1 第一章原料(粘土)解析
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陶瓷工艺学原料
加热反应： 3MgO·4SiO2·H2O→3（MgO·SiO2）＋SiO2＋H2O
原顽辉石 缺陷：原料呈片状构造，不易粉碎，形成定向排列，1200 ～1350℃预烧，破坏其片状构造。
第一章 原 料
滑石可用作日用瓷、工业瓷、电瓷及陶瓷釉旳原料，使 用情况有下列几种:
﹡ (1)在瓷坯中加入少许滑石(1％一2％)，能降低烧成温度，
矿物构成、颗粒大小、液相数量及性质
4. 改善粘土（或坯料）可塑性旳措施
淘洗、风化、真空练泥、陈腐、加入无机或有机塑化 剂以提升坯料旳可塑性。
第一章 原料
（二）结合性
1.定义：粘土能粘结一定细度旳瘠性物料形成可塑泥 团并有一定干燥强度旳性能。 一般可塑性强旳粘土，其结合性也大。
2.表征：
①试验室一般以能够形成可塑泥团时所加入原则砂（颗粒构
从生产控制来考虑，希望粘土旳烧结温度范围（T2→T3 ）宽些。
第一章 原料
（七）耐火度 １定义： 粘土原料抵抗高温作用而不熔化旳性能。 ２测定： 截头三角锥(上底边2mm，下底边8mm,高30mm 旳正三角形) ３影响原因：化学构成 Al2O3/SiO2比值大，耐火度高，烧结温度范围宽。 可根据粘土旳化学构成计算：
第一章 原料
1. T 360 Al2 O3 RO
0.228
合用于Al2O3含量20%～50%旳粘土
2.
T 5.5A 1534 (8.3F 2MO) 30 A
合用于Al2O3含量15%～50%旳粘土
四、粘土在陶瓷生产中旳作用﹡
1.坯体成型旳基础
陶瓷坯料一般采用粘土、石英和长石等基本原料配制而成 。其中石英、长石均是瘠性原料,本身缺乏可塑性,更无结合 能力,所以必须依托粘土原料特有旳可塑性能、结合性能以及 泥浆旳悬浮稳定性能获取所需旳成型性能，以便使陶瓷坯体 得以成型；
原顽辉石 缺陷：原料呈片状构造，不易粉碎，形成定向排列，1200 ～1350℃预烧，破坏其片状构造。
第一章 原 料
滑石可用作日用瓷、工业瓷、电瓷及陶瓷釉旳原料，使 用情况有下列几种:
﹡ (1)在瓷坯中加入少许滑石(1％一2％)，能降低烧成温度，
矿物构成、颗粒大小、液相数量及性质
4. 改善粘土（或坯料）可塑性旳措施
淘洗、风化、真空练泥、陈腐、加入无机或有机塑化 剂以提升坯料旳可塑性。
第一章 原料
（二）结合性
1.定义：粘土能粘结一定细度旳瘠性物料形成可塑泥 团并有一定干燥强度旳性能。 一般可塑性强旳粘土，其结合性也大。
2.表征：
①试验室一般以能够形成可塑泥团时所加入原则砂（颗粒构
从生产控制来考虑，希望粘土旳烧结温度范围（T2→T3 ）宽些。
第一章 原料
（七）耐火度 １定义： 粘土原料抵抗高温作用而不熔化旳性能。 ２测定： 截头三角锥(上底边2mm，下底边8mm,高30mm 旳正三角形) ３影响原因：化学构成 Al2O3/SiO2比值大，耐火度高，烧结温度范围宽。 可根据粘土旳化学构成计算：
第一章 原料
1. T 360 Al2 O3 RO
0.228
合用于Al2O3含量20%～50%旳粘土
2.
