1第二篇陶瓷制備工藝

——土與火的藝術(shù)2原料加工混料（造粒）成型干燥燒成配料（施釉）陶瓷生產(chǎn)的工藝過(guò)程3陶瓷原料在一定程度上決定了陶瓷的工藝選擇范圍，也決定了陶瓷的質(zhì)量。陶瓷所用的原料主要來(lái)自天然硅酸鹽礦物或巖石風(fēng)化物。這些資源在地殼中分布廣泛，取之不盡、用之不竭。第一章陶瓷原料4原料三類可塑性原料：粘土作用:賦坯體以塑性與注漿成形性能瘠性原料：石英作用:可降低坯料的粘性，防止高溫變形，冷卻后在坯體中起骨架作用。熔劑原料：長(zhǎng)石作用:在高溫下熔融后可溶解一部分石英及高嶺土分解產(chǎn)物，熔融后的高粘度玻璃可以起到高溫膠結(jié)作用。5粘土類石英類長(zhǎng)石類新型原料（氧化物、碳化物、氮化物）傳統(tǒng)原料61.粘土類原料

粘土（clay）是一種含水鋁硅酸鹽礦物，具有獨(dú)特的可塑性和結(jié)合性，調(diào)水后能塑造成形，燒后變得致密堅(jiān)硬，是最經(jīng)典的陶瓷原料。顏色多樣、其礦物粒徑一般小于2μm.

7(1).風(fēng)化殘積型：指深成的巖漿巖（如花崗巖、偉晶巖、長(zhǎng)英巖等）風(fēng)化后生成高嶺土及其他含水硅酸鹽礦物、石英等，未完全風(fēng)化的碎屑?xì)埩粼兀扇苄喳}類則被溶解。多成為優(yōu)質(zhì)高嶺土的主要礦床類型。一般稱為一次粘土（殘留粘土或原生粘土）。1.1.粘土的分類(按成因)8(2).沉積型粘土：

是指風(fēng)化了的粘土礦物借自然動(dòng)力（雨水或風(fēng)力）的搬運(yùn)作用搬離原母巖后，在低洼的地方沉積而成的礦床，稱為二次粘土（也稱沉積粘土或次生粘土），如南安康垅，清遠(yuǎn)源潭。9(3).熱液蝕變型：高溫巖漿冷凝結(jié)晶后，殘余巖漿中含有大量的揮發(fā)分及水，溫度進(jìn)一步降低時(shí)，水分則以液態(tài)存在，但其中溶有大量其它化合物。

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主要化學(xué)成分為:SiO2、A12O3和結(jié)晶水（H2O）。風(fēng)化殘積型粘土礦床一般SiO2含量高，而A12O3含量低。

1.2.粘土的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)111.3粘土的礦物類型粘土礦物主要為高嶺石類（包括高嶺石、多水高嶺石等）、蒙脫石類（包括蒙脫石、葉蠟石等）和伊利石類（也稱水云母）等等。高嶺石葉臘石伊利石12a．高嶺石類（Kaolinite）主要由高嶺石組成的粘土稱為高嶺土。目前世界上有60多個(gè)國(guó)家和地區(qū)擁有高嶺土資源，美國(guó)、英國(guó)、巴西、烏克蘭、中國(guó)是世界最主要的高嶺土生產(chǎn)國(guó)，其產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的78％。中國(guó)是高嶺土資源十分豐富的國(guó)家,礦質(zhì)優(yōu)良、成因類型齊全,主要產(chǎn)地有江蘇蘇州、湖北均縣、四川敘永縣等地。高嶺石族礦物包括高嶺石、地開(kāi)石、珍珠陶土和多水高嶺石等。13高嶺土陶瓷原料，是一種主要由高嶺石組成的粘土。因首先發(fā)現(xiàn)于江西省景德鎮(zhèn)東北的高嶺村而得名。它的化學(xué)實(shí)驗(yàn)式為：Al2O3?2SiO2?2H2O，重量的百分比依次為：39.50%、46.54%、13.96%。純凈高嶺土為致密或松疏的塊狀，外觀呈白色、淺灰色。被其他雜質(zhì)污染時(shí)，可呈黑褐、粉紅、米黃色等，具有滑膩感，易用手捏成粉末，煅燒后顏色潔白，耐火度高，是一種優(yōu)良的制瓷原料。14高嶺土的加工大多采用濕法。礦石經(jīng)破碎、洗礦、漿化、除砂、分級(jí)、精選、漂白、過(guò)濾，最后經(jīng)噴霧干燥得產(chǎn)品。

