。用作研磨球石。自然界中尚存在有无定形的非晶质自然界中尚存在有无定形的非晶质SiOSiO2 2，如外观为致密块状，如外观为致密块状或钟乳状的蛋白石（或钟乳状的蛋白石（SiOSiO2 2nHnH2 2O O），由硅藻的遗骸沉积所形成的），由硅藻的遗骸沉积所形成的硅藻土（含水硅藻土（含水 SiO SiO
5、2 2）等。）等。SiOSiO2 2物理性质物理性质 外观：外观：视其种类不同而异，大多呈乳白色，有的呈灰白色，视其种类不同而异，大多呈乳白色，有的呈灰白色，半透明状态，断面具有玻璃光泽或脂肪光泽。半透明状态，断面具有玻璃光泽或脂肪光泽。硬度：硬度：莫氏硬度为莫氏硬度为7 7。密度：密度：晶型不同密度不同，变动范围晶型不同密度不同，变动范围2.222.652.222.65。化学稳定性：化学稳定性：具有强耐酸侵蚀力（除具有强耐酸侵蚀力（除HFHF外）；与碱作用，外）；与碱作用，生成可溶性硅酸盐；与碱金属氧化物作用生成硅酸盐与玻璃生成可溶性硅酸盐；与碱金属氧化物作用生成硅酸盐与玻璃态物质。态物质。
6、熔融温度范围：熔融温度范围：14001400 C C17701770 C C，由，由SiOSiO2 2的形态和杂质的形态和杂质含量决定。含量决定。二、石英的晶型转化二、石英的晶型转化重建性重建性 位位移移性性 石英晶型转变温度和体积变化情况石英晶型转变温度和体积变化情况 自然界中石英大部分以自然界中石英大部分以 石英石英存在，很少以鳞石英或方石存在，很少以鳞石英或方石英英的介稳状态存在。的介稳状态存在。石英多晶转变的体积效应：石英多晶转变的体积效应：一级转变的体积变化大，但由于其一级转变的体积变化大，但由于其转化速度慢转化速度慢，体积效应小，体积效应小，且在高温下有液相存在，对坯体且在高温下有
7、液相存在，对坯体影响不大影响不大。二级转变的体积变化小，但二级转变的体积变化小，但转化速度快转化速度快，瞬间完成，体积效，瞬间完成，体积效 应大，无液相，对坯体影响大，必须应大，无液相，对坯体影响大，必须严格控制严格控制。三、石英类原料的作用三、石英类原料的作用 石英类原料的应用领域、主要作用和品质要求：石英类原料的应用领域、主要作用和品质要求：应用应用领域领域主要作用主要作用品质要求品质要求玻璃玻璃工业工业提供玻璃生产必需的提供玻璃生产必需的SiOSiO2 2成分成分SiOSiO2 2含量含量98%98%；FeFe2 2O O3 30.2%0.2%耐火耐火材料材料硅砖及硅质耐火制品的硅砖及硅
8、质耐火制品的主要原料主要原料SiOSiO2 2含量含量96%96%；A1A12 2O O3 3、TiOTiO2 2碱性氧化物等杂碱性氧化物等杂质总含量质总含量2%2%陶瓷陶瓷工业工业加快坯体干燥、增加坯加快坯体干燥、增加坯体机械强度、提高釉的体机械强度、提高釉的耐磨和耐化学侵蚀性耐磨和耐化学侵蚀性SiOSiO2 2含量含量90%90%水泥水泥工业工业硅质校正原料硅质校正原料SiOSiO2 2含量含量70%70%90%90%，少，少含燧石含燧石石英在陶瓷生产中的作用石英在陶瓷生产中的作用 1 1）烧成前）烧成前 2 2）烧成时）烧成时 3 3）瓷器）瓷器 4 4）釉料）釉料钠长石钠长石钾长石钾长
9、石钙长石钙长石钡长石钡长石 钾长石钾长石 KAS KAS6 6 ：115020115020分解为白榴子石，分解为白榴子石，1530 1530 全部熔融，熔融温度范围宽，高温粘度大，随温度升高粘度全部熔融，熔融温度范围宽，高温粘度大，随温度升高粘度下降慢。下降慢。钠长石钠长石NaASNaAS6 6 ：1120 1120 开始熔融，钠长石的开始熔融温开始熔融，钠长石的开始熔融温度比钾长石低，熔化时没有新的晶相产生，液相稳定，粘度度比钾长石低，熔化时没有新的晶相产生，液相稳定，粘度低，易引起产品变形；低，易引起产品变形；钙长石钙长石CaASCaAS2 2：熔点高达熔点高达1550 1550，熔融范围
