矿物萤石的化学式为CaF2,其矿物特征外观为白色、红色、蓝色、绿或紫色等的透明体;天然萤石矿中含有一些杂质,如二氧化硅、碳酸钙、氧化铁等。萤石硬度较小,烧成熔点为1230℃左右。
萤石是强烈的熔剂原料,它能够降低釉的熔融温度和高温粘度,提高釉面的光泽度。在陶瓷墙地砖中萤石也是常用乳浊剂之一。在烧成中萤石中的氟在高温中能与铁发生反应,生成FeF3挥发,另一部分可与铁生成透明无色的NaFeF6,所以萤石能够提高釉的白度。在建陶产品中,萤石正在成为重要的釉料原料之一。
2、硅灰石
硅灰石的化学式为CaO•SiO2,其理论化学组成为:CaO48.25wt%,SiO251.75wt%。天然硅灰石矿物中还含有Fe2O3、Al2O3、MgO、MnO2及K2O、Na2O等杂质。我国湖北、福建、吉林、辽宁、江西等地均出产硅灰石原料,其化学组成为:SiO246.30wt%~50.27wt%,Al2O34lwt%~0.82wt%,TiO20.01wt%,CaO3.l5wt%~47.97wt%,MgO1.00wt%~1.95wt%,K2O0.08wt%,Na2O 0.01wt%,烧失为1.58wt%~7.57wt%。
硅灰石矿物原料外观—般为白色或乳白色、灰白色,呈纤维状、块状或柱状。其硬度为4.5~5,熔点为1540℃左右。
硅灰石在陶瓷工业中的应用有许多特点,主要表现如下。
(1)由于硅灰石不含有机物、吸附水与结构水,在烧成中受热分解时不放出气体,干燥收缩与烧成收缩小,膨胀系数较小且变化均匀。由于上述优点,硅灰石很适用于低温快烧陶瓷坯料。
(2)硅灰石的引入可以降低坯体烧结温度,节约能源与缩短烧成时间。目前以硅灰石为主要熔剂的硅灰石低温瓷已研制成功。此外在釉面砖中也有使用。
(3)硅灰石可以代替方解石与部分石英配制釉料,并且可以减少烧成制品中的釉泡与针孔。
(4)硅灰石陶瓷制品的机械强度较高,而且后期吸湿膨胀系数小,产品经久耐用。
(5)硅灰石坯体的烧成范围窄,这是它的不足之处,在应用于釉面砖坯料时,烧成温度不宜过高。加入Al2O3、ZrO2、SiO2或钡锆硅酸盐时,可以提高坯体烧成中液相的粘度,扩大烧成范围。
3、透辉石(CaMgSi2O6)
透辉石实际上是钙镁的复合硅酸盐,其理论化学组成为:Ca025.9Wt%,Mg018.5wt%,SiO255.6wt%,熔融温度为1319℃,体积密度为3.3g/cm3,硬度为6~7。透辉石矿石常呈现灰、黄、浅绿到深绿色。杂质矿物中常有钙铁辉石[caFe(Si2O6)]。所以,透辉石矿石中Fe2O3含量较高,品位较好,质量较纯的矿石中Fe2O3<l%,一般透辉石含铁量在l%以上。
在陶瓷工业中,透辉石的工艺性能与硅灰石相似,都可以应用于陶瓷坯、釉中。透辉石质釉面砖坯料烧成温度为980~1020℃,比硅灰石坯体烧成温度低100℃左右。所以透辉石更是一种优质的低温快烧原料。
我国透辉石资源丰富,如东北的吉林和黑龙江省发现的透辉石矿是世界罕见的。此外,湖北与湖南也有产出。吉林透辉石的化学组成为: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、含锂矿物
氧化锂(Li2O)是一种强助溶剂。它的熔融温度低,可应用于陶瓷的坯、釉中。在陶瓷产品中,氧化锂可以降低膨胀系数,增加釉面的耐磨性,提高釉的机械强度和耐化学腐蚀性,同时能够提高釉的高温流动性,减少釉面针孔缺陷,增加釉面的光泽。所以含锂矿物因其中含有的氧化锂而成为陶瓷业重要的熔剂原料。
现在常用的含锂矿物有锂云母、锂辉石、磷铝石、透锂长石等。其理论化学式为:锂云母LiF•KF•Al2O3•3SiO2;锂辉石Li2O•Al2O3•4SiO2;磷铝石Li•AlF•PO4;透锂石Li2O•Al2O3•8SiO2。
我国含锂矿物的主要产地有江西宜春锂云母,新疆锂辉石等。其中宜春锂云母化学组成为:Si0252.14wt%,Al2O324.51wt%,Fe2O30.51wt%,Ti020.04wt%,CaO0.3lwt%,MgO微量,K2O12.13wt%,Na2O1.26wt%,Li2O3.58wt%,烧失为5.9wt%。
目前,日用陶瓷、建筑陶瓷部分产品中使用有含锂矿物熔剂原料,尤其是耐热烹调陶瓷如耐热砂锅产品中使用锂矿物改善其耐热性能,经济效益很好。
5、岩浆岩类熔剂
这类熔剂原料包括有霞石正长岩、花岗岩、班岩、珍珠岩、长英岩、辉绿岩、斜长石等。