15b．蒙脫石類(Montmorillonite)16c．伊利石類伊利石是白云母經(jīng)強(qiáng)烈的化學(xué)風(fēng)化作用而轉(zhuǎn)變?yōu)槊擅撌蚋邘X石過(guò)程中的中間產(chǎn)物。包括水云母、絹云母、綠鱗石和海綠石等具有較大可塑性、助熔性、懸浮性、附著性?？勺鳛楦邘X土、長(zhǎng)石使用。171.4

粘土的工藝性質(zhì)1).可塑性

可塑性是指粘土粉碎后用適量的水調(diào)和、混練后捏成泥團(tuán)，在一定外力的作用下可以任意改變其形狀而不發(fā)生開(kāi)裂，除去外力后，仍能保持受力時(shí)的形狀的性能?？伤苄允撬苄猿尚蔚幕A(chǔ)。2).結(jié)合性是指粘土具有粘結(jié)非塑性材料的能力，即使成型后的磚坯能保持其形狀，且具有一定的機(jī)械強(qiáng)度的性能。183）粘土的顆粒度

一般粘土的顆粒在1納米～5微米之間，大部分在2微米以下，重量20%的粘土顆粒直徑在1微米以下。4）粘土的吸附性

粘土顆粒能從周圍介質(zhì)中吸附氣態(tài)物質(zhì)、液態(tài)物質(zhì)、有機(jī)物質(zhì)等各種色素的能力稱為粘土的吸附性。粘土的吸附性與它的礦物組成和分散性有關(guān)，蒙脫石粘土的吸附性最強(qiáng)。195）干燥收縮和燒成收縮

塑性泥料干燥后，因水份蒸發(fā)，空隙減少，顆粒之間的距離縮短而產(chǎn)生的體積收縮稱為干燥收縮。燒成以后，由于粘土中產(chǎn)生液相填充在空隙中，以及某些結(jié)晶物質(zhì)生成，又使體積進(jìn)一步收縮，稱為燒成收縮。206).觸變性（稠化性）

粘土泥漿或可塑泥團(tuán)受到振動(dòng)或攪拌時(shí)，粘度會(huì)降低而流動(dòng)性增加，靜置后又能逐漸恢復(fù)原狀。反之，相同的泥料放置一段時(shí)間后，在維持原有水分的情況下會(huì)增加粘度，出現(xiàn)變稠和固化現(xiàn)象。上述情況可以重復(fù)無(wú)數(shù)次。粘土的上述性質(zhì)統(tǒng)稱為觸變性，也稱為稠化性。211.5粘土在陶瓷生產(chǎn)中的作用1.)粘土的可塑性是陶瓷坯泥賴以成型的基礎(chǔ)。2.)粘土使注漿泥料與釉料具有懸浮性與穩(wěn)定性。3.)粘土一般呈細(xì)分散顆粒，同時(shí)具有結(jié)合性。這可在坯料中結(jié)合其他瘠性料并具有一定的干燥強(qiáng)度有利于坯體的成型加工。4.)粘土是形成陶器主體結(jié)構(gòu)和瓷器中莫來(lái)石晶體的主要來(lái)源。莫來(lái)石為非定組成的計(jì)量型化合物,在Al2O3-SiO2系中,Al2O3/SiO2摩爾比介于2:1和1:1之間的連續(xù)型固溶體