10、窄，熔体不，熔融范围窄，熔体不透明，透明，粘度小，冷却易析晶，化学稳定性差，配制的瓷料粘度小，冷却易析晶，化学稳定性差，配制的瓷料机械强度大。机械强度大。钡长石钡长石 BaAS BaAS2 2：熔点高达熔点高达1725 1725，熔融范围不宽，普通陶，熔融范围不宽，普通陶瓷不采用，可人工合成，瓷不采用，可人工合成，电学电学性能好。性能好。混混熔熔特特性性：几几种种基基本本类类型型的的长长石石，由由于于其其结结构构关关系系，彼此可混合形成共熔体，钾钙不共熔。彼此可混合形成共熔体，钾钙不共熔。钾长石钾长石+钠长石：钠长石：钾长石和钠长石常以固熔体存在钾长石和钠长石常以固熔体存在 钾长石和钠长石高温
11、互溶，低温分离；据含量不同，晶钾长石和钠长石高温互溶，低温分离；据含量不同，晶体折射率不同；钾钠长石的固熔体，钠长石含量少时形成晶体折射率不同；钾钠长石的固熔体，钠长石含量少时形成晶斑；含量多时，形成条纹斑；含量多时，形成条纹 。实际生产中，常用的为钾钠长石。所谓的钾长石指以钾实际生产中，常用的为钾钠长石。所谓的钾长石指以钾长石为主的的钾钠长石。所谓的钠长石指以钠长石为主的钾长石为主的的钾钠长石。所谓的钠长石指以钠长石为主的钾钠长石。钠长石。钾钠长石的命名方法：钾钠长石的命名方法：钠长石含量钠长石含量 50%50%透长石透长石 钠长石含量钠长石含量 30%30%正长石正长石 钠长石含量钠长石含
12、量 20%20%微斜长石微斜长石钠长石钠长石+钙长石：钙长石：钠长石和钙长石高温下任意比互溶，低温下也不分离。钠长石和钙长石高温下任意比互溶，低温下也不分离。钠长石和钙长石命名方法：钠长石和钙长石命名方法：钠长石钠长石 90%90%钠长石钠长石 钙长石钙长石 90%90%钙长石钙长石 其余称其余称斜长石斜长石。钾长石钾长石+钙长石：钙长石：钾长石和钙长石的固溶性差，小于钾长石和钙长石的固溶性差，小于10%10%，在任何温度下几乎，在任何温度下几乎不互溶。不互溶。名称名称钾长石钾长石钠长石钠长石钙长石钙长石钡长石钡长石化学式化学式K2O Al2O3 6SiO2Na2O Al2O3 6SiO2Ca
13、O Al2O3 2SiO2BaO Al2O3 2SiO2晶体结构晶体结构式式KAlSi3O8NaAlSi3O8CaAl2Si2O8BaAl2Si2O8颜色颜色白、肉红、浅黄白、肉红、浅黄白、灰白、灰白、灰或无色白、灰或无色白或无色白或无色始熔温度始熔温度（）1150110015501725熔融范围熔融范围（）11301530宽宽11201250窄窄12501550窄窄窄窄熔体粘度熔体粘度大大低低低低混熔性混熔性 碱性长石系列碱性长石系列 斜长石系列斜长石系列KAlSi3O8-NaAlSi3O8 NaAlSi3O8-CaAl2Si2O8长石的种类及性质长石的种类及性质长石在陶瓷及玻璃工业中的主要
14、作用和品质要求简表长石在陶瓷及玻璃工业中的主要作用和品质要求简表领领域域主主 要要 作作 用用品品 质质 要要 求求陶陶瓷瓷工工业业l l、提供碱金属氧化物，有利于降低烧、提供碱金属氧化物，有利于降低烧成温度成温度2 2、长石熔体能熔解粘土及石英等原料，、长石熔体能熔解粘土及石英等原料，促进莫来石的形成和长大，提高坯体促进莫来石的形成和长大，提高坯体的机械强度和化学稳定性的机械强度和化学稳定性3 3、长石熔体填充于各颗粒间，促进坯、长石熔体填充于各颗粒间，促进坯体致密化，提高陶瓷制品的透光度体致密化，提高陶瓷制品的透光度长石熔化温度长石熔化温度12301230A1A12 2O O3 3含量为含
15、量为151520%20%K K2 2O ONaNa2 2O O含量含量13%13%FeFe2 2O O3 3含量含量0.5%0.5%玻玻璃璃工工业业引入引入A1A12 2O O3 3的主要原料，同时引入的主要原料，同时引入NaNa2 2O O、K K2 2O OA1A12 2O O3 316%16%；FeFe2 2O O3 30.3%0.3%；R R2 2O O12%12%长石是陶瓷生产中的主要熔剂性原料，一般用作坯料、釉长石是陶瓷生产中的主要熔剂性原料，一般用作坯料、釉料、色料熔剂等的基本成分，用量较大，是日用陶瓷的三大原料、色料熔剂等的基本成分，用量较大，是日用陶瓷的三大原料之一。长石在坯
