范文一:(DOC) 霞石正长岩在陶瓷釉料中的应用
霞石正长岩在陶瓷釉料中的应用
第29卷第3期
2006年6月
山东陶瓷
SHANDoNGCERAMICS
Vo1.29NO.3
Jun.2006
?
经验交流?文章编号:1005—0639(2006)03—0037—02
霞石正长岩在陶瓷釉料中的应用
金艳,周玉所.
(1.北京市建材工业学校,北京102403.2.北京市大华陶瓷厂,北京100053)
摘要霞石正长岩,在自然界中大量存在,由于其碱金属含量大,可以在釉料中代替长石使用.
本文利用四川的霞石正长岩通过大量试得到了一种对坯体适应性强,对烧成气氛不敏感的高光泽透
明釉.在此釉料中加入特殊着色剂可产生小油滴斑.
关键词霞石正长岩;釉料;油滴斑
中图分类号:TQ174.614文献标识码:B
上日lJ吾
在传统的釉料生产中大量采用长石,由于长
石的矿源日渐减少,价格日见上扬,所以有必要开
发新矿源代替长石来生产釉料.由于霞石正长岩
烧结温度低,烧结范围较长石宽,且比长石易熔
,高温粘度大不易造成流釉,是长石的理想代用
品.(霞石正长岩缺点是必须选矿除去铁质矿物)
霞石正长岩,除含有霞石矿物外,还含有微斜长
石,钠长石,云母及少量其它矿物.
2物理性质
晶体为六方短柱状和厚板状:通常呈粒状集
合体及致密块状.颜色为无色,灰白.玻璃光泽.
有一种脂肪光泽的变种,颜色除灰,白色外,往往
成淡黄,浅红至砖红,称为脂光石.霞石的柱面
解理和底轴面解理均不完全.硬度5,6,比重
2.58,2.64g/cm..遇盐酸分解,析出胶状二氧
化硅.
表1
3产状
霞石正长岩产于富含氧化钠而缺少二氧化硅
的碱性岩中,是一种标准的岩浆矿物.它是二氧
化硅不饱和矿物,因此在同一岩石中,霞石与石英
不可能同时出现.
4釉料的制备工艺
4.1釉用原料的化学组成及配方组成
釉用原料的化学组成见表1(重量百分比).
釉料配方:霞石正长岩28.609/6高岭土
9.559/6硅灰石8.10氧化锌12石英
41.15
釉式:
0.054K2O
0.186Na,O
0.364CaO
0.011MgO
0.385ZnO
釉料的化学组成(wt%)
SiOzAleOaK2ONazOCaOMgOZnOTiOzFe2Oa
霞石正长岩42.0031.005.00
高岭土55.914O,231,49
硅灰石56.923.26
氧化锌
石英98.700.76
5.00
0.08
收稿日期:2006—03—15
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42
80
70
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08
40
30
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38山东陶瓷第29卷
4.2釉料过程及工艺参数
4.2.1釉料加工工艺及参数
按釉料配方准确称取各原料,于小型球磨机
球磨18,24h(料:球:水=1:2:0.8),测细度合格
后放人储釉桶中陈腐,具体陈腐时间视天气情况
而定.工艺参数如下:
pH一7,比重1.55,1.60g/cm.,细度万孔筛
筛余小于0.059/6.
4.2.2施釉工艺及参数
取欲施釉的干燥坯体,置于喷釉操作转盘上,
进行均匀喷釉.工艺参数如下:
气泵压力0.2,0.4MPa,喷枪距离坯体
20cm左右,转盘转速60r/min,釉层厚度0.3,
0.5mm.
4.2.3干燥工艺及工艺参数
将喷釉完好无损的半成品放人温度为1O0,
1O5?的干燥室中,烘干至水分含量小于1.
4.2.4釉料烧成工艺过程及参数
将烘干的半成品检验合格后装入窑炉中,装
炉过程中应注意窑位,产品大小搭配,产品不要阻
挡火焰的流动.具体的烧成工艺如下:
室温,200?lh
200?,400?
400?,800?
800?,1000?
1000?,1100?
1100?,1160?
l16O?
1h
2h
3h
2h
1h
1h
5探讨与分析
四川产霞石正长岩产量大,质量稳定是理想的
长石代用品.由于霞石正长岩对于二氧化硅是不
饱和的,釉料中的石英能很快的同它起反应,能够
防止由残存石英的a,p变态引起的膨胀,所以有克
服釉裂的功能,其富含氧化铝,比长石易熔.可以
提高釉的抗热冲击性和釉料的强度.此种透明釉
中加入少量的氧化铁,氧化锰,氧化钴,氧化铬施在
紫砂质或较黑的坯体上能得到一种很好的曜变釉.
6结论
用霞石正长岩代替长石得到了对坯体适应性
强,釉烧范围宽,熔融良好,性能稳定对窑炉气
氛适应性强的一种透明釉.加入少量特殊添加剂
可以仿制宋代名贵曜变釉.
?
会议消息?
2006年建筑卫生陶瓷行业学市信?交流会
征文嗣知’
人才,科技,品牌战略是推进我国建筑卫生工业强大和形成世界制造中心的关键,致力于
科技进步和创新是全行业的科技工作者和企业家的共同使命.为促进建筑卫生陶瓷专业交流
学术思想,科技成果,行业信息,经营管理及创新经验,研讨行业的共性,关键性,前瞻性问题及
发展思路,经研究决定于2006年9月在山东潍坊召开建筑卫生陶瓷专业第五届委员会暨全国
建筑卫生陶瓷行业学术信息交流会,敬请广大业内人士积极投稿,参加行业盛会.萤将征文事
项通知如下:
征文范围:建筑卫生陶瓷及相关领域科研生产,设计开发的新技术成果;经营管理及品牌建设
的经验与体会;行业发展思路与见解;国内外发展动态与信息等.