222石英類原料(Quartz)

二氧化硅（SiO2）在地殼中的豐度約為60％。石英占瓷坯體配方中20～30％。含二氧化硅的礦物種類很多部分以硅酸鹽化合物的狀態(tài)存在，構(gòu)成各種礦物、巖石。另一部分則以獨(dú)立狀態(tài)存在，成為單獨(dú)的礦物實(shí)體，其中結(jié)晶態(tài)二氧化硅統(tǒng)稱為石英。23

由于經(jīng)歷的地質(zhì)作用及成礦條件不同，石英呈現(xiàn)多種狀態(tài)，并有不同的純度。

a.水晶(巴西是個(gè)水晶王國(guó)80%、江蘇連云港東海)

b.脈石英

c.砂巖（硅質(zhì)）

d.石英巖

e.石英砂

f.燧石、硅藻土2.1石英礦石的種類24莫氏硬度:滑石2.石膏3.方解石4.螢石5.磷灰石6.正長(zhǎng)石7.石英

8.黃玉9.剛玉10.金剛石密度：2.649g/cm3；熔點(diǎn)：1750℃

化學(xué)性能穩(wěn)定:不受強(qiáng)酸的腐蝕，在一般情況下不溶解于水，不產(chǎn)生潮解，但石英晶體在氫氟酸和水玻璃中能夠溶解。微溶于KOH溶液。252.3石英在陶瓷生產(chǎn)中的作用1.)石英是瘠性原料，可對(duì)泥料的可塑性起調(diào)節(jié)作用。2.)提供了生坯中水分快速排出的通道，可縮短干燥時(shí)間，減少干燥收縮。3）在燒成過(guò)程中石英的加熱膨脹，可部分補(bǔ)償坯體收縮；4）高溫時(shí)部分石英溶于液相，從而增加熔體粘度，增進(jìn)抗變形能力；5）未熔化的石英則與莫來(lái)石構(gòu)成架，防止彎曲、變形等，使瓷器具有機(jī)械強(qiáng)度，增加瓷器透光度和白度。262.4陶瓷工業(yè)對(duì)石英類原料的質(zhì)量要求在陶瓷工業(yè)石英類原料一般要求二氧化硅含量大于97％，氧化鐵和二氧化鈦小于0.5％，雜質(zhì)成分愈少愈好。不論塊狀、砂狀或粉狀礦石，經(jīng)1350℃煅燒后要求色潔白或無(wú)色。273長(zhǎng)石類原料（feldspar）

長(zhǎng)石是一種瘠性原料;長(zhǎng)石是陶瓷生產(chǎn)中的主要熔劑性原料，一般用作坯料、釉料、色料熔劑等的基本成分，用量較大，是日用陶瓷的三大原料之一。長(zhǎng)石摻入量視礦石化學(xué)成分及配方而異，一般胎料加入20～30％，釉料中加入35～50％。

283.1長(zhǎng)石的種類和性質(zhì)

鈉長(zhǎng)石(Ab)

鉀長(zhǎng)石(Or)

鈣長(zhǎng)石(An)

鋇長(zhǎng)石(Cn)

遼寧海城，湖南平江，山西祁縣，包頭長(zhǎng)石等293.2長(zhǎng)石在陶瓷生產(chǎn)中的作用

1.燒成前，它在坯體中起降低可塑性，減少坯體收縮，縮短干燥時(shí)間;2.在燒成中，它起熔劑作用，形成粘度較大的玻璃物質(zhì)，降低制品的燒成溫度，可以起到高溫?zé)崴茏饔门c高溫膠結(jié)作用，防止高溫變形;