16、料和釉料中做为主要成分，起熔剂的作用。料之一。长石在坯料和釉料中做为主要成分，起熔剂的作用。为使坯体既易烧结，又不变形，则希望长石有为使坯体既易烧结，又不变形，则希望长石有较低的熔化较低的熔化温温度，度，较宽较宽的熔化温度的熔化温度范围范围。为使釉料在坯料烧结温度下成熟，要求釉料具有为使釉料在坯料烧结温度下成熟，要求釉料具有较高的始熔较高的始熔温温度，较宽的熔融温度范围。度，较宽的熔融温度范围。这这就就要要求求在在烧烧成成过过程程中中，长长石石既既具具有有良良好好的的熔熔剂剂作作用用（即即较较高高的的溶溶解解其其它它物物质质的的能能力力），又又使使熔熔融融液液相相具具有有较较高高粘粘度度（坯体
17、不易变形坍塌；釉料不易流釉）。（坯体不易变形坍塌；釉料不易流釉）。通常在陶瓷配料中主要使用钾长石，玻璃中使用钠长石。通常在陶瓷配料中主要使用钾长石，玻璃中使用钠长石。表表1-1-7 1-1-7 常见钙质原料的种类和性质常见钙质原料的种类和性质种种 类类基基 本本 性性 质质方解方解石石属三方晶系，菱面体，有时呈粒状或板状，一般为乳白或无色，随杂质含量而呈属三方晶系，菱面体，有时呈粒状或板状，一般为乳白或无色，随杂质含量而呈灰白、淡黄、红褐等色，理论组成为灰白、淡黄、红褐等色，理论组成为CaO56%CaO56%，COCO2 244%44%，玻璃光泽，性脆，玻璃光泽，性脆石灰石灰石石石灰岩的俗称，
18、主要矿物是方解石，含有白云石、石英、粘土等杂质，是一种具石灰岩的俗称，主要矿物是方解石，含有白云石、石英、粘土等杂质，是一种具有微晶或潜晶结构的化学与生物化学沉积岩，无解理，多呈灰白色、黄色，一般有微晶或潜晶结构的化学与生物化学沉积岩，无解理，多呈灰白色、黄色，一般呈块状，结构致密，性脆，密度呈块状，结构致密，性脆，密度2.62.62 28g/cm8g/cm3 3泥灰泥灰岩岩系碳酸钙和粘土物质同时沉积所形成的均匀混合的沉积岩，硬度低于石灰岩，颜系碳酸钙和粘土物质同时沉积所形成的均匀混合的沉积岩，硬度低于石灰岩，颜色从黄色到灰黑色，耐压强度通常小于色从黄色到灰黑色，耐压强度通常小于100Mpa1
19、00Mpa白白 垩垩由海生生物外壳与贝壳堆积而成，主要是由隐晶或无定形细粒疏松的碳酸钙所组由海生生物外壳与贝壳堆积而成，主要是由隐晶或无定形细粒疏松的碳酸钙所组成，色白，发亮的白垩中碳酸钙含量可达成，色白，发亮的白垩中碳酸钙含量可达90%90%以上，白垩中常夹有软或硬白裂礓石以上，白垩中常夹有软或硬白裂礓石（主要为（主要为CaCOCaCO3 3）红粘土和燧石等）红粘土和燧石等硅灰硅灰石石又名板石，是链状结构的似辉石类矿物，产于石灰岩与酸性岩浆的接触带，由又名板石，是链状结构的似辉石类矿物，产于石灰岩与酸性岩浆的接触带，由CaOCaO与与SiOSiO2 2高温反应而生成，化学通式为高温反应而生成
20、，化学通式为CaOSiOCaOSiO2 2，理论化学组成为，理论化学组成为CaO48.25%CaO48.25%、SiOSiO2 251.75%51.75%，组成中的钙很容易被铁、锰或锶呈类质同象取代，常与透辉石、方，组成中的钙很容易被铁、锰或锶呈类质同象取代，常与透辉石、方解石、石英等矿物共生，相对密度解石、石英等矿物共生，相对密度2.82.83.03.0，熔点，熔点15401540，呈针状、纤维状和致，呈针状、纤维状和致密块状密块状二、钙质原料在生产中的作用及其品质要求二、钙质原料在生产中的作用及其品质要求 水泥：生产水泥：生产1t1t水泥熟料需要约水泥熟料需要约1.21.21.3t1.3t
21、石灰石干原料。石灰石干原料。方镁石膨胀造成的水泥安定性不良，石灰石中氧化镁的含量小方镁石膨胀造成的水泥安定性不良，石灰石中氧化镁的含量小于于3.0%3.0%。陶瓷：较纯，熔剂矿物，降低烧成温度。硅灰石还可作陶瓷：较纯，熔剂矿物，降低烧成温度。硅灰石还可作为日用瓷、低损耗无线电陶瓷、火花塞及磨具、釉料等的主要为日用瓷、低损耗无线电陶瓷、火花塞及磨具、釉料等的主要原料。快速烧成。原料。快速烧成。玻璃：增加化学稳定性和机械强度。玻璃：增加化学稳定性和机械强度。CaOCaO含量大于含量大于50%50%，有害着色物质有害着色物质FeFe2 2O O3 3的含量小于的含量小于0.15%0.15%。第六节第