T 5.5A 1534 (8.3F 2MO) 30 A
合用于Al2O3含量15%～50%旳粘土
四、粘土在陶瓷生产中旳作用﹡
1.坯体成型旳基础
陶瓷坯料一般采用粘土、石英和长石等基本原料配制而成 。其中石英、长石均是瘠性原料,本身缺乏可塑性,更无结合 能力,所以必须依托粘土原料特有旳可塑性能、结合性能以及 泥浆旳悬浮稳定性能获取所需旳成型性能，以便使陶瓷坯体 得以成型；
陶瓷工艺学1绪论、 第一章 原料 PPT课件
湖南醴陵
所产的瓷器有日用瓷与陈设瓷，薄胎注浆，瓷质洁 白，装饰的主要特色是釉下五彩，闻名中外。另除有釉上 贴花和喷花等外，1958年还试制成功一种感光晒花的新 装饰法。建国以后，这个地区的瓷器在技术方面不断革新 创造，生产发展很快，已成为全国重要的瓷区之一。
广东石湾陶器
相传有八百多年的历史。以人物、鸟兽等雕塑陈列品为主。釉色丰富， 刻画细腻，形象生动，别具风格。此外还有大量的日用陶器。建国后， 还首创了“结晶釉”
3.1陶瓷研究的发展历程
陶器
高铝质、粘土和 瓷土的应用 釉的发明
原料纯化 陶瓷工艺的发展 陶瓷理论的发展
陶器 传统陶瓷
先进陶瓷 微米级
纳米陶瓷
高温技术
显微结构 分析的进步 性能研究的深入 无损评估的成就 相邻科学的推动
3.2陶瓷在现代化建设中的作用
•
除用于日常生活中外，陶瓷作为结构和功能材料广泛
用于科学技术和工农生产领域的重要性，对此人们仍没有
• 唐代：远销日本、印度、波斯、埃及。 • 宋代：远销50余国，远至欧洲。 • 明代：郑和七次下西洋，将中国瓷器输送至世界各国，与
世界各国在文化、经济、贸易、政治上建立了联系。 • 中国瓷器在国外有：“白如玉，明如镜，薄如纸，声如磬”
的美誉，被外国人视为奇珍异宝。 • 十七世纪以后，各国竞相仿造，并逐渐创立自己的风格。 • 中国瓷器为人类文化的进步所做出的重大贡献，是值得我
由于其高温下的缺点，在陶瓷 生产中多不采用
钡长石 熔点高（1710℃），熔融温度 普通瓷制品不选用 范围较窄
1.2.3 长石类原料在陶瓷生产中的作用
1）长石是熔剂型原料，可降低烧成温度，减少燃料消耗。 高温下熔化后能填充坯体的孔隙，熔解粘土及石英类
第一章 油田化学——粘土矿物
D、C.E.C 大介于高岭石与蒙脱石之间（200-400mmol/1kg土)
☞蒙脱石由于晶格取代作用产生的负电荷由K+来平衡，由于
蒙脱石取代位置主要在Si-O四面体中，产生的负电荷离晶层 表面近，故与K+产生很强的静电力， K+不易交换下来。
☞ K+的大小刚好嵌入相邻晶层间的氧原子网格形成的空穴
中，起到连接作用，周围有12个氧与它配伍，因此， K+连
吸附性越强交换能力越大，通常离子的交换能力由弱到强 的排列顺序为 Li+<Na+<K+(NH4+)<Mg2+<Ca2+<Ba2+<Al3+<Fe3+<H+ c. 离子浓度 离子浓度越大交换能力越强
粘土矿物的性质
四、 粘土的凝聚性
（1）概念：粘土矿物（颗粒）在水分散体系状态下， 通过不同的联结方式产生絮凝或聚结（集）的现象。 粘土颗粒的联结：絮凝和聚结（集）
②作用机理：浓差扩散。
粘土矿物的性质
1、 吸附：物质在两相界面上自动浓集(界面浓度大于内部 浓 度）的现象。 吸附质：被吸附的物质（钻井液处理剂） 吸附剂：吸附吸附质的物质（粘土） 2、分类 （1）物理吸附：范德华引力引起，一般无选择性， 吸附热较 小，容易脱附。例：阴离子和非离子处理剂在粘土上的吸附。 （2）化学吸附：化学键力引起，具有选择性，吸附热较大， 不易脱附。例：阳离子处理剂在粘土上的吸附。
构的）和非晶质，自然界中所见到的粘土矿物绝大多
粘 土