3.增加陶瓷胎體的致密度和半透明度，提高光澤與透明度，改善瓷的外觀質(zhì)量與使用效能。30傳統(tǒng)原料:粘土類、石英類、長(zhǎng)石類新型原料（化工原料）：（氧化物、碳化物、氮化物）31（1）選料：挑選棄除劣質(zhì)材料及夾層雜質(zhì)。（2）洗滌：水洗雜土。（軟質(zhì)粘土除外）（3）粉碎：破碎機(jī)、輪碾機(jī)將礦石加工成粗顆粒。（軟質(zhì)粘土可免）第二章原料的處理32（4）過(guò)篩：篩出超大顆料，繼續(xù)粉碎。（5）除鐵：用干式磁選機(jī)吸除鐵雜或來(lái)自原礦及粉碎過(guò)程中機(jī)器磨耗而混入的鐵屑（6）原料預(yù)燒33坯釉原料進(jìn)廠后，經(jīng)過(guò)精選、淘洗，根據(jù)生產(chǎn)配方稱量配料，入球磨細(xì)碎，達(dá)到所需細(xì)度后，除鐵、過(guò)篩，然后根據(jù)成型方法的不同，機(jī)制成型用泥漿壓濾脫水，真空練泥，備用；對(duì)于化漿工藝，把泥漿先壓濾脫水，后通過(guò)加入解凝劑化漿，除鐵、過(guò)篩后備用；對(duì)注漿成型用泥漿，進(jìn)行真空處理后，成為成品漿，備用。

34一.

原料的精選原料精選:原料進(jìn)行分離、提純，除去原料中的各種雜質(zhì)（尤其是含鐵的雜質(zhì)）化學(xué)組成、礦物組成、顆粒組成上更符合制品的質(zhì)量要求。高嶺土選礦主要包括除砂、除鐵、除硫等項(xiàng)目。石英、長(zhǎng)石、云母、鐵、鈦礦物等均屬有害雜質(zhì)。原料精選的方法：物理法；化學(xué)法；物理化學(xué)法351.物理方法適用于除去與原料顆粒以分離狀態(tài)存在的雜質(zhì)目的：除去粗粒雜質(zhì)；控制原料的顆粒組成。（1）分級(jí)法水簸(淘洗)、水力旋流、風(fēng)選、篩選等原理：利用礦物顆粒直徑或密度差別來(lái)進(jìn)行濕法：效果好，精度高，但需要脫水干法：噪音和粉塵大，但處理能力大36水簸(淘洗)根據(jù)顆粒沉降速度的差異分離2.淘練泥土（陶冶圖）1、手工淘洗（小規(guī)模）2、淘泥系統(tǒng)（大規(guī)模）攪拌機(jī)—除砂溝—沉淀池水力旋流器37磁選法用來(lái)分離原料中的含鐵礦物。（2）磁選法利用礦物的磁性差別礦物化學(xué)式相對(duì)磁性鐵磁鐵礦鈦鐵礦菱鐵礦赤鐵礦金紅石黃鐵礦FeFe3O4FTiO3FeCO3Fe2O3TiO2FeS210040.1824.701.821.320.370.23以鐵為標(biāo)準(zhǔn)各種礦物的相對(duì)磁性382.化學(xué)法目的：除去原料中難以以顆粒形式分離的微細(xì)含鐵雜質(zhì)，如FeS,Fe(OH)3高溫下:2Fe2O3+6Cl2=4FeCl3

+3O2

（1）升華法39用酸或其它反應(yīng)劑使Fe變?yōu)榭扇茺}，水洗除去。（2）溶解法酸處理（鹽酸、硫酸）溶解粘土中的碳酸鐵、鐵緣泥石等；溶解長(zhǎng)石、石英中的氧化鐵等加熱處理可提高溶出速度403.水的處理對(duì)坯料、制品性能的影響（1）水中的離子Ca2+、Mg2+(10-15ppm)、SO42-(10ppm)等易引起泥漿絮凝。將硬水轉(zhuǎn)化為軟水的方法：加入添加劑：磷酸鈉、焦磷酸鈉等，生成不溶性物質(zhì)（2）pH值pH值影響坯料的可塑性。一般pH=6.0~8.5。思考題:SO42-

如何除去？41二.