22、六节 高铝质原料高铝质原料 用于高铝陶瓷、高铝质耐火材料和高铝水泥，分为沉积和用于高铝陶瓷、高铝质耐火材料和高铝水泥，分为沉积和风化两种。风化两种。沉积：一水硬铝石沉积：一水硬铝石-Al-Al2 2O O3 3HH2 2O O，一水软铝石一水软铝石-Al-Al2 2O O3 3HH2 2O O。风化：三水铝石风化：三水铝石（又称三水铝矿）（又称三水铝矿）AlAl2 2O O3 33H3H2 2O O等。等。一、高铝矾土一、高铝矾土二、硅线石族二、硅线石族 由氧化铝质水成岩受变质作用而形成，均存在于变质岩中。由氧化铝质水成岩受变质作用而形成，均存在于变质岩中。硅线石硅线石、蓝晶石和、蓝晶石和红柱
23、石红柱石：AlAl2 2O O3 3SiOSiO2 2高铝矾土高铝矾土硅线石硅线石第七节第七节 镁质原料镁质原料 镁质耐火材料、镁质胶凝材料的主要原料，陶瓷和玻璃镁质耐火材料、镁质胶凝材料的主要原料，陶瓷和玻璃工业常用的熔剂原料之一。工业常用的熔剂原料之一。常见种类和性质如下：常见种类和性质如下：表表1-1-10 1-1-10 常用镁质原料的种类和性质常用镁质原料的种类和性质性性 质质菱镁矿菱镁矿白云石白云石滑石滑石透辉石透辉石化学式化学式MgCOMgCO3 3CaMgCaMg（COCO3 3）2 2MgMg3 3SiSi4 4O O1010（OHOH）2 2CaMgSiCaMgSi2 2O
24、O6 6 MgOMgO理论含量理论含量（%）47.847.821.921.931.8831.8818.518.5晶晶 系系三方三方三方三方单斜单斜单斜单斜相对密度相对密度2.92.93.13.12.82.82.92.92.72.72.82.83.33.3莫氏硬度莫氏硬度4 44.54.53.53.54 41 16 67 7颜颜 色色灰白、淡灰白、淡红红灰白、淡黄灰白、淡黄白色、淡绿、浅黄白色、淡绿、浅黄浅绿或浅灰浅绿或浅灰共生矿物共生矿物菱铁矿菱铁矿石英、方解石、石英、方解石、黄铁矿黄铁矿透闪石、绿泥石、透闪石、绿泥石、菱镁矿、白云石菱镁矿、白云石磁铁矿或含铁、磁铁矿或含铁、锰的矿物锰的矿物结
25、晶习性结晶习性菱面体菱面体菱面体菱面体六方或菱形板状六方或菱形板状短柱状短柱状产产 状状细粒致密细粒致密块状块状粒状、致密块粒状、致密块状状粗鳞片状或细鳞片粗鳞片状或细鳞片致密块状致密块状粒状、柱状、粒状、柱状、放射状放射状菱镁矿菱镁矿作用：作用：用菱镁矿部分取代长石，可降低坯料的烧成温度，并减少液相量。用菱镁矿部分取代长石，可降低坯料的烧成温度，并减少液相量。提高坯体的半透明性，机械强度。提高坯体的半透明性，机械强度。釉料中，加入菱镁矿引入釉料中，加入菱镁矿引入MgOMgO，作用与滑石类似，可加宽釉，作用与滑石类似，可加宽釉料的熔融温度范围，改善釉层的弹性，稳定性。料的熔融温度范围，改善釉层
26、的弹性，稳定性。应用：应用：电子工业用的镁质瓷，其他陶瓷坯料很少用，常用滑石电子工业用的镁质瓷，其他陶瓷坯料很少用，常用滑石引入引入MgOMgO。陶瓷工业：熔剂原料、镁质瓷。陶瓷工业：熔剂原料、镁质瓷。白云石白云石 在陶瓷工业中，白云石的使用能同时引入在陶瓷工业中，白云石的使用能同时引入CaOCaO及及MgOMgO。作用：作用：一般起熔剂作用一般起熔剂作用,降低烧成温度，促进石英的转化与莫降低烧成温度，促进石英的转化与莫来石的形成，加入釉中可提高透光性，不易乳浊。来石的形成，加入釉中可提高透光性，不易乳浊。透辉石透辉石在坯体中作用在坯体中作用低温快烧低温快烧降低烧成温度：降低烧成温度：降温幅度