霞石正长岩中含有霞石(K2O•3Na2O•4Al2O3•8SiO2)、钾长石、钠长石及少量角闪石、云母、菱镁矿等,是强熔剂原料。霞石正长岩在陶瓷坯体中能明显降低烧结温度,扩大烧结范围,降低烧成收缩;在釉中能降低膨胀系数,减少釉裂其它岩浆岩原料都可以利用,特别是在建筑陶瓷上烧应用,既能降低产品成本,又能适应低温快烧的工艺要求。
6、矿渣熔剂原料工业矿渣主要用于建筑陶瓷产品的坯料,也可用于陶瓷色釉料。某些工业矿渣中往往含有较小的熔剂氧化物,烧失量小,收缩不大。因此,工业矿渣特别适用于低温快烧的墙地砖坯料。常用的有磷矿渣、高炉矿渣,萤石矿渣等。
(1)磷矿渣含有SiO2、Al203、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、P2O5、SO3等化学成分,其主要成分为Si0240wt%左右,Ca040wt%左右。其化学组成与硅灰石相似,主要矿物组成为非晶质假硅灰石。
在磷矿渣中经常混有碳,并含有水溶性碱,所以在使用前,最好在1100℃以上煅烧一下。由于磷矿渣与硅灰石性质相似,所以是釉面砖的理想原料,可以适应高温快烧工艺,也可以用作色釉原料,但要求其中含Fe、Ti等着色氧化物愈少愈好。
(2)高炉矿渣:冶金高炉矿渣中的主要成份为CaO、MgO、Si02、Al2O3。主要矿物组成为钙、镁硅酸盐,一般矿物为钙铝硅酸盐和钙镁硅酸盐。
钙铝硅酸盐有:钙黄长石(2CaO•Al2O3•SiO2)、钙长石(Ca0•Al2O3•2Si02)。
钙镁硅酸盐有:镁黄长石(MgO•2CaO•2SiO2)、镁硅钙石(Mg0•3Ca0•2SiO2)、二钙硅酸盐(2Ca0•SiO2)、硅钙石(3Ca0•Si02)、硅灰石(Ca0•SiO2)。
矿渣有许多种形态,如粒状矿渣、粉碎矿渣、膨胀矿渣、矿棉渣等。在陶瓷制品中一般仅使用粒状及粉碎矿渣。高炉矿渣最大的特点是不含有游离氧化物,其次是化学成份较稳定,成本低,来源很丰富,完全可以用作陶瓷墙地砖坯料。
除了以上矿渣外,萤石矿渣化学组成与硅灰石极为相似,因而可以用作墙地砖坯料。此外废玻璃中以无色平板玻璃较好(含Fe203少)。废平板玻璃是制造陶瓷结晶釉的主要熔剂原料。在化学仪器废玻璃中,由于含有B203,用于陶瓷釉料中可降低熔融温度和膨胀系数,提高制品的热稳定性。矿渣熔剂原料的使用,对于治理环境污染、变废为宝、降低产品成本具有很高的社会价值,今后应大力推广。
7磷酸盐类熔剂原料
陶瓷工业中常用的磷酸盐原料主要有动物骨灰和磷灰石。动物骨灰主要成份为Ca3(PO4)2,还有少量的CaCO3、Mg3-(PO4)2、CaF2等。猪骨的化学成份为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、猪、羊等动物残骨经煅烧获得。煅烧前应煮沸或采用蒸汽脱脂洗净,煅烧温度在900~1300℃之间,煅烧时一定须通风良好,受热均匀,防止骨灰碳化发黑。经煅烧、球磨、洗涤、除铁等,加工好的骨灰为白色粉末,其熔点为1700℃。有迹象表明动物骨灰在陶瓷中用量越来越多。骨灰可以用作助熔剂,同时还具有乳浊作用。在釉中加入适量的骨灰可提高釉面光泽度;作为乳浊剂时能够使釉不透明。在陶瓷铁红釉中,骨灰是重要的原料之一。骨灰是高级瓷器品种——骨质瓷的重要原料,在坯料中引入50%左右的骨灰,与长石、石英、高岭土配制成骨质瓷,具有良好的半透明性、装饰性亦很强。不过骨质瓷烧成温度范围较窄,约在5~10℃之内。若温度过高将会导致变形、热性能及耐化学腐蚀性变差等缺陷。过去生产骨质瓷使用的主要是牛骨灰,因为它含铁量低。由于原料精制技术的提高,类似猪骨骨灰亦可采用,近年来国外也有制备磷酸钙化工原料取代动物骨灰的。
磷灰石主要化学成份为磷酸钙。天然矿物有氟磷灰石及氯磷灰石两种,通常以氯磷灰石较多,两种矿石均可形成固熔体。优质磷灰石还可用于制作骨质瓷,也可用于釉料中,但用量亦少。用于建筑卫生陶瓷釉料中时,可代替长石。
总之,特殊陶瓷溶剂原料在使用时,应根据具体情况灵活选用。同属熔剂原料,但它们发挥的作用却不一样,尤其在当前提倡低温快烧工艺,降低生产成本、增加企业效益过程中,特殊熔剂原料将会发挥更大的作用.瓷砖之家-专业提供瓷砖,陶瓷,瓷砖信息,瓷砖资讯和瓷砖新闻的专业瓷砖网站,瓷砖O2O线上线下相结合的瓷砖网上购物商城,敬请登陆瓷砖之家http://cizhuan.jc68.com/