数是晶质的。 （2）粘土：疏松的尚未固结成岩的以粘土矿物为 主的（≥50%）沉积物。 （3）粘土岩（俗称：泥页岩）：粘土矿物经沉积、
☞蒙脱石由于晶格取代作用产生的负电荷由K+来平衡，由于
蒙脱石取代位置主要在Si-O四面体中，产生的负电荷离晶层 表面近，故与K+产生很强的静电力， K+不易交换下来。
☞ K+的大小刚好嵌入相邻晶层间的氧原子网格形成的空穴
中，起到连接作用，周围有12个氧与它配伍，因此， K+连
吸附性越强交换能力越大，通常离子的交换能力由弱到强 的排列顺序为 Li+<Na+<K+(NH4+)<Mg2+<Ca2+<Ba2+<Al3+<Fe3+<H+ c. 离子浓度 离子浓度越大交换能力越强
粘土矿物的性质
四、 粘土的凝聚性
（1）概念：粘土矿物（颗粒）在水分散体系状态下， 通过不同的联结方式产生絮凝或聚结（集）的现象。 粘土颗粒的联结：絮凝和聚结（集）
②作用机理：浓差扩散。
粘土矿物的性质
1、 吸附：物质在两相界面上自动浓集(界面浓度大于内部 浓 度）的现象。 吸附质：被吸附的物质（钻井液处理剂） 吸附剂：吸附吸附质的物质（粘土） 2、分类 （1）物理吸附：范德华引力引起，一般无选择性， 吸附热较 小，容易脱附。例：阴离子和非离子处理剂在粘土上的吸附。 （2）化学吸附：化学键力引起，具有选择性，吸附热较大， 不易脱附。例：阳离子处理剂在粘土上的吸附。
构的）和非晶质，自然界中所见到的粘土矿物绝大多
粘 土
数是晶质的。 （2）粘土：疏松的尚未固结成岩的以粘土矿物为 主的（≥50%）沉积物。 （3）粘土岩（俗称：泥页岩）：粘土矿物经沉积、
土力学第一章参考答案
⼟⼒学第⼀章参考答案第⼀章参考答案⼀、简答题1.【答】⼟粒的⼤⼩及其组成情况，通常以⼟中各个粒组的相对含量（各粒组占⼟粒总量的百分数）来表⽰，称为⼟的颗粒级配（粒度成分）。
根据颗分试验成果绘制的曲线（采⽤对数坐标表⽰，横坐标为粒径，纵坐标为⼩于（或⼤于）某粒径的⼟重（累计百分）含量）称为颗粒级配曲线，它的坡度可以⼤致判断⼟的均匀程度或级配是否良好。
2. 【答】3. 【答】⼟是连续、坚固的岩⽯在风化作⽤下形成的⼤⼩悬殊的颗粒，经过不同的搬运⽅式，在各种⾃然环境中⽣成的沉积物。
与⼀般建筑材料相⽐，⼟具有三个重要特点：散粒性、多相性、⾃然变异性。
4. 【答】⼟的结构是指由⼟粒单元⼤⼩、矿物成分、形状、相互排列及其关联关系，⼟中⽔的性质及孔隙特征等因素形成的综合特征。
基本类型⼀般分为单粒结构、蜂窝结（粒径0.075~0.005mm）、絮状结构（粒径<0.005mm）。
单粒结构：⼟的粒径较⼤，彼此之间⽆连结⼒或只有微弱的连结⼒，⼟粒呈棱⾓状、表⾯粗糙。
蜂窝结构：⼟的粒径较⼩、颗粒间的连接⼒强，吸引⼒⼤于其重⼒，⼟粒停留在最初的接触位置上不再下沉。
絮状结构：⼟粒较长时间在⽔中悬浮，单靠⾃⾝中重⼒不能下沉，⽽是由胶体颗粒结成棉絮状，以粒团的形式集体下沉。
5. 【答】⼟的宏观结构，常称之为⼟的构造。
是同⼀⼟层中的物质成分和颗粒⼤⼩等都相近的各部分之间的相互关系的特征。
其主要特征是层理性、裂隙性及⼤孔隙等宏观特征。
6. 【答】强结合⽔影响⼟的粘滞度、弹性和抗剪强度，弱结合⽔影响⼟的可塑性。
7. 【答】⽑细⽔是存在于地下⽔位以上，受到⽔与空⽓交界⾯处表⾯张⼒作⽤的⾃由⽔。
⼟中⾃由⽔从地下⽔位通过⼟的细⼩通道逐渐上升。
它不仅受重⼒作⽤⽽且还受到表⾯张⼒的⽀配。
⽑细⽔的上升对建筑物地下部分的防潮措施和地基特的浸湿及冻胀等有重要影响；在⼲旱地区，地下⽔中的可溶盐随⽑细⽔上升后不断蒸发，盐分积聚于靠近地表处⽽形成盐渍⼟。
陶瓷工艺学 第一章 原料
长石熔体对粘土、石英的溶解度
单位：%
被熔解的物质 1300℃的溶解度 钾长石 粘土分解产物 15~20 石英 5~10 钠长石 25~33 8~15