未在报刊发表过的论文;近2年已发表的具有较高交流价值的论文.
提交文稿一份,注明学会征文及发表与否,附作者简介和详细通讯地址,电话,于2006年
7月30日前寄给联系人(有条件请提供文稿电子版).
入选论文将编入《陶瓷》论文集(特刊),邀请作者参加学术研讨会,经专家评奖,发给证书
和奖金.
投稿联系:地址:712000陕西成阳市渭阳西路35号《陶瓷》杂志社联系人:张世平
电话:0910—35757298136262传真:0910—3570578
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范文二:霞石正长岩在陶瓷釉料中的应用
?经验交流 ?( ) 文章编号 : 1005 - 0639 200603 - 0037 - 02
霞石正长岩在陶瓷釉料中的应用 1 金艳,周玉所2
() 1 . 北京市建材工业学校 ,北京 102403 2 . 北京市大华陶瓷厂 ,北京 100053
摘 要 霞石正长岩 ,在自然界中大量存在 ,由于其碱金属含量大 ,可以在釉料中代替长石使用 。 本文利用四川的霞石正长岩通过大量试验得到了一种对坯体适应性强 ,对烧成气氛不敏感的高光泽透 明釉 。在此釉料中加入特殊着色剂可产生小油滴斑 。
关键词 霞石正长岩 ;釉料 ;油滴斑
+ 中图分类号 : TQ174 . 6 14 文献标识码 :B
1 前言 3 产状
在传统的釉料生产中大量采用长石 ,由于长 霞石正长岩产于富含氧化钠而缺少二氧化硅 石的矿源日渐减少 ,价格日见上扬 ,所以有必要开 ,是一种标准的岩浆矿物 。它是二氧 的碱性岩中
发新矿源代替长石来生产釉料 。由于霞石正长岩 化硅不饱和矿物 ,因此在同一岩石中 ,霞石与石英 烧结温度低 、烧结范围较长石宽 ,且比长石易熔 、 不可能同时出现 。
高温粘度大不易造成流釉 ,是长石的理想代用品 。4 釉料的制备工艺 () 霞石正长岩缺点是必须选矿除去铁质矿物霞石
4 . 1 釉用原料的化学组成及配方组成 釉用原料正长岩 ,除含有霞石矿物外 ,还含有微斜长石 、钠
) (的化学组成见表 1 重量百分比。 釉料 配 长石 、云母及少量其它矿物 。 方 : 霞 石 正 长 岩 28 . 60 % 高 岭 土 2 物理性质 9 . 55 % 硅 灰 石 8 . 10 % 氧 化 锌 12 % 石 英
41 . 15 % 晶体为六方短柱状和厚板状 。通常呈粒状集
釉式 :合体及致密块状 。颜色为无色 、灰白 。玻璃光泽 。
0 . 054 KO2 有一种脂肪光泽的变种 ,颜色除灰 、白色外 ,往往
成淡黄 、浅红至砖红 、称为脂光石 。霞石的柱面解 0 . 186Na2 O 0 . 340Al2 O3 2 . 784 SiO2 理和底轴面解理均不完全 。硬度 5,6 ,比重2 . 580 . 364 CaO
3 0 . 002 TiO2 0 . 008 Fe2 O3 ,2 . 64g/ c m。遇盐酸分解 ,析出胶状二氧化硅 。0 . 011 M gO
0 . 385 ZnO
( )表 1 釉料的化学组成 wt %
SiOAl OKONa OTiOFeOCaO MgO ZnO 2 2 3 2 2 2 2 3
42 . 00 31 . 00 5 . 00 1 . 50 5 . 00 0 . 40 0 . 37 霞石正长岩 高岭土 55 . 91 40 . 23 0 . 08 0 . 25 1 . 37 1 . 49 0 . 13 0 . 54 硅灰石 56 . 92 3 . 26 36 . 99 0 . 32 2 . 36
氧化锌 > 98 . 0
石英 98 . 70 0 . 76 0 . 23 0 . 02
收稿日期 : 2006 03 15
山东陶瓷 第 29 卷 38
4 . 2 釉料过程及工艺参数?,400 ? 1 h 200
400 ?,800 ?2 h 4 . 2 . 1 釉料加工工艺及参数 按釉料配方准确称
800 ?,1000 ?3 h 取各原料 ,于小型球磨机
() 1000 ?,1100 ?球磨 18,24 h 料 :球 :水 = 1 : 2 : 0 . 8,测细度合格2 h
1100 ?,1160 ?1 h 后放入储釉桶中陈腐 ,具体陈腐时间视天气情况
1160 ?而定 。工艺参数如下 : 1 h
3 p H = 7 ,比重 1 . 55,1 . 60g/ cm,细度万孔筛 探讨与分析 5 筛余小于 0 . 05 % 。
四川产霞石正长岩产量大 ,质量稳定是理想的 4 . 2 . 2 施釉工艺及参数
取欲施釉的干燥坯体 ,置于喷釉操作转盘上 ,长石代用品 。由于霞石正长岩对于二氧化硅是不
饱和的 ,釉料中的石英能很快的同它起反应 ,能够 进行均匀喷釉 。工艺参数如下 :αβ防止由残存石英的、变态引起的膨胀 ,所以有克 气泵 压 力 0 . 2 , 0 . 4M Pa , 喷 枪 距 离 坯 体服釉裂的功能 ,其富含氧化铝 ,比长石易熔 。可以 20cm 左右 , 转盘 转速 60r/ mi n , 釉 层厚 度 0 . 3 ,提高釉的抗热冲击性和釉料的强度 。此种透明釉
0 . 5 mm 。中加入少量的氧化铁 、氧化锰 、氧化钴 、氧化铬施在
紫砂质或较黑的坯体上能得到一种很好的曜变釉 。 4 . 2 . 3 干燥工艺及工艺参数 将喷釉完好无损的
半成品放入温度为 100,
105 ?的干燥室中 ,烘干至水分含量小于 1 % 。6 结论 4 . 2 . 4 釉料烧成工艺过程及参数 将烘干的半成
用霞石正长岩代替长石得到了对坯体适应性 品检验合格后装入窑炉中 ,装
炉过程中应注意窑位 、产品大小搭配 、产品不要阻 强 、釉烧范围宽 、熔融良好 、性能稳定对窑炉气氛
挡火焰的流动 。具体的烧成工艺如下 : 适应性强的一种透明釉 。加入少量特殊添加剂可
以仿制宋代名贵曜变釉 。 1 h 室温,200 ?