原料粉碎與篩分粉碎是指粉碎就是固體物料在外力的作用下，由大變小的過(guò)程。

粉碎的作用:是使各種原料混合均勻，增加坯體組織致密性，有利于成形和燒成，提高原料的利用率及利于除鐵。按物料粗細(xì)又可分為粗碎、細(xì)碎；按粉碎機(jī)械它可分為破碎和粉磨。粉磨又可分為：粗磨與細(xì)磨、精磨。（一）粉碎421.粉碎的意義（1）原料顆粒小，坯料的可塑性增加,有利于成型操作。（2）

便于各種成分不同的原料混合均勻,增加組織的致密性。（3）促使坯料在燒成過(guò)程中的反應(yīng)加速。原料越細(xì)，表面能越高，化學(xué)反應(yīng)活性越大。（4）

使得原料中的雜質(zhì)易于除去。43《陶冶圖編次》中“采石制泥”文中說(shuō)用水碓處理原料的方法，適應(yīng)于細(xì)、粗各類器皿的原料產(chǎn)地，生動(dòng)地顯示出在山區(qū)開(kāi)采、碓碎和運(yùn)送的情況。“進(jìn)坑石泥，制之精巧”（《陶經(jīng)》），石指瓷石，石泥既“碓舂之，澄細(xì)，淘凈如磚式，制如白不(dun)”（《陶冶圖說(shuō)》）。如今景德鎮(zhèn)還保留著古老的瓷石加工集群——三寶蓬瓷石加工作坊。44452.粉碎方法粉碎原料時(shí)，應(yīng)根據(jù)其硬度和粒度確定破碎階段、設(shè)備。（1）

粗碎（2）

中碎（3）

細(xì)碎球磨機(jī)、振動(dòng)磨、攪拌磨、雷蒙磨（環(huán)輥磨機(jī)）、氣流磨（氣流粉碎機(jī)）出料直徑≤

40～50mm設(shè)備：顎式破碎機(jī)、錘式破碎機(jī)出料直徑≤

3～5mm輪碾機(jī)出料直徑≤

0.05mm463.原料細(xì)碎及超細(xì)粉碎（1）球磨粉碎當(dāng)筒體旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)研磨體旋轉(zhuǎn)，靠離心力和摩擦力的作用，將磨球帶到一定高度。當(dāng)離心力小于其自身重量時(shí)，研磨體下落，沖擊下部研磨體及筒壁，而介于其間的粉料便受到?jīng)_擊和研磨。陶瓷工業(yè)生產(chǎn)中普遍采用的間歇式球磨機(jī)是一種內(nèi)裝一定研磨體的旋轉(zhuǎn)筒體。目的：磨碎；混合。47濕法是在磨機(jī)中加入一定比例的研磨介質(zhì)（一般是水，有時(shí)也加有機(jī)溶劑）。干法則不加研磨介質(zhì)。球磨方式有濕法和干法兩種。濕法球磨主要靠研磨作用進(jìn)行粉碎，得到的顆粒較細(xì)，單位容積產(chǎn)量大，粉塵小，出料時(shí)可用管道輸送。生產(chǎn)中用的較多。干法得到的顆粒較濕法粗。48（2）振動(dòng)粉碎出料粒度≤

60μm（干磨最細(xì)粒度可達(dá)5μm，濕磨可達(dá)1μm，甚至可達(dá)0.1μm）。振動(dòng)粉碎是一種超細(xì)粉碎方法。入料粒度≤

