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镁硅酸盐原料在建筑卫生陶瓷中的用途

作者:天博    更新时间:2021-02-02 01:16

  在建筑卫生陶瓷产品中,镁硅酸盐类陶瓷原料,在陶瓷坯料与釉料中发挥着重要作用。比如它能够改善产品的釉料与坯料的性能方面,发挥出重要作用。目前,国内外市场对于建筑卫生陶瓷产品的外观要求增多。尤其在提高建筑卫生陶瓷制品的白度、半透明度与热稳定性方面,镁硅酸盐类陶瓷原料是必不可少的添加物原料。本文就常用的镁硅酸盐类矿物陶瓷原料,如滑石、蛇纹石、镁橄榄石等,在建筑卫生陶瓷产品中的用途作些探讨与介绍。

  众所周知,天然滑石原料是含水镁硅酸盐矿物,其化学式为3MgO4SiO2H2O。它的理论化学组成为;MgO含量为31.7%,SiO2含量为63.5%,H2O含量为4.8%。天然的滑石矿物,它的外观为白色或稍带粉红色,一般为粗鳞片状。致密的细鳞片状称为块滑石,具有滑腻感,体积密度为2.6~2.8克/cm3。天然滑石原料的硬度较小,仅为1~1.5,用手指甲可以刻划。天然滑石原料的热性能为:在加热到870℃时,滑石开始脱去结晶水,到950℃时全部脱水完成。天然滑石的熔点温度为1550℃。滑石在陶瓷中有良好的耐热性、润滑性、抗酸性、绝缘性,并对釉类物质有强烈的吸附作用。由于以上的优良性能,滑石在日用陶瓷、建筑卫生陶瓷及特种陶瓷产品中的用途非常广泛。尤其在改善产品的白度、膨胀系数、防止产品开裂等方面,表现出极其重要的作用。

  滑石在陶瓷工业中的应用范围较广,如制作具有高白度、高透明的滑石质日用瓷器及在电瓷工业中生产高频瓷(亦称装置瓷),或用作建筑卫生陶瓷产品中的彩釉墙地砖釉料等。在长石质瓷坯料中加入少量滑石后,可以降低烧成温度,扩大烧成范围,减少瓷胎中游离石英的含量,提高制品的半透明度与热稳定性。我国北方瓷区某些高档日用瓷品种中都加入有一定比例的滑石原料。在建陶产品的坯料中,以滑石取代长石,可以减少制品的吸湿膨胀与后期开裂缺陷,同时可以降低干燥结,结与烧成收缩。如建筑卫生产品中的釉面砖、内墙砖中都引入有滑石料,以提高制品的外观与内在质量。

  滑石在建筑卫生陶瓷产品釉中的作用更为重要与广泛。它可以降低烧成中釉料的膨胀系数,防止釉面龟裂。由于滑石在釉中能够形成增强反光能力的棱柱状晶体物质,从而可以增强釉面的乳浊效果,且有利于提高釉面的白度。在彩釉墙地砖釉料中,滑石可以与磷灰石组成磷镁质乳浊剂与增白剂,且烧成温度低,范围宽,又可降低乳白釉产品成本。此外,还可以在高镁石灰釉内形成透辉石晶体类的乳白釉。这类不添加乳浊剂(锆英石)的乳白釉,可*自身作用形成乳白效果。此外、滑石还可以增加釉料烧成温度范围,避免釉面烟熏的烧成缺陷。在作为配方使用之前,天然滑石原料须经过1200℃左右温度的煅烧,以改善滑石的工艺性能。

  我国滑石资源非常丰富,矿物质量与品质也很好,其中较**的有辽宁海城、山东渔阳、广西龙胜等,均为滑石主要产地。此外,山东栖霞、山西太原、云南丽江、广东高州等地也出产滑石。

  二、蛇纹石(3MgO2SiO22H2O)

  在陶瓷工艺学中,蛇纹石属于镁硅酸盐类一种。其化学式为3MgO2SiO22H2O,理论矿物化学组成为:MgO含量43.0%,SiO2含量为44.1%,H2O为12.9%。在天然矿物中,蛇纹石杂质含量较高,其中常含有Fe、Ni、Mu、Ti、Co、Cr等元素的化合物。蛇纹石的外观为绿色、浅绿、黄绿、暗绿以至黑色。硬度为2.5~3.5,其热性能为在1557℃分解。根据蛇纹石的内部结构与形状,又分为利蛇纹石、纤维蛇纹石,而利蛇纹石与纤维蛇纹石两者混合伴生物统称为胶蛇纹石。

  ①蛇纹石脱水温度早于滑石,它在400600℃时开胎脱水,在700℃时达到完全脱水,形成的矿物为镁橄榄石与MgOSiO2。其反应过程为:3MgO2SiO22H2O2MgOSiO2(镁橄榄石)+MgOSiO2+2H2O。

  ②在烧成温度1000℃左右时,MgOSiO2生成顽火辉石,再随着温度加高,即形成为斜顽辉石。2MgOSiO2+MgOSiO2(非晶质)1000℃2MgOSiO2+MgOSiO2(穴顽火辉石)。

  ③在蛇纹石烧成温度达到13001400℃时,物料发生剧烈收缩,其收缩率可达10~25%。

  ④在14001500℃时,蛇纹石形成完全烧结,主要矿物为镁橄榄石、斜顽辉石。此外,还有磁铁矿及尖晶石包裹体等。

  由于蛇纹石含杂质较滑石多,含铁量低的原料可用作陶瓷坯料,可以利用蛇纹石生产蛇纹石日用瓷器,这方面过去在河北邯郸瓷区作过试制。其制品性能,如白度与半透明度与滑石瓷相似。此外,蛇纹石原料在中档制品瓷器、建陶产品地砖及工业陶瓷耐酸陶器中均可应用。目前蛇纹石矿物原料主要用于耐火材料,如用来制作堇青石匣钵等。我国蛇纹石矿物原料分布在北方较多,如吉林集安,辽宁岫岩、河北承德、陕西大安、黑龙江依兰、四川彭县亦有出产。

  随着我国建筑卫生陶瓷工业的迅速与高质量地发展,以及对高新科技的采用,镁硅酸盐陶瓷原料将会显示更广泛的用途,也会在使用中不断提高原料的利用价值,取得更好的经济效益。

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