编号：CYYJ00042

篇名：珍珠岩在陶瓷坯料中的应用

原文： 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。 　　前苏联曾于上世纪７０年代中期，对陶瓷坯料中引入珍珠岩进行了系统研究，并投入了正式生产。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：ＳｉＯ２ ６８～７５％ ，Ａｌ２Ｏ３ ９～１４％，Ｆｅ２Ｏ３ ０．９～４％，ＣａＯ １～２％，ＭｇＯ ０．４～１％，Ｋ２Ｏ １．５～４．５％，Ｎａ２Ｏ ２．５～５％，Ｈ２Ｏ ３～６．５％。 　　珍珠岩不含有结晶水，差热曲线无明显吸收、放热峰。从珍珠岩热失重曲线来看，珍珠岩吸附水分在８０℃开始有少量蒸发，１５０～３５０℃曲线上升，脱水加剧。６００～７００℃时曲线趋平坦，说明水分蒸发已基本完毕。这与陶瓷坯体在烧成过程中水分蒸发时温度变化基本一致。 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。