?会议消息 ?
2006 年建筑卫生陶瓷行业学术信息交流会
征 文 通 知
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征文范围 :建筑卫生陶瓷及相关领域科研生产 、设计开发的新技术成果 ; 经营管理及品牌建设
的经验与体会 ;行业发展思路与见解 ;国内外发展动态与信息等 。
未在报刊发表过的论文 ;近 2 年已发表的具有较高交流价值的论文 。
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() 7 月 30 日前寄给联系人 有条件请提供文稿电子版。
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范文三:霞石的成矿及在陶瓷工业中的应用
JOURNAL OF SICHUAN INSTITUTE OF
LIGHT INDUSTRY AND CHEMICAL TECHNOLOGY2003 年 9 月Sep.2003
文章编号:1008-438X(2003)03-0072-04
霞石的成矿及在陶瓷工业中的应用
邓建国
(自贡高等专科学校,四川 自贡 643000)
摘 要:霞石为典型的碱性矿物,主要生成于碱性岩及其伟晶岩中。具有熔剂效应强而能提高熔融效果,能扩大烧结范围,提高化学稳定性和机械强度的性能。霞石矿在玻化抛光砖的配方 应用中取得成功。
关键词:霞石;玻化砖
中图分类号:TQ174文献标识码:A
前 言
近几年随着国内建筑装饰陶瓷市场的发展,中高档的陶瓷玻化抛光砖产品的需求日益增加,给我国陶瓷工业的发展提供了一个良好的机遇。如何提高陶瓷产品质量,使其上档次、上等级, 满足人民生活水平的需要;如何降低能源消耗,降低生产成本,让生产企业在激烈的市场竞争中 立于不败之地,并赶上国外先进水平。积极采用新原料、新技术,无疑是可行的方法之一。
在陶瓷工业和玻璃工业中由于都大量使用长石作为助熔剂原料,而长石的矿源有限。霞石相 对于长石具有独特的低温熔融性。因此,霞石矿物作为陶瓷原料,在国外早已进行了卓有成效的 研究,以广泛应用于生产。在加拿大、前苏联、巴西、挪威、美国等国普遍引入霞石矿作为陶瓷
的熔剂原料。
天然霞石是以不规则的颗粒状或晶体存在于岩石里,成矿条件各不相同,化学成分含量各有 差异,因此开采出来的霞石矿床富矿较少。为使加工处理的霞石矿能够更加合理的运用,本文就
霞石的成矿及其在陶瓷中的作用机理和玻化抛光砖中的应用进行分析研究。
1霞石矿物的成因及产状
1.1 霞石的物理化学性质
霞石(Na,K)[AlSiO],AlO23%左右,SiO含量 40%,72%之间,KO+NaO 含量 14%,20%, 423 2 22
远远高于长石类,伴有 FeO、CaO、PO、TiO、MgO、MnO等氧化物。232522
0 0 6 霞石属六方晶系,六方锥对称型:L6。空间群 C ——P6。 =10.05 A 。C=8.38 A 。呈柱 3 06 0
状或厚板状。并呈貌似单晶的双晶出现,这由晶面蚀象和条纹得到证明。通常成粒几何体和致密块状。柱状切面平行消光,六边形底面全消光,负延性(自行的柱状切面)。它的外观是无色,灰 白色或灰色微带浅黄、浅褐、浅红等色调。晶面显玻璃光泽、断口呈油脂光泽。Nm=1.532,1.547; Np=1.529,1.542;Ng=1.526,1.543;Ng-Np=0.003,0.006;硬度 5,6。性脆。解理平行{0001} 和{1010}不完全或无解理。比重 2.6。浅色不透明的块体,且具有显著油脂光泽的称为脂光石。
收稿日期:2003-03-25
作者简介:邓建国(1966-),男,四川成都人,讲师,主要从事硅酸盐材料工程研究。
第 16 卷 第 3 期邓建国:霞石的成矿及在陶瓷工业中的应用73
霞石的集合体通常为粒状和致密块状,在 1060?开始烧结,随着碱含量多少,在 1150?,1200?范围内熔融。其结晶构造有其某些独特性。构成中三分之二铝离子与其余三分之一铝离子处于 不同位置上。在自然条件下当它分解时,三分之二的铝形成钠沸石,而三分之一的铝形成高岭石。
1.2 霞石的成矿地质作用及成因类型 霞石为典型的富钠而贫二氧化硅的碱性岩的标准岩浆矿物,
其分布几乎限于碱性岩及其伟晶
岩中,通常与碱性长石(钠长石、钾微斜长石)、碱性辉石、碱性角闪石、锆钛的硅酸盐矿物(锆 石、榍石)以及磷灰石等共生。
伟晶岩是一种矿物晶体非常粗大,并呈各种不规则形态的脉状岩浆岩体,最突出的特点是, 组成物质极为复杂。伟晶岩在成因上有两个独特的规律:(1)伟晶岩是在封闭的、并由一种特殊 的含有挥发性化合物和稀有元素化合物的岩浆熔体,沿着花岗岩或围岩的裂隙灌入,在相对封闭 的系统中直接冷凝结晶的产物。(2)伟晶岩亦可在热液对母岩产生交代作用而形成。
霞石在伟晶岩矿床的形成,明显受到温度、挥发性组分、围岩等主要因素的影响。实验资料表明,伟晶岩矿床形成温度在 100?,700?之间,而霞石等大量矿物是在 100?,600?形成的。