2mm49（3）攪拌磨（摩擦磨、砂磨）粉碎粉碎原理與球磨類似進(jìn)料粒度≤

1mm出料粒度

0.1μm適于制備軋膜成型和流延成型用的漿料。50（二）

篩分1.定義將已經(jīng)粉碎的物料，放在具有一定大小孔徑的篩面上進(jìn)行振動(dòng)或搖動(dòng)，使其分離為顆粒大小近似相等的若干部分。2.作用（1）使原料顆粒適合于下一制造工序的需要。（2）粉碎過(guò)程中及時(shí)篩去已符合粒度要求的顆粒，使粗粒得到充分粉碎，可提高設(shè)備的粉碎效率。（3）確定顆粒大小及其比例，并控制原料或坯料中粗顆粒的含量，因而可以提高成品的品質(zhì)。513.篩分方法4.篩分設(shè)備（1）干篩（2）濕篩搖動(dòng)篩：分離12mm以下的物料。與中碎設(shè)備構(gòu)成閉路循環(huán)系統(tǒng)?；剞D(zhuǎn)篩振動(dòng)篩52三.原料的預(yù)燒預(yù)燒的作用

1、改變物性。有利于粉碎處理，（石英、長(zhǎng)石、偉晶花崗巖）硬度大。煅燒處理后，快速降溫，引起體積變化，產(chǎn)生應(yīng)力，便于粉碎。

2、

除去原料中的雜質(zhì)，提高純度。煅燒后有些雜質(zhì)顏色變化，便于篩選。

3、穩(wěn)定晶型，使用前預(yù)燒使其發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變，得到性能良好高溫穩(wěn)定型。53有的原料具有多種結(jié)晶形態(tài)；穩(wěn)定的高溫形態(tài)其性能最優(yōu)良。工業(yè)氧化鋁的主晶相是γ-Al2O3;性能良好高溫穩(wěn)定型的

α-Al2O3

1300-1600℃、.滑石有的具有特殊的片狀結(jié)構(gòu)；成型時(shí)泥料分層或顆粒定向排列；產(chǎn)品變形或開(kāi)裂；1350-1450℃石英原料硬度大，不易粉碎；900℃，急冷散裂成小塊；高的可塑性粘土，干燥收縮和燒成收縮較大，容易引起制品開(kāi)裂。700-900℃54一坯料的種類坯料定義

將陶瓷原料經(jīng)過(guò)配料和加工后，與水混合均勻得到的具有成型性能的多組分混合物。第三章

坯料的制備55國(guó)際上粘土質(zhì)瓷器的分類：硬質(zhì)瓷：軟質(zhì)瓷：（0.18~0.3）RO·1Al2O3·(3.5~4.8)SiO2（0.3~0.45）RO·1Al2O3·(4.8~6)SiO2高嶺土、石英、長(zhǎng)石。高嶺土、石英、長(zhǎng)石，以及鈣、鎂的碳酸鹽、骨灰、滑石、熔塊。562.坯料分類根據(jù)成型方法不同，可將陶瓷坯料分為三類：（1）注漿坯料含水量約28～35％（2）可塑坯料含水量約18～25％（3）壓制坯料

a.半干壓坯料含水量約8～15％

b.干壓坯料含水量約3～7％57二.坯料的性能要求（一）基本要求1.配方準(zhǔn)確2.組分均勻3.粒度及粒度分布合理4.空氣含量少各種坯料均應(yīng)滿足以下基本要求：58（二）注漿坯料1.流動(dòng)性好2.懸浮性好3.觸變性適當(dāng)4.濾水性適當(dāng)5.泥漿含水量少59（三）可塑坯料1.具有良好的可塑性2.具有一定的形狀穩(wěn)定性3.含水量適當(dāng)4.成型坯體的干燥強(qiáng)度和收縮率適當(dāng)60（四）壓制坯料1.流動(dòng)性好2.堆積密度大3.水分均勻、含水量適當(dāng)61三.攪拌（泥漿）1.作用（1）泥漿攪拌工序使儲(chǔ)存的泥漿保持懸浮狀態(tài)，防止分層。