27、降温幅度150150200 200。快速烧成：快速烧成：针状、柱状等晶型提供坯体水分快速逸通路针状、柱状等晶型提供坯体水分快速逸通路,，可，可快速干燥；不含有机物、结晶水、吸附水等，无明显吸热、放快速干燥；不含有机物、结晶水、吸附水等，无明显吸热、放热效应，不发生快速相变，膨胀系数小热效应，不发生快速相变，膨胀系数小,能够快速烧成。能够快速烧成。减少烧成收缩：减少烧成收缩：透辉石质面砖烧成收缩约为透辉石质面砖烧成收缩约为0.30.30.50.5，而普通釉面砖的收缩率为而普通釉面砖的收缩率为1 11.51.5左右。左右。提高机械强度：提高机械强度：透辉石质釉面砖主要以透辉石、石英为骨架，透辉石质
28、釉面砖主要以透辉石、石英为骨架，钙长石、方石英及少量的莫来石与玻璃体填充空隙而构成交织钙长石、方石英及少量的莫来石与玻璃体填充空隙而构成交织结构，因而使制品具有较高的机械强度。结构，因而使制品具有较高的机械强度。热稳定性好：热稳定性好：坯釉料结合较好。坯釉料结合较好。熔剂：熔剂：降低烧成温度，在较低温度下形成液相，促进降低烧成温度，在较低温度下形成液相，促进莫来石的生长，同时扩大烧成温度范围。莫来石的生长，同时扩大烧成温度范围。坯体中加入滑石，提高坯体白度，透明度，机械强度，坯体中加入滑石，提高坯体白度，透明度，机械强度，和热稳定性。和热稳定性。釉中加入滑石，提高釉的弹性，热稳定性，加宽釉釉中
29、加入滑石，提高釉的弹性，热稳定性，加宽釉的熔融温度范围。的熔融温度范围。应用：应用：日用瓷，釉面砖，电瓷（滑石瓷），堇青石日用瓷，釉面砖，电瓷（滑石瓷），堇青石质陶瓷，或堇青石质窑具。质陶瓷，或堇青石质窑具。滑石滑石 作用作用 注意事项注意事项 由于滑石多数是片状结构，破碎时易呈片状颗粒，使得由于滑石多数是片状结构，破碎时易呈片状颗粒，使得挤压成型时，坯料中的滑石易按一定方向排列，烧成时不同挤压成型时，坯料中的滑石易按一定方向排列，烧成时不同方向收缩不一致而引起开裂。针对原料这种特性，为了保证方向收缩不一致而引起开裂。针对原料这种特性，为了保证产品的质量，工厂中常采用的办法是：产品的质量，工厂
30、中常采用的办法是：1)1)采用几种不同类型或不同地区的滑石原料同时配料，利采用几种不同类型或不同地区的滑石原料同时配料，利用原料本身结构性质的差异，来补偿或抵消单一原料结构上的用原料本身结构性质的差异，来补偿或抵消单一原料结构上的缺陷。缺陷。2)2)将滑石预烧，再行粉碎。这样可以破坏滑石原有的片状将滑石预烧，再行粉碎。这样可以破坏滑石原有的片状结构，同时可减少收缩、降低介电损失、提高抗折强度。预烧结构，同时可减少收缩、降低介电损失、提高抗折强度。预烧的温度随原料组织结构而有不同，一般在的温度随原料组织结构而有不同，一般在13501350左右。左右。耐火材料工业：镁砖、镁质耐火制品、白云石耐火材
31、料。耐火材料工业：镁砖、镁质耐火制品、白云石耐火材料。玻璃生产中：白云石和菱镁矿引入玻璃生产中：白云石和菱镁矿引入MgOMgO的主要原料。改善的主要原料。改善玻璃成形性能，提高玻璃的化学稳定性和机械强度。玻璃成形性能，提高玻璃的化学稳定性和机械强度。水泥工业中：菱镁矿、白云石等镁质原料在适当温度煅烧水泥工业中：菱镁矿、白云石等镁质原料在适当温度煅烧分解后可获得活性较高的分解后可获得活性较高的MgOMgO，与水或氯盐作用，生成具有一定，与水或氯盐作用，生成具有一定强度的水硬性镁质胶凝材料。强度的水硬性镁质胶凝材料。第八节第八节 合成原料合成原料 地壳中的含量地壳中的含量15.3415.34。来源
32、：铝土矿、高岭土等矿物。来源：铝土矿、高岭土等矿物。1.1.氧化铝氧化铝(Al(Al2 2O O3 3)1 1、氧化铝的主要晶型、氧化铝的主要晶型 -Al -Al2 2O O3 3 ：三方柱状晶体：三方柱状晶体：O O2-2-六方紧密堆积，六方紧密堆积，AlAl3+3+填充填充个个O O2-2-围成的八面体中心。由于围成的八面体中心。由于AlAl3+3+与与O O2-2-个数比例为个数比例为2:32:3，所以，所以AlAl3+3+只能填充只能填充O O2-2-八面体空隙的八面体空隙的2/32/3；高温稳定型，熔点高，硬度高温稳定型，熔点高，硬度大（大（9 9），耐化学腐蚀，优良的介电性能。），
