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珍珠岩在陶瓷中的应用有哪些

    珍珠岩是一种酸性火山玻璃质熔岩,在我国分布比较广泛,黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、山西、河南等20多个省份均发现有珍珠岩矿。地质调查显示:储藏量达数十亿吨,对其开发利用具有重大现实意义。

    我国陶瓷行业也于80年代进行了珍珠岩在建筑陶瓷和日用陶瓷领域的应用研究,取得了丰硕成果,已普及推广使用。珍珠岩中含有大量玻璃相,在陶瓷坯体中熔融性强,既有利于莫来石晶体的较早形成、降低烧成温度,也有利于烧结过程的展开、改进烧成质量。用珍珠岩代替高岭土和长石等原料,不仅可以大大降低烧成温度,减少生产成本,而且制品性能不受影响,这对推广低温快烧陶瓷工艺、节约能源具有重要意义,应用前景广阔。

    一、珍珠岩的矿物组成及工艺特性

    珍珠岩属于酸性火山岩浆喷发的玻璃质熔岩,因含有不同的色素离子,而且有黄白、灰白、浅绿、暗绿及褐、黑等颜色。矿石新断口呈玻璃光泽,风化后呈油脂光泽。硬度为4——5(莫氏硬度)。耐火度1280——1360℃。

    珍珠岩常含有透长石,石英斑晶及各种形态的雏晶及稳晶矿物,如叶蜡石、黑云母、角闪石刚等。它的化学组成与花岗岩很相似,含有大量玻璃质,CaO、K2O、Na2O含量多。其化学组成范围为:SiO268——75%,Al2O39——14%,Fe2O30.9——4%,CaO1——2%,MgO0.4——1%,K2O1.5——4.5%,Na2O2.5——5%,H2O3——6.5%.

    珍珠岩的始收缩温度为1025℃;软化温度1175℃,软化范围150℃;其熔融温度是1520℃,熔化范围345℃。

    含珍珠岩的陶瓷坯体与石英?长石?粘土三元系统配方具有相同的工艺特性,但其烧成温度大大降低,而且具有优良的热稳定性和抗折强度。

    二、珍珠岩在陶瓷坯料中的应用

    1、珍珠岩中95%是玻璃相,其中72——78%为无定形石英。珍珠岩在细磨时,约2%的二氧化硅转变为胶凝状态,因而提高了坯泥的粘结性能,塑性大大提高,有利于成型工艺。

    2、在制作装饰面砖的坯料中引入珍珠岩,允许在较大范围内波动,对半成品的强度没有影响,也不会导致坯体烧成变形,这主要是由于珍珠岩坯料具有较强的粘结能力和表面张力的缘故。增加珍珠岩的用量,在较低的烧成温度下,就能促使坯体致密化,其胎体结构与含高岭土的陶瓷制品相类似。

    3、应用配方:粘土27,珍珠岩33,熟料14,石英砂9,废瓷面砖13,膨润土4,进行生产,生产出来的薄壁陶瓷面砖,半成品强度高,烧成温度低,收缩小,膨胀系数低,坯体适合于快速烧成。通过对其相结构研究表明,在960℃温度下烧成的该瓷砖,具有晶体的结构组成,莫来石以片状形式存在,烧结程度高,制品呈贝壳状。

    4、用珍珠岩配制的日用陶瓷坯料,在烧成后,胎质细腻,半透明度高,热稳定性好。这是由于珍珠岩含有大量的玻璃相,在高温中加速熔解坯体中的石英颗粒,加快莫来石的发育成长,促使瓷胎致密及坯釉结合牢固。提高了制品的机械强度,半透明度,化学稳定性和热稳定性。

    5、在日用陶瓷生产中引入珍珠岩,配方中随珍珠岩含量的增加,应相应增加高铝原料的含量。在瓷器配方中,一般以α?Al2O3加入,γ-Al2O3不适合。因γ?Al2O3在温度超过了1150——1200℃时,转变为α?Al2O3,同时伴随较大的体积收缩,从而使坯体结构疏松,机械强度降低。由于珍珠岩的存在,降低了烧成温度,使陶瓷制品能够在1150℃温度下烧结,使加入γ?Al2O3成为可能。另外,γ-Al2O3有亲水性,增加了坯泥的可塑性,改善了泥浆的流动性。微观结构显示,烧成制品的相的比例数量与一般瓷器相同,但莫来石量有所降低,由于其存在有氧化铝和石英颗粒及高硅玻璃相,制品同样具有较高的机械强度。

    6、有研究资料指出,在日用陶瓷配方中,珍珠岩用量一般不超过50%,如超过50%,坯体干燥强度降低,修坯、施釉及装坯操作中破损严重。同时,制品在高温下易变形,这主要是因为坯体中玻璃相太多之故。另外,日用陶瓷配方中引入珍珠岩量太大,制品白度降低,这是由于珍珠岩含有较多的氧化铁所致。