围岩的成分对伟晶岩某些元素的富集和分散有较大的影响。以霞石中的 Si、Fe、K、Mg、Ca 元素为例,当围岩为碳酸盐岩石,由于其成分与伟晶岩成分差异甚大,因而广泛地发展着交错现 象。这里进行着从碳酸岩盐石中带出的 CaO、MgO、FeO 组分与从伟晶岩中带出的 SiO2、K2O 组分 的显著交换,致使伟晶岩产生去硅作用和去钾作用。在内接触带形成一系列钙、镁、铁的硅酸盐 矿物,如透闪石等矿物;同时富集尖晶石、磁铁矿和刚玉。这三者矿物的发生与否是与围岩的成 分有很大的关系,即围岩成分中富铁时产生磁铁,贫铁时形成尖晶石,富铝时出现刚玉。当伟晶 岩中存在磷时,则与带入的钙结合形成磷灰石。
总之,对于霞石矿物这种交线式伟晶岩地矿物组合显著的表现在接触带部位,这是由于与伟 晶岩成分不同的围岩与伟晶岩熔体间进行复杂化学反应作用的结果。因此交线式伟晶岩的成因是 基于二种不同成分的物质,倾向于物理化学的和热力学的平衡结果。
1.3 霞石在我国的分布 我国霞石矿资源从以探明的矿床来看,储量丰富,分布广泛。除四川南江
地区的霞石外,云
南个旧、河南安阳、皖西、湖北随州、吉林永胜等地区都存在霞石正长岩。另外,还有产于山西临县霞石正长岩、霞石正长斑岩、产于苏皖交界的铜井镇娘娘山响岩等。
2霞石在陶瓷中的作用机理
用霞石作陶瓷原料,显示出独特的性质。霞石与钾长石、钠长石有相似的化学作用,甚至比
钠长石、钾长石的化学作用都要强。就相对用量而言,钠长石中 Na2O 含量 11.8%,钾长石中 K2O含量 16.9%。而霞石中 Na2O+K2O 含量为 19%左右、MgO+CaO 含量一般在 1%~5%,一份霞石中含有的 助熔剂量相当于 1.2 份钾长石、1.7 份钠长石。因此呈现较强的熔剂效应。此外,霞石中不含或 很少含游离石英,而且高温下能溶解石英使溶液粘度提高。因而制得的产品不易变形、热稳定性 好。再则,霞石正长岩中 Al2O3 的含量比正长石高,一般在 23%左右,故成瓷的机械强度有所提高, 使坯体烧成时不易沉塌。采用霞石正长岩还可以适当的提高热膨胀系数,以防釉裂,扩大烧结温 度范围。
3应用研究
由于霞石所具有的显著独特性,我们选用四川南江霞石用于试制大规格玻化抛光砖,一次成
功,取得了显著的经济效益。同时也为陶瓷新原料的开发、利用探索出了一条道路。其试制过程如下:
74 四 川 轻 化 工 学 院 学 报2003 年 9 月
3.1 矿物原料及其化学组成
配方用矿物原料所用原料化学组成见表 1,配方比见表 2。
表 1矿物原料化学组成(质量%) 项目 SiO AlO FeO TiO CaO MgO KO NaO IL 22323222
膨润土 59.48 19.33 2.18 0.03 3.81 5.18 0.23 10.74 0.08 61.1613.142.040.193.515.534.549.05威远土 44.9138.181.420.141.10.513.8黑 土 38.9337.121.260.120.991.1018.86叙永土 5.1 1.28 72.9616.560.320.080.280.42.85瓷 石 40.0229.720.254.080.623.725.1414.72霞 石 64.2819.140.160.04 0.120.100.7112.932.3钾长石 32.46 58.16 0.72 1.12 1.74 6.50 滑 石 90.084.690.320.561.15 1.00 2.30白砂
表 2配方组成(质量%)
原料 瓷石 膨润土 粘土 黑土 霞石 叙永土 白砂 钾长石 滑石
配比 36.5 3 3 4 13 8 25.5 4.5 2.5
3.2 配方实验
经正交试验我们选用表 2 配比为坯体配方,该配方能满足成型、干燥、输送及烧成所需的工 艺要求,其赛格尔式为:
0.06 2CaO
0.083 MgOO3.539 SiO0.972 Al232
0.199KO0.028FeO0.006 TiO2 23 2
0.138Na2O
3.3 生产工艺流程
生产工艺流程图如下所示:
3.4 生产工艺参数
料:球:水=1:1. 55:0.55 泥浆含水 粉料容重:1?0.03kg/l率:33.5%,34.5% 泥浆陈腐期:大于 48 粉料级配:90%,95%(>80 目) 小时 瘠性料入磨粒度小于 5mm 泥浆细粉料陈腐:不少于 48 小时 成型度:3.5%,4.0%(325 目筛余) 泥浆黏公称压力:3000t 成型压力:2 度:500,700ccp 粘土类原料风化期不湿坯抗折强350,420kgf/cm2 少于 3 个月 原料入磨水分小于 15% 喷度:>7.5kgf/cm干燥辊道窑雾干燥炉膛温度:950?,1050? 喷雾长:14m 干燥周期:12,14 分干燥塔顶温度:450?,500? 喷雾干燥钟 干燥温度:200? 干燥残于3塔内负压:(0.8,1.2)*10Pa 喷雾干燥水分:<1% 入窑坯体水分:?2%="" 机尾温度:630?,680?="" 喷雾干燥塔中烧成气氛:氧化气氛="" 烧成温温度:300?,320?="" 喷雾干燥柱塞泵压度:1185?,1200?="" 力:1.6,2.0mpa="" 烧成周期:95="" 米单层辊道窑="" 60="">1%>