33、耐化学腐蚀，优良的介电性能。-Al -Al2 2O O3 3：含碱金属（碱土金属）的铝酸盐的总称。用：含碱金属（碱土金属）的铝酸盐的总称。用RO6A12O3和和R2O11A12O3表示。表示。氧化铝的晶型转变示意图氧化铝的晶型转变示意图 -Al -Al2 2O O3 3：尖晶石型结构，等轴晶系：低温稳定型，结构：尖晶石型结构，等轴晶系：低温稳定型，结构松散，堆积密度小，比重小，呈多孔球体，吸附能力强，常含松散，堆积密度小，比重小，呈多孔球体，吸附能力强，常含一定的杂质，自然界中不存在。一定的杂质，自然界中不存在。氧化铝陶瓷在高温氧化物陶瓷中属化学性能稳定、机械强氧化铝陶瓷在高温氧化物陶瓷中属化
34、学性能稳定、机械强度较高的一种材料，唯熔点相对比较低，只有度较高的一种材料，唯熔点相对比较低，只有20502050，荷重软，荷重软化温度在化温度在18601860。性能与应性能与应性能与应性能与应 用用用用：1 1）高高强强度度、高高温温稳稳定定性性：装装饰饰瓷瓷，喷喷嘴嘴、火火箭箭、导导弹弹的导流罩的导流罩 ；2 2）高高硬硬度度、高高耐耐磨磨性性：切切削削工工具具，模模具具，磨磨料料，轴轴承承，人造宝石；人造宝石；3 3）低低的的介介电电损损耗耗、高高电电阻阻率率、高高绝绝缘缘性性：火火花花塞塞，电电路路基基板板，管座；管座；4 4）熔熔点点高高、抗抗腐腐蚀蚀：耐耐火火材材料料，坩坩埚埚，
35、炉炉管管，热热电电偶偶保保护护套套等；等；5 5）离子导电性：）离子导电性：太阳能电池材料和蓄电池材料等。太阳能电池材料和蓄电池材料等。6 6）生物相容性：）生物相容性：还可用于制作人工骨骼和人造关节等。还可用于制作人工骨骼和人造关节等。陶瓷膜陶瓷膜磨球磨球纺织瓷纺织瓷轴承、棒轴承、棒喷嘴喷嘴耐火砖耐火砖坩埚坩埚加热器加热器陶瓷基片陶瓷基片二、氧化锆二、氧化锆 二氧化锆有三种晶型：二氧化锆有三种晶型：单斜、四方、立方晶型单斜、四方、立方晶型。三种晶型的。三种晶型的ZrOZrO2 2密度各为：单斜型为密度各为：单斜型为5.68gcm5.68gcm-3-3，四方型为，四方型为6.10gcm6.10
36、gcm-3-3，立，立方型为方型为6.27gcm6.27gcm-3-3。天然的只有单斜锆石。天然的只有单斜锆石。工业中常用锆英石（工业中常用锆英石（ZrOZrO2 2SiOSiO2 2 ）精矿用碱法（如氢）精矿用碱法（如氢氧化钠、碳酸钠或石灰）分解，氧化钠、碳酸钠或石灰）分解，再用酸处理得氧氯化锆再用酸处理得氧氯化锆ZrOClZrOCl2 2 ，煅烧得到白色、微黄的，煅烧得到白色、微黄的ZrOZrO2 2粉末。粉末。单斜相5.68 g/cm3四方相6.1 g/cm3立方相6.27 g/cm31170,收缩 2370 oC 膨胀,1000 纯纯ZrOZrO2 2熔点为熔点为27152715，用，
37、用15mol%15mol%的的CaOCaO或或MgOMgO稳定的稳定的ZrOZrO2 2熔点为熔点为25002500。性能与应用性能与应用性能与应用性能与应用1 1）热导率小，化学稳定性好、耐腐蚀性高：）热导率小，化学稳定性好、耐腐蚀性高：可用于高可用于高温绝缘材料、耐火材料，如熔炼铂和铑等金属的坩埚、温绝缘材料、耐火材料，如熔炼铂和铑等金属的坩埚、喷嘴、阀心、密封器件等：喷嘴、阀心、密封器件等：2 2）硬度高，耐磨性好：）硬度高，耐磨性好：可用于制造切削刀具、模具、可用于制造切削刀具、模具、剪刀、高尔夫球棍头等。剪刀、高尔夫球棍头等。3 3）具有敏感特性：）具有敏感特性：可做气敏元件，还可作
38、为高温燃料可做气敏元件，还可作为高温燃料电池固体电解隔膜、钢液测氧探头等。电池固体电解隔膜、钢液测氧探头等。三、二氧化钛三、二氧化钛 用于搪瓷、陶瓷釉料、色料及电子陶瓷材料。是合成一系列用于搪瓷、陶瓷釉料、色料及电子陶瓷材料。是合成一系列铁电和非铁电钛酸盐的主要原料。锐钛矿、板钛矿、金红石等三铁电和非铁电钛酸盐的主要原料。锐钛矿、板钛矿、金红石等三种。种。二氧化钛各种形态的性质二氧化钛各种形态的性质名名 称称晶晶 系系比比 重重（g/cg/cm m3 3）莫莫 氏氏硬硬 度度折折 射射 率率温温 度（度（）热膨胀热膨胀系数系数（10 10-6 6/K/K）介电常数介电常数（室温，（室温，1MH