1500℃的溶解度 钾长石 40~50 15~25 钠长石 60~70 18~28
第五节 其他矿物原料
含碱硅酸铝类 碱土硅酸盐类原料 碳酸盐类 钙的磷酸盐类 高铝质矿物原料 锆英石 工业废渣
粘土是由富含长石等铝硅酸盐矿物的岩石 粘土是由富含长石等铝硅酸盐矿物的岩石 如长石、伟晶花岗岩、斑岩、片麻岩等经 如长石、伟晶花岗岩、斑岩、片麻岩等经 过漫长地质年代的风华作用或热液蚀变作 过漫长地质年代的风华作用或热液蚀变作 用而形成的。 用而形成的。
粘土的成因
例：
长石及绢云母转化为高岭石的反应大致如下：
塑性粘土指数7~15 或指标2.5~3.6 ; 弱
塑性粘土指数1~7 或指标<2.5 ; 非塑性
粘土指数<1
（二）结合性
粘土的结合性是指粘土能粘结一定细 度的瘠性物料，形成可塑泥团并有一定干 燥强度的性能。
（三）离子交换性
粘土种类 高岭土 高岭土类粘土 伊利石类粘土 叙永土 膨润土
单位：×10-1mmol/g
说，粘土的种类是确定生产何种陶瓷制品品种的
主要根据 粘土是形成陶器主体结构和瓷器中莫来石 晶体 的主要来源
六.我国的粘土原料
内蒙古地区
华北地区
东北地区
华东地区
中南地区
第三节 石英类原料 石英的种类和性质
石英的晶形转化
石英在陶瓷生产中的作用
（一）石英的种类和性质
自然界中的二氧 化硅结晶矿物统 称为石英，其中 纯度最高的成为 水晶
应用粘土科学(3篇)
第1篇摘要：粘土作为一种重要的非金属矿产，广泛应用于陶瓷、建筑材料、化工、环保等领域。
本文从粘土的原料特性、加工工艺、应用领域等方面对粘土科学进行了探讨，旨在为我国粘土资源的开发利用提供理论支持和实践指导。
一、引言粘土是一种具有粘结性和可塑性的细粒土，主要成分为硅酸盐。
粘土在我国有着丰富的资源，分布广泛，具有极高的经济价值。
随着科学技术的不断发展，粘土科学在原料、工艺、应用等领域取得了显著的成果。
本文将从以下几个方面对粘土科学进行探讨。
二、粘土原料特性1. 矿物成分：粘土主要由高岭石、伊利石、蒙脱石等矿物组成，这些矿物具有不同的化学成分和物理性质。
2. 化学成分：粘土的化学成分主要包括硅、铝、铁、钙、镁、钾、钠等元素，这些元素的含量和种类对粘土的性质有重要影响。
3. 物理性质：粘土的物理性质包括颗粒大小、比表面积、孔隙率、塑性指数等，这些性质直接影响粘土的加工和应用。
4. 工艺性质：粘土的工艺性质包括可塑性、烧结性、粘结性等，这些性质是评价粘土质量的重要指标。
三、粘土加工工艺1. 原料开采：粘土原料的开采采用露天开采或地下开采，根据矿床类型和开采条件选择合适的方法。
2. 原料破碎：将开采的粘土原料进行破碎，破碎程度根据最终产品要求而定。
3. 精选：对破碎后的粘土原料进行筛选，去除杂质，提高原料纯度。
4. 混合：将精选后的粘土原料与其他原料（如石英、长石等）按比例混合，以满足不同产品的需求。
5. 成型：根据产品要求，采用挤出、压制成型、注浆成型等方法将混合原料制成坯体。
6. 烧结：将成型后的坯体进行高温烧结，使其达到一定的强度和密度。
四、粘土应用领域1. 陶瓷：粘土是陶瓷生产的主要原料，可用于制作日用陶瓷、卫生洁具、建筑陶瓷等。
2. 建筑材料：粘土可用于生产砖瓦、水泥、石膏等建筑材料。
3. 化工：粘土可用于制备催化剂、吸附剂、填料等化工产品。
4. 环保：粘土可用于处理废水、废气、固体废弃物等环保领域。
陶瓷工艺学——原料
第二节 硅质原料
1.2.1 石英——SiO2——燧石
隐晶质SiO2 ，SiO2 液经化学沉积在岩石夹层中， 硬度高。
陶瓷工业常做研磨材料：砌筑球磨机内衬，研磨 体球石用。
SiO2>98%。
陶瓷——原料
陶瓷课件