第 16 卷 第 3 期邓建国:霞石的成矿及在陶瓷工业中的应用75
粉料水分:6%,7%
3.5 产品测试结果 玻化抛光砖产品
性能测试: 烧成收缩率:9.5%,
10% 吸水率:<0.2% 抗折强度:2="" 40kgf/cm耐急冷急热性:10="">0.2%>
循环无裂纹 耐酸碱性:A 级 表
面莫氏硬度:?6 级 耐污性:
?2 级 产品合格率:>90%
3.6 结果分析
使用霞石的这组配方投入生产一年多来,其生产出的 500*500mm、600*600mm 大规格玻化抛 光砖,产品合格率始终保持在 90%以上,产品质量优良,所有理化性能指标全部达到或超过国家 标准。在该配方中引入霞石替代钠长石具有显著的优点:(一)由于霞石中含有大量的碱金属和碱 土金属氧化物助熔剂,使其熔融性能明显高于钠长石,降低了烧成温度,缩短了烧成周期。(二) 霞石在高温状态下具有防沉塌的优点,提高了产品的防变形能力。(三)由于霞石中 SiO2 含量 40.02%,无游离石英存在,SiO 2 处于不饱和条件下。在高温条件下 2Na[AlSiO4 ]+4SiO 2
2Na[AlSi3O8],提高了溶液粘度,也提高了产品的热稳定性。(四)由于霞石的良好助熔性
及其 SiO2 含量低(仅 40%)的特性,因此我们在配方中引入 25.5%的白砂,由于白砂价格低廉,原料储量丰富。因而大大降低了配方成本(260 元/t,原厂未使用霞石的配方成本 300 元/t)。
4结语
霞石主要生成于碱性岩及其伟晶岩中。我国霞石矿的资源丰富,分布广泛。随着钾、钠长石的逐年巨量开采,在陶瓷生产中用霞石作为长石的代用品,不适为一种开发新原料、使用新原料 的好举措。
理论分析和生产实践证明,在玻化抛光砖中用霞石矿作为陶瓷助熔剂原料,能显著降低产品 烧成温度;大大降低生产成本;提高产品质量;实现产品低温快速烧成。
总之,开发、利用陶瓷新原料—霞石,在节能、新原料开发等方面都体现了显著的经济效益和科学价值。
参 考 文 献:
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Forming of Nepheline Deposit and Application in Ceramic Industry
DENG Jian-guo
(Zigong Polytechnic College,Zigong 643000, China)
Abstract: Nepheline is a typical kind of alkaline mineral, which forms mainly in alkaline deposit and its pegmatite. Because of its strongly fluxing effect,It can be used as fluxing agent to expand sintering field so as to improve chemical stability and mechanical strength of products. It is successfully applied in the formula of vitreous polished tiles .
Key Words : nepheline deposit; vitreous polished tiles
范文四:霞石正长岩在工业中的开发利用
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Vol 136. No 14(Sum 205)
霞石正长岩在工业中的开发利用
刘阅兵, 周 平
*
(昆明理工大学国土资源工程学院, 云南 昆明 650093)
摘 要:简要介绍了霞石正长岩的应用领域, 开发现状, 以及在工业开发中的应用前景.
关键词:霞石正长岩; 玻璃; 陶瓷; 填料; 应用前景
中图分类号:TF 文献标识码:A 文章编号:1006-0308(2007) 04-0074-04
App lica tion s and U tiliza tion of Nepheli n e Syen ite in Indu stry
LI U Yue-Bi n g , Z HO U Ping
(Faculty of Land Resource Engi n eering , Kunm i n gU niversity of Science and Technology Kunm i n g ,
Yunnan 650093, Ch i n a)
ABSTRACT :The app licatio n fi el d , ex p loit ati o n stat us and t h e ap p licati o n o utl o ok of i ndustri al utiliz ati o n of nepheli n e s yen it e were
i n tro duced .