39、z1MHz）n ng gn np p熔熔 融融转化为转化为金红石金红石锐钛锐钛矿矿板钛板钛矿矿金红金红石石四方四方斜方斜方四方四方3.93.93.93.94.04.04.24.24.34.35 56 65 56 66 62.552.552.702.702.902.902.492.492.582.582.612.61-18301830915915650650-4.74.78.28.214.514.522.922.97.17.19.29.231317878cc轴轴8989cc轴轴173173特种陶瓷领域，用做电容器陶瓷及半导体陶瓷的原料。特种陶瓷领域，用做电容器陶瓷及半导体陶瓷的原料。普通陶瓷领域
40、做坯料着色剂普通陶瓷领域做坯料着色剂象牙黄瓷。象牙黄瓷。在其他陶瓷原料中的在其他陶瓷原料中的i i2 2一般被视为有害杂质，在还原气一般被视为有害杂质，在还原气氛条件下呈现暗淡的土灰色。氛条件下呈现暗淡的土灰色。低温乳浊釉钛乳浊釉。低温乳浊釉钛乳浊釉。i i在陶瓷生产中的作用在陶瓷生产中的作用 氧化钛光催化材料氧化钛光催化材料v污水处理污水处理v空气净化器空气净化器v防雾及自清洁涂层防雾及自清洁涂层v抗菌材料抗菌材料v光催化分解水光催化分解水氧化钛防静电氧化钛防静电纺织瓷纺织瓷四、碳酸钡四、碳酸钡 对对CaCa，SrSr，BaBa的氧化物来说，一般都直接用它们的碳酸盐的氧化物来说，一般都直接用
41、它们的碳酸盐做原料（也有用草酸盐的）。有两个好处，做原料（也有用草酸盐的）。有两个好处，其一其一是碳酸盐是稳是碳酸盐是稳定的，不会和水起作用，易于贮存。定的，不会和水起作用，易于贮存。其二其二是碳酸盐加热时分解是碳酸盐加热时分解出的氧化物活性较大，利于化学反应。出的氧化物活性较大，利于化学反应。碳酸钡在电子陶瓷的生产中，它是合成碳酸钡在电子陶瓷的生产中，它是合成BaTiOBaTiO3 3铁电体的主铁电体的主要原料。要原料。有三种结晶形态，常温时属斜方晶系（有三种结晶形态，常温时属斜方晶系（），），a a5.3145.314，b=8.904b=8.904，c=6.430c=6.430。81181
42、1982982属六方晶系（属六方晶系（），），982982以上以上属四方晶系（属四方晶系（），比重），比重4.434.43，13601360分解。分解。五、碳化硅五、碳化硅 两种晶型。一种是两种晶型。一种是-SiC-SiC，属六方晶系，是高温稳定型；，属六方晶系，是高温稳定型；另一种是另一种是-SiC-SiC，属等轴晶系，是低温稳定型。，属等轴晶系，是低温稳定型。-SiC-SiC向向-SiC-SiC的转变开始于的转变开始于21002100或略低的温度，速度很慢；到或略低的温度，速度很慢；到24002400转变迅转变迅速。速。SiCSiC是共价键化合物。是共价键化合物。SiC SiC化学稳定性很
43、高。化学稳定性很高。纯纯SiCSiC是无色高阻的绝缘体，而掺杂的是无色高阻的绝缘体，而掺杂的SiCSiC就具有半导体性就具有半导体性质，且是负温度系数。质，且是负温度系数。SiC SiC高温强度大、抗蠕变、耐磨、热膨胀系数小、热稳定性高温强度大、抗蠕变、耐磨、热膨胀系数小、热稳定性好，耐腐蚀性优良，是良好的高温结构材料。好，耐腐蚀性优良，是良好的高温结构材料。SiCSiC陶瓷陶瓷 具具有有很很高高的的高高温温强强度度，在在14001400时时抗抗弯弯强强度度仍仍保保持持在在500500600MPa600MPa，工工作作温温度度可可达达17001700；有有很很好好的的热热稳稳定定性性、抗蠕变性
