无机非金属材料课件第一章 第一节 天然矿物原料 2.pptVIP

重点内容 粘土（clay）是自然界中硅酸盐岩石经长期风化作用而形成的疏松状或胶状密实的块状矿物，是多种微细矿物和杂质的混合体。 石英 石英有低温和高温两种。 常见的工业用石英是低温 石英（三方晶系），常压 下573℃转变为高温型 （六方晶系）。 此转变仅是原子的位 置和键角的适当调整，为 位移式转变；但已有较大 的体积变化（0.8%）。 B. 方石英 是晶质石英的一种变 体，超过1200℃保温，就 会变成方石英。 此为重构转化，在转变 过程中需结合键断裂才能 形成新的结构。 转变时比容很大，因 此在陶瓷中的作用也很大。 C. 磷石英 也是晶质石英的一种变体。 高于100℃有两个折点，也是 晶型转化的标志。 重点内容 石英类原料的种类 石英类原料的化学组成 石英的晶型、多晶转变特点及其对生产的影响。 石英晶型转变结构图 思考题 1. 石英晶型转变的特点及对陶瓷生产的影响。 * 第一节 天然矿物原料 * 第二节 化工原料及人工合成原料 天然矿物原料 粘土类 长石类 石英类 钙质类 其他矿物类 无机非金属材料原料据获得方式分为： 天然矿物原料、化工原料、合成原料。 （1）可塑性 （2）结合性 （3）离子交换性 （4）触变性 （5）收缩 （6）烧结性及耐火度 二、石英类原料 石英是一种结晶状SiO2的天然矿物，地球上到处可见，存在的形态很多，以原生态存在的有水晶、脉石英、玛瑙，以次生态存在的有砂岩、粉砂、燧石。 二氧化硅（SiO2）在地壳中的丰度约为60％。由于经历的地质作用及成矿条件不同，石英呈现多种状态，并有不同的纯度。 1.类型 石英矿物 水晶－结晶良好的 石英 水晶－结晶良好的石英 石英种类 在陶瓷、玻璃、耐火材料生产中采用 水晶 脉石英 砂岩 石英岩 石英砂 硅藻土 隧石 外观：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。 硬度：莫氏硬度为7。 密度：晶型不同密度不同，变动范围2.22-2.65。 化学组成：主成分SiO2，常含有少量杂质成分，如Al2O3、Fe2O3、 CaO、MgO、TiO2等 ——杂质矿物引入 化学稳定性：具有强耐酸侵蚀力（除HF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 与玻璃态物质。 熔融温度范围：1400～1770?C，由SiO2的形态和杂质含量决定。 2.石英的性质 3.SiO2多晶转变 常压下有七种结晶态和一种玻璃态，一定条件下相互转 化；按比容和结构差异可将它们划分为三大类：石英、方 石英、磷石英。 自然界中石英大部分以?-石英存在，很少以鳞石英或方石 英的介稳状态存在。 比容：单位质量的物质所占有的容积称为比容， 其数值是密度的倒数。 高、低温晶型转变温度为270℃--位移型转化 1 ?-石英 ?-石英 ±0.82% 573℃ 熔融态石英 ?-方石英 ?-磷石英 870℃ 1713℃ 1470℃ ±16% ±4.7% ?-磷石英 ?-磷石英 163℃ ±0.2% ±0.2% 117℃ ?-方石英 ±2.8% 180~270℃ 石英玻璃 急冷 石英的理论晶型转变 高温型的缓慢转化（横向转化或一级转化） ——重建式转变（涉及键的破裂和重建） 低温型的快速转化（纵向转化或二级转变） ——位移式转变（只是键长和键角的调整） SiO2多晶转变的特点 （1）高温型的缓慢转化（横向转化或一级转化） 由表面向内部逐步进行，结构变化。虽体积变化大，但由于其转化速度慢，转化时间很长，且在高温下有液相存在，对坯体影响不大。 （2）低温型的快速转化（纵向转化或二级转变） 由表及里瞬间同时转化，结构不发生特殊变化；虽体积变化小，但转化速度快，瞬间完成，体积效应大，无液相，对坯体影响大，必须严格控制。 SiO2晶型转化与生产应用 石英预烧，利于粉碎：1000 ?C煅烧 ? 急冷 ? 变松， 利用石英573 ?C晶型转化时的体积变化效应。 炻器、建材、彩釉砖，尽量减少石英用量，或使石英颗 粒尽量细，以适应快速烧成的特点。 陶瓷生产过程中必须注意升降温速度的问题：在制品烧 成和冷却时，处于晶型转化的温度阶段，应适当控制升 温与冷却速度，以保证制品不开裂。 釉料中,SiO2是玻璃质的主要成分，提