KEY W ORDS :neph eli ne syen i te ; glass ; cera m i c ; filli ng s ; app licati on p ros pect
1 前 言
霞石正长岩是一类火成岩而不是一种矿物, 主
要特点是硅不饱和, 氧化铝含量高, 钠和钾含量也较高。霞石正长岩矿床中含有80%~95%长石和(或) 类长石矿物, 与正长岩一起存在, 故而得名。霞石正长岩中无游离态Si O 2存在, 但共生的附属矿物云母中含有较多铁, 虽可通过强磁选除去相当部分, 但钱留的铁仍然较高, 因而许多霞石正长岩矿床的开发受到一定制约。玻璃工业中用的霞石正长岩一般要求Fe 2O 3含量低于0135%, 与之相比多数长石中Fe 2O 3低的多。
霞石正长岩的成分为铝硅酸盐, 在破璃和陶瓷中应用较为广泛, 它所含的碱金属氧化物和氧化铝, 此外也可在塑料、油漆、涂料等部门用作填料。
2 霞石正长岩的应用领域
211 在玻璃工业中的应用
一般而言, 霞石正长岩在玻璃中的应用目前是最多的, 其50%~60%用于玻璃工业, 包括生产容器玻璃、平板玻璃、玻璃纤维、特种玻璃如T V 管玻璃等。霞石正长岩的氧化铝在玻璃生产中作为玻璃基质的形成剂。降低玻璃晶化趋势, 起稳定剂作用, 从而改进玻璃的耐久性、抗擦伤性、抗弯曲能力、抗破碎强度及抗热震性能。还可改善玻璃料的可加工性, 使之适于压延加工。一般而言, 容器玻璃和平板玻璃中由霞石正长岩提供的A l 2O 3含量为115%~2%, 而在纤维玻璃中则要达到15%, 玻璃中掺入霞石正长岩还能改善其制成品的可加工性。因此使其适于冲压中工。根据国外有关试验资料信息报道平板玻璃中配人8%左右霞石正长岩,
*收稿日期:2007-03-28
作者简介:刘阅兵(1981-), 男, 山东监沂人, 2005年硕士研究生。
刘阅兵, 等 霞石正长岩在工业中的开发利用
日用玻璃配人20%霞石正长岩, 综合能耗可降低10%~15%。霞石正长岩的碱金属可以降低玻璃料批的熔点, 从而降低苏打的用量, 因为苏打的费用比霞石正长岩高得多。霞石正长岩的碱金属含量高一些, 如加拿大和挪威的霞石正长岩Na 2O +K 2O 一般为1014%+510%。而我国四川南江霞石正长岩中Na 2O+K 2O 高达18%, 助熔能力更强。霞石正长岩用于玻璃时, Fe 2O 3含量很重要。一般要求011%以下, 霞石正长岩要达到这个要求困难较大。国外如加拿大和挪威容许范围宽一些, 从0107%、011%、0135%到015%都有, 我国南江已可控制在012%以下。河南省是玻璃产量大省, 又是玻璃生产强省, 而且是我国浮法玻璃的诞生地。产量已占全国产量的1214%。据河南省统计年鉴, 该省2000年平板玻璃产量2425141万重量箱, 2005年产平板玻璃产品调整目标为2400万重量箱, 玻璃深加工能力110万m 。玻璃混合料中霞石正长岩精矿占7%, /十五期间0, 按年产2400万重量箱平板玻璃计算, 则年需霞石正长岩精矿815万吨。212 在陶瓷工业中的应用
用霞石正长岩作陶瓷原料, 显示出独特的性质。霞石正长岩与钾长石、钠长石有相似的化学作用, 甚至比钠长石、钾长石的熔融性能都要强。就相对用量而言, 钠长石中N a 2O 含量为1118%, 钾长石中K 2O 含量为1619%。而霞石正长岩中N a 2O +K 2O 含量为19%左右, MgO +Ca O 含量一般为1%~5%, 1份霞石正长岩中含有的助熔剂量相当于112份钾长石、117份钠长石, 因此呈现较强的熔剂效应。此外, 霞石正长岩中不含或很少含游离石英, 而且高温下能熔解石英使熔液粘度提高, 因而制得的产品不易变形、热稳定性好。再者, 霞石正长岩中A l 2O 3的含量比正长石高, 一般在23%左右, 故成瓷的机械强度有所提高, 使坯体烧成时不易坍塌。陶瓷中配入20%~50%霞石正长岩, 烧成温度可降低50~100e 。
黑龙江东宁县陶瓷厂, 利用当地储量丰富的霞石正长岩和伟晶花岗岩研制成外墙砖, 获得一定经济效果。该厂是在原来配方中外加5%~15%霞石正长岩, 或10%~20%伟晶花岗岩。也可混合使用, 即在原坯料中同时加入3%~10%霞石正长岩、5%~14%伟晶花岗石, 其制品烧成温度在1200e 左右。
霞石正长岩用于各种陶瓷体的生产, 如瓷器、电瓷、高级面砖等, 也用于瓷釉料的生产。世界各国生产的霞石正长岩约有30%用于陶瓷业。在生
3
产白色卫生陶瓷时。霞石正长岩的重要性仅次于粘土。而且其中碱金属起熔剂作用。霞石正长岩在石英和粘土成分之前熔化, 并润湿其余的固体粒子, 还通过表面张力将其他组分粒子拉聚在一起, 形成致密的陶瓷体。根据这种原理, 可以说霞石正长岩是良好的陶瓷原料, 主要霞石正长岩生产国都生产了陶瓷用的产品, 如加拿大生产了N a 2O +K 2O =918%+416%的霞石正长岩用于陶瓷, 而挪威的霞石正长岩则含718%N a 2O 和911%K 2O , 我国南江霞石正长岩用于陶瓷的也是含N a 2O12%~15%、K 2O4%~6%的产品。从总的情况看, 普通陶瓷配方中所含霞石正长岩(%) 为:电子陶瓷30~50、卫生陶瓷25~35、宾馆用瓷15~35、化工陶瓷15~30、白色瓷15~30、地砖和墙砖10~55, 但具体国家和厂商变化较大。