44、、耐磨性、耐蚀性，良好的导热性、耐辐射性。抗蠕变性、耐磨性、耐蚀性，良好的导热性、耐辐射性。制制作作火火箭箭尾尾喷喷管管喷喷嘴嘴、浇浇注注金金属属的的浇浇道道口口、轴轴承承、轴轴套套、密密封封阀阀片片、轧轧钢钢用用导导轮轮、内内燃燃机机器器件件、热热电电偶偶保保护护套套管管、炉炉管、核燃料包封材料等。管、核燃料包封材料等。SiCSiC颗颗粒粒在在磨磨料料）、耐耐火火材材料料和和化化工工等等领领域域也也得得到到了了广广泛泛应用。应用。六、氮化硅六、氮化硅 两种结晶形态：两种结晶形态：-Si-Si3 3N N4 4，呈针状结晶体；，呈针状结晶体；-Si-Si3 3N N4 4，呈，呈颗粒状结晶体。
45、两者均属六方晶系。颗粒状结晶体。两者均属六方晶系。-Si-Si3 3N N4 4在在1400140016001600下下加热，会转变成加热，会转变成-Si-Si3 3N N4 4。具有较高硬度，仅次于金刚石、立方氮化硼、碳化硼等。具有较高硬度，仅次于金刚石、立方氮化硼、碳化硼等。耐磨，具有自润滑性，可作为机械密封材料，但它的脆性较大。耐磨，具有自润滑性，可作为机械密封材料，但它的脆性较大。Si Si3 3N N4 4抗热震性优良，抗热震性优良，SiSi3 3N N4 4的化学稳定性很好。的化学稳定性很好。氮化硅具有优良的抗氧化性能。热导率较高，强度高。氮化硅具有优良的抗氧化性能。热导率较高，强
46、度高。在常压下，在常压下，Si Si3 3N N4 4没有熔点，而是于没有熔点，而是于18701870左右直接分解。左右直接分解。序号序号方法方法化学反应式化学反应式工艺要点工艺要点1 1硅的直接氮硅的直接氮化法（固化法（固-气）气）3Si+2N3Si+2N2 2SiSi3 3N N4 4硅粉中硅粉中Fe,OFe,O2 2,Ca,Ca等杂质等杂质2%,2%,加热温度加热温度1400,1400,并注意硅粉细度与氮气的并注意硅粉细度与氮气的纯度；纯度；1200120013001300时，时，-Si-Si3 3N N4 4含含量高量高2 2二氧化硅还二氧化硅还原法（固原法（固-气）气）3SiO3Si
47、O2 2+6C+2N+6C+2N2 2SiSi3 3N N4 4+6CO+6CO工艺操作较易，工艺操作较易，-Si-Si3 3N N4 4含量较高，含量较高，颗粒较细颗粒较细3 3热分解法热分解法(液液相界面反应相界面反应法法)3Si(NH)3Si(NH)2 2SiSi3 3N N4 4+2NH+2NH3 33Si(NH)3Si(NH)4 4SiSi3 3N N4 4+8NH+8NH3 3亚氨基硅亚氨基硅SiSi（NHNH）2 2和氨基硅和氨基硅Si(NHSi(NH2 2)4 4 是利用是利用SiClSiCl4 4在在00干燥的乙干燥的乙烷中与过量的无水氨气反应而成，烷中与过量的无水氨气反应而
48、成，NHNH4 4ClCl可真空加热，并在可真空加热，并在1200120013501350下于氨气中分解，也可用液氮多次洗下于氨气中分解，也可用液氮多次洗涤出去涤出去4 4气相合成法气相合成法(气气-气气)3SiCl3SiCl4 4+16NH+16NH3 3SiSi3 3N N4 4+12NH+12NH4 4ClCl3SiH3SiH4 4+4NH+4NH3 3SiSi3 3N N4 4+12H+12H2 21000100012001200下生成非晶下生成非晶SiSi3 3N N4 4，再热，再热处理而得高纯、超细处理而得高纯、超细-Si-Si3 3N N4 4粉末，粉末，但含有害的但含有害的C
49、lCl-离子离子SiSi3 3N N4 4粉末的制备方法粉末的制备方法 SiSi3 3N N4 4陶瓷陶瓷 氮氮化化硅硅陶陶瓷瓷具具有有很很高高的的硬硬度度，摩摩擦擦系系数数小小，耐耐磨磨性性好好，抗抗热热振振性性大大大大高高于于其其它它陶陶瓷瓷。它它具具有有优优良良的的化化学学稳稳定定性性，能能耐耐除除氢氢氟氟酸酸、氢氢氧氧化化钠钠外外的的其其他他酸酸和和碱碱性性溶溶液液的的腐腐蚀蚀，以以及及抗熔融金属的侵蚀。它还具有优良的绝缘性能。抗熔融金属的侵蚀。它还具有优良的绝缘性能。用用于于制制造造切切削削刀刀具具、高高温温轴轴承承、泵泵密密封封环环、热热电电偶偶保保护护套、缸套、陶瓷发动机、活塞顶、电磁泵管道和阀门等。套、缸套、陶瓷发动机、活塞顶、电磁泵管道和阀门等。