3)3原料-天然原料.ppt
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1、无机材料工程无机材料工程(天然矿物原料)(天然矿物原料)(天然矿物原料)(天然矿物原料)主讲人:封鉴秋主讲人:封鉴秋主讲人:封鉴秋主讲人:封鉴秋3.无机材料工业常用原料无机材料工业常用原料3.1天然矿物原料天然矿物原料3.1.4钙质原料钙质原料钙质原料是制造硅酸盐水泥、石灰、耐火材料的主要原料,也是陶瓷、玻璃等引入CaO成分的矿物质。常见钙质原料的种类、基本性质和典型用途见表2.1。表2.1常见钙质原料的种类、基本性质和典型用途石灰石石灰石石灰石是石灰岩的俗称,它是由方解石组成的一种碳酸盐的沉积岩.大理石是经过变质作用再结晶、外观呈现颗粒状的石灰岩。石灰岩按矿床类型可分为纯石灰岩和含白云质石灰
2、岩。石灰石主要用于作为水泥工业中的石灰质原料。石灰石一般在700左右开始分解,800分解剧烈,930950分解完毕。反应式为CaCO3CaO+CO2生石灰经加水消化即成为消石灰,在耐火材料工业中,消石灰用做生产硅砖的矿化剂和提取海水氢氧化镁的沉淀剂。汉白玉蓝田玉汉白玉蓝田玉阿富汗玉-白菜阿富汗玉阿富汗玉白云石(白云石(MgCO3.CaCO3)中国白云石矿产资源遍布各省,其中尤以辽宁大石桥、海城一带出产最多。与白云石共生的矿物主要是方解石、菱镁矿,因而经常按白云石的CaO/MgO比值进行分类。在中国辽宁大石桥有大型镁质白云石矿,已探明的储量达1.4亿吨。白云石、方解石、菱镁矿。用冷稀盐酸检验:菱
3、镁矿不溶解不发泡,白云石缓慢发泡和溶解,方解石发泡并溶解。表2.3白云石原料的化学成分白云石的加热分解分两个阶段进行,790左右白云石中的MgCO3先行分解;940左右CaCO3和残存的MgCO3分解。3.2粘土类原料粘土类原料(铝硅酸盐类原料铝硅酸盐类原料)粘土是一种含水铝硅酸盐矿物,是由地壳中含长石类岩石经过长期风化和地质作用而生成的.传统陶瓷坯料中粘土类原料总量可达4070%。粘土也是水泥生产的主要原料之一,1吨水泥熟料需要0.2-0.3吨粘土类原料。质纯的高岭土可生产粘土质耐火材料。粘土是多种微细的矿物的混合体。有白色、灰色、黄色、黑色、红色等多种;有的粘土柔软,有的则成石块状;一般来
4、说,粘土应具有以下四个基本特征:组成粘土的矿物颗粒很细小,主要由直径2m的粘粒组成。一切粘土均含大量的粘土矿物。具有独特的物理化学和工艺性质,如可塑性、粘结性、稀释性、烧结性、耐火性及吸水膨胀性等.粘土固结以后,可形成泥岩、页岩、泥板岩等半硬质岩石。3.1.1粘土的成因与分类粘土的成因与分类粘土主要是由铝硅酸盐类岩石(火成的、变质的、沉积的)如长石、云母等经过长期风化而成。钾长石的风化主反应为:K2OAl2O36SiO2+2H2O+CO2Al2O32SiO22H2O+4SiO2+K2CO3K2CO3是可溶盐会被雨水冲走,余下的主要是高岭石和石英。一次粘土-母岩(生成粘土的原始矿物)风化后残留在
5、原地所形成的粘土称为一次粘土(也称为原生粘土)。杂质较少,颗粒较粗,可塑性相对较差,烧结温度较高.二次粘土-母岩风化后,受水力,风力的作用,被搬运到其它地方沉积下来,由此而形成的粘土称为二次粘土(或次生粘土、沉积粘土)。3.1.1.1粘土的组成粘土的组成(1)粘土的化学组成粘土的化学组成主要是SiO2、Al2O3,主要来源于粘土矿物。分析项目为SiO2、Al2O3、Fe2O3、TiO2、CaO、MgO、K2O、Na2O及烧失量九项;粘土的化学组成在一定程度上反映其工艺性能。SiO2含量多,游离石英多时,可塑性低,但收缩小。若含有一定量的K2O、Na2O,则烧结温度较低。Al2O3含量高说明难以
6、烧结,若同时K2O、Na2O等碱性氧化物含量又低,则说明该粘土为耐火粘土。Fe2O3和TiO2影响陶瓷产品烧后的颜色,呈浅黄或浅灰;钙和镁的化合物会降低粘土的耐火度,缩小烧结范围。有机物质多,吸水性强的粘土其可塑性高,干燥强度大,但收缩也较大。(2)粘土的矿物组成粘土的矿物组成粘土矿物组成包括粘土矿物和杂质矿物两部分。粘土矿物粘土矿物高岭石类(Al2O32SiO22H2O)这一类有高岭石、珍珠陶土、迪开石与多水高岭石。主要由高岭石构成的粘土称为高岭土。蒙脱石(微晶高岭石)类(Al2O34SiO22H2OnH2O)主要由蒙脱石构成的粘土称为膨润土。水云母(伊利石)类(白云母K2O3Al2O36S
7、iO22H2O)有水白云母、水云母,绢云母等。由它们构成的粘土称为水云母质粘土或绢云母质粘土,如我国江西、安徽等省所产瓷石即属此类。叶蜡石类(Al2O34SiO2H2O)叶蜡石因某些性质近于粘土而划归粘土之列。叶蜡石脱水平缓,脱水温度范围宽,而且脱水时略微膨胀,适合于配制快速烧成坯体。我国著名的叶蜡石矿有福建的寿山石,浙江的青田、昌化、温州等叶蜡石等。杂质矿物杂质矿物石英:(SiO2)常呈游离的砂粒状存在,颗粒较大。铁质矿物有褐铁矿(Fe2O3nH2O),赤铁矿(Fe2O3),黄铁矿(FeS2),菱铁矿(FeCO3),磁铁矿(Fe3O4)等。铁质矿物影响陶瓷烧后色泽、制品的介电性能、化学稳定性
8、等。碳酸盐及硫酸盐有方解石(CaCO3)、菱镁矿(MgCO3)、石膏(CaSO42H2O)、明矾石(K2SO4Al2(SO4)36H2O)及可溶性硫酸盐K2SO4,Na2SO4等。含碱矿物主要是长石类,云母类矿物,它们的熔剂作用强烈,会大大降低烧成温度。3.1.1.2几种典型粘土几种典型粘土(1)高岭土高岭土高岭土一词源于我国景德镇附近的高岭村。国际上把这类制瓷的粘土称为高岭土。高岭土的主要矿物是高岭石。其化学通式为:Al2O32SiO22H2O;如我国著名的景德镇星子高岭土,苏州高岭土,湖南界牌高岭土,四川叙永多水高岭土等。景德镇浮梁县高岭村景德镇浮梁县高岭村高岭村的香樟树(2)膨润土膨润土
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