213 在填料和增补剂用途方面的应用
近年来, 霞石正长岩充当填料和增补剂用途的发展十分迅速。在涂料、塑料和橡胶市场, 高附加值长石质矿物的用量还比较低, 尽管它已占重要份额。霞石正长岩的物理性质使其可以2L 的细度充当塑料、涂料和橡胶的填料和增补剂。氧化硅尘粒造成的健康问题有矽肺病, 这个问题已使许多国家采取立法限制氧化硅细粒进入工作现场。结果打破了过去主要由氧化硅占主导的市场地位, 霞石正长岩不含蝣离氧化硅, 所以它不会损害人体健康。
在涂料工业, 霞石正长岩填料可用于内外墙涂料生产。这种填料不但适于高颜料含量的涂料, 也适用于半透明着色剂和清漆。
霞石正长岩在涂料和油漆中的有用性能包括:良好的分散性; 化学惰性; 稳定的p H 值; 提供良好的涂膜完整性、耐磨性、耐化学磨蚀和粉化(掉色) 性能; 很高的干燥白度或很低的着色强度; 优良的色持久力; 在高颜料加入量或低载体需要时具有低粘度。
近年来, 涂料生产出现了从溶剂型向水基型发展的趋势, 也在向高加填量系统如粉末涂料产品方向发展霞石正长岩特别适用于这种涂料类型。
在塑料工业中, 霞石正长岩具的有用性能包括:良好的分散能力; 化学惰性; 稳定的p H 值; 抗污染、磨蚀和化学腐蚀性; 高的干燥白度和低的着色强度; 在高颜料加填和低载体需要时具有低粘度; 耐火系数很接近通常使用的树脂, 适于透明树脂的生产; 霞石正长岩能透过紫外线和微波辐射; 优良的流动性能。霞石正长岩的最大用途是作为填
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料用于塑料、聚氯乙烯、环氧树脂和聚酯。霞石正长岩常用于聚酯微波器皿, 繁忙交通地段的乙烯基
铺地材料和建筑饰面材料。
214 在橡胶密材剂和粘结剂工业中的应用
在橡胶、密封剂和粘结剂工作业中, 霞石正长岩主要用作填料, 其功能与涂料和塑料工业中相同。霞石正长岩可用于生产硅橡胶汽车配件、氯丁像胶垫片和PV A 粘结剂。霞石正长岩摩氏硬度515~610, 且有角形, 所以有时作为中等硬度磨料应用。
在硅橡胶生产中, 磨细霞石正长岩, 使其具有与氧化硅相同的性质, 但是成本低廉而且白度更高。霞石正长岩还可用作柔性研磨料。它具有棱角状的断口, 硬度中等。霞石正长岩的平面解理产生砂砾状、棱角尖税的颗粒, 特别适用作除垢粉。215 其他工业中的应用
具高含量氧化铝的霞石正长岩早已被认为是与铝土矿竞争的潜在资源。近年来, 挪俄、意大利、美国和加拿大进行了大量的试验。但是, 利用铝土矿生产氧化铝的拜耳法工艺并不适用于霞石正长岩。全世界仅有前苏联利用霞石正长岩进行纯氧化铝的商业化生产。
霞石正长岩可以少量用于电焊条的焊接助熔剂, 还可以用于涂料助熔剂的挤压和粘结。在等离子孤和在占12L 的总干燥混合基质中, 长石质矿物提供了主要碱金属离子来源。重要的是碱金属硅酸盐颗粒一般小于25L , 粒径均衡。使用最多的是70L 的粒径的碱金属硅酸盐颗粒。大多数常用的霞石正长岩可用于制造矿棉, 但是, 考虑到商业可行性, 霞石正长岩不得不在价格上与其他更为常用的材料如高炉渣发生竞争。冶金中霞石正长岩用作保护渣原料有良好的性能及前景。
用霞石正长岩作原料生产氧化铅受到较多关注, 虽然挪威、意大利、美国、加拿大均对霞石正长岩生产氧化铝进行了研究, 但均不如俄罗斯的工艺先进和成熟, 俄罗斯的主要工艺是霞石正长岩与石灰石一起煅烧后用碱浸出铝酸盐, 再分离出碱金属碳酸盐, 残渣用于生产水泥俄罗斯后来改进了上述方法, 采用碱溶液加压热浸出霞石正长岩。据报道, 俄罗斯用煅烧法生产的氧化铝含A l 2O 3达9913%、钠碱含Na 2CO 397%、钾碱含K 2CO 398%。俄罗斯还用霞石正长岩与硫酸铝溶液反应生产了硫酸钠和硫酸钾。
加拿大、挪威、俄罗斯、美国和巴西等。加拿大资源主要集中在安大略省, 有两家公司生产玻璃级、填料级和高铁尾矿级, 年产量150万t 左右, 素以产品性能好、质量高在欧洲市场独占鳌头, 有较强竞争力。挪威年产量近60万, t 产品质量虽逊于加拿大, 但运输距离短、成本低, 在价格上略胜一筹, 古据优势。巴西国相对开发应用较晚, 年产量几十万, t 主要用于国内玻璃企业, 很少出口。美国主要用于做屋面拉料和玻陶原料, 近十多年拓展应用范围, 向高科技填料领域发展, 年消耗量大增, 除本国生产外, 每年还得从加拿大进口优质霞石正长岩系列产品, 缓解供需矛盾。俄罗斯因减少铝土矿资源, 因此很早就研究利用霞石正长岩生产氧化铝, 年消耗量在百万t 以上, 资源多集中在西伯利亚切戈尔斯地区。
霞石正长岩应用领域很广, 85%以上用于玻璃、陶瓷工业, 少量用于玻璃纤维。超微细粉可作泡沫橡胶、塑料作品填料; 可用于油型、水型、乳剂型涂料中; 医学上牙科陶瓷以及美术陶瓷、化工陶瓷等; 还可用于作屋面拉料, 保护基底沥基避免阳光直射和风吹雨打而变质, 同时防止外界火灾; 做各种酸碱板材装饰室内, 具光亮夺目、耐腐蚀特点; 也有的国家用它生产氧化铝、水泥、碱金属碳酸盐等。随着现代科技高速发展, 先进工艺的提高, 霞石正长岩的利用领域不断拓宽, 向新型尖端工业发展。
过去几年, 没有出现任何新霞石正长岩应用市场, 世界产量的大部分仍由玻璃和陶瓷工业消费。世界一些地区出现了长石质矿物需求量增长的趋势, 并且有继续扩大的迹象。生产商开足马力开采和加工生产, 今后几年一些地区的产量可望增长。但近年来, 世界市场上产品价格仍少有变化。因此, 长石质矿物仍是一个颇有竞争力的市场。平板玻璃和白色陶瓷的销售直接受建筑业发展的影响, 尤其受到商业和新住宅建筑的影响。从80年代末至90年代初, 许多国家的建筑业都开始复兴, 因此霞石正长岩的消费量相应有所增长。南美洲和东南亚地区正在进入一个新的建筑高潮, 使得玻璃和墙地砖生产商对霞石正长岩有了更大的需求, 涂料生产商以霞石正长岩也有较高的需求量。美国的住宅建筑和居民住宅改造继续为管件和墙地砖甩白色陶瓷以及平板玻璃提供了一个兴旺的市场, 许多美国霞石正长岩原料消费者已扩大了生产能力, 或者计划扩产尽管局部地区如澳大利亚由于出口酒而显
3 应用前景
世界上开发应用霞石正长岩资源较早的国家有
刘阅兵, 等 霞石正长岩在工业中的开发利用
示良好发展。但是世界容器玻璃工业一般仍处于轻型替代包装材料, 如塑料和包装纸板的压力之下。而且循环回收玻璃的趋势仍对容器玻璃工业造成很大的冲击。
由于国内长石消耗量大, 资源面临着日趋紧缺的局面, 要改变当前供需状况, 只有走开拓新型节能原料、采用新工艺、提高产品质量、降低成本的道路。要做到见微知著, 未雨绸缪, 霞石正长岩正是这种渴求的新原料。它是我国优势资源, 可直接代替长石使用, 无而改变工艺设备, 为玻、陶企业实现节能、降耗起到十分重要的作用。当然, 推广使用新原料也不是一蹴而就, 需要解除企业风险之虑。坚信随着科学技术的进步, 国内外资料信息的交流, 霞石正长岩的应用领域还将不断地扩大、提高, 在建材工业中将发挥巨大的社会效益和经济效益。参考文献:
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范文五:氧化物在陶瓷中的作用
氧化物在陶瓷中的作用
1. 氧化物在釉料中的作用:
1. Al2O3: Al2O3主要有黏土长石引入可用工业氧化铝,其是形成玻璃的中间物。Al2O3能改善釉的性能提高化学稳定性。硬度和弹性并降低膨胀系数。但固其会提高玻璃相的熔点及粘度,故用量不宜过高,在确定SiO2的含量后SiO2/ Al2O3的分子比控制在7~10之间,可得到光泽釉,如在3~4之间则可得到无光釉
2. Na2O:Na2O可由钠长石引入,也可有Na2CO3(需要制成熔块)等化工原料引入。Na2O主要起助熔作用,使釉具有良好的透光性但Na2O增大玻璃膨胀系数,降低弹性及化学稳定性和机械强度等。
3. K2O: K2O由钾长石引入与Na2O相比,他的化学稳定性、弹性、热稳定性均较Na2O为好,且熔融范围也比较宽,与Na2O类似K2O在釉中主要起助熔作用,使釉具有良好的透光性。
4. SiO2:二氧化硅是玻璃的形物一般含量为60~70%左右主要以石英引入,也可用长石黏土引入一部分SiO2可提高熔融温度和粘度,給釉以高的机械强度化学稳定性并降低膨胀系数通过SiO2/(RO+R2O)之比可判断釉的熔融性能分子比在2.5~4.5之间较为易熔。4.5以上的则较难熔。
2. 氧化物在坯料中作用:
1. SiO2:SiO2是酸性氧化物事坯料中重要的化学成分,由原料中的石英、黏土及长石引入,是成瓷的主要成分,瓷料中的SiO2是以未安定的方石英残余石英颗粒溶解在玻璃相中的“熔融石英”以及在莫来石晶体和玻璃态物质中的结合态点存在,SiO2时一部分与Al2O3反应生成网状莫来石(3Al2O3·2SiO2)晶体成为粉体骨架,提高瓷器的机械强度和化学稳定性。另一部分与长石等原料中的碱金属和碱土金属氧化物形成玻璃态物质,增加液相的粘度并填充于坯体骨架之间,使瓷坯致密并呈半透明性,余下的SiO2以游离态存在亦起骨架作用。
2. Al2O3: Al2O3的作用(坯中)坯料中的氧化铝主要由高岭土,长石引入是成瓷的主要成分,部分Al2O3的含量可提高制品的烧成温度、百度、化学稳定性和热稳定性,Al2O3含量过少(低于15%)瓷的烧成温度低,但高温中易发生变形。
3. CaO,MgO起助熔作用。
4. K2O和Na2O:碱金属氧化物主要由长石瓷土等还有碱金属氧化物的原料引入,K2O和Na2O存在于瓷的玻璃相中起助熔作用提高瓷的透光性,钾钠氧化物含量过高。急剧降温低熔成温度与热稳定性。
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