第二节 硅质原料
1.2.1 石英——SiO2——石英砂
花岗岩、伟晶岩风化的产物，可简化工艺。 杂质多，成分变化波动较大。 河床砂用于墙地砖，大缸大生产，可减小其变形。 平潭海砂：大量用于玻璃工业生产。 东山海砂：是我国水泥行业的标准砂。
第三节 粘土类原料
1.3.1 ——粘土成因与分类
各种富含硅酸盐矿物的岩石经风化，水解，热液蚀变等作 用可变为粘土。
风化残积型 热液蚀变型 沉积型
陶瓷——原料
陶瓷课件
第三节 粘土类原料
1.3.1 ——粘土成因与分类
风化残积型——一次粘土
成因：深层的岩浆岩（花岗岩、伟晶岩、长石岩）在原产地风化后即残 留在原地，多成为优质高岭土的矿床，一般称为一次粘土（也称为残留 粘土或原生粘土）；粘土的产地不同，其成分也有较大波动。
一级转变的体积变化大，但由于其转化速度慢，体积效应小， 且在高温下有液相存在，对坯体影响不大。
二级转变的体积变化小，但转化速度快，瞬间完成，体积效 应大，无液相，对坯体影响大，必须严格控制。
陶瓷——原料
陶瓷课件
第二节 硅质原料
1.2.2 ——SiO2多晶转变特性
石英理论晶型转化的基础条件：慢升温，维持晶型转化在 平衡态下进行。
高档白瓷：白度大于75，Fe2O3 0.3%； 高压电瓷： Fe2O3+TiO2 0.6%（ Fe2O3高温分解， 有气体产生，留下气孔，高压下易被击穿。
第一章土壤的物质组成
❖ C6H12O6+9(O) 3C2H2O4(草酸)+3H2O
❖ C2H2O4+O2
4CO2+2H2O
❖ C6H12O6 ❖ H2+CO2
3C4H8O2(丁酸)+2H2 CH4+2H2O
主要是蛋白质的分解，是土壤氮素循环的主要过程。 包括4个过程： （1）水解过程：蛋白质在水解酶作用下分解成简单的氨 基酸； （2）氨化作用：在氨化细菌作用下，有机态氮变成无机 态氮即氨或铵的过程。 （3）硝化作用：氨在微生物作用下，经过亚硝酸的中间 阶段，进一步氧化为硝酸。需在有氧条件下进行。 （4）反硝化作用：在厌气条件如水淹、有机质含量过高 情况下。硝态氮在反硝化细菌作用下，转化为还原态氮 如氨、NO、N2O、N2、HNO2等
(磷灰石)
(磷酸二氢钙)
4、氧化作用
2FeS2 + 16H2O +7O2 2FeSO4 7H2O + 2H2SO4
(黄铁矿)
(硫酸亚铁)
（三）生物风化作用
指动物、植物、微生物的生命活动及其分解产物对岩石矿 物的风化作用。 1、根系的挤压；
植物根的机械破坏作用
2、地衣、苔藓保蓄水分，加强化学风化； 3、呼吸产生的二氧化碳和有机酸，分解矿物等。
Ø 腐殖物质：有机质经过微生物 分解和再合成的一种褐色或暗 褐色的大分子胶体物质，与矿 物质土粒紧密结合，是有机质 的主要成分。
可机械分离 占10-15%， 基本组成部分 作物养分重要来源， 形成腐殖质的原料
不可机械分离 占85-90%， 主要成分 作物营养主要物质 改良土壤性质 肥力水平主要标志
微 生 物
➢变质岩和沉积岩进入地 下深处后，在高温高压条 件下发生熔融形成岩浆， 经结晶作用而变成岩浆岩。
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代表：我国南方的高岭土大多属于此类，如：江西星子 高岭、景德镇大州高岭、龙岩高岭、广东飞天燕等粘土矿。 特点：质地较纯，颗粒稍粗，可塑性较差，耐火度较高
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热液蚀变型
成因：热液作用于母岩所形成的。
高温岩浆冷凝结晶后，残余岩浆含大量挥发分和水分，当温 度进一步降低时，水分以液态存在，但其中溶有大量其它化合物， 当这种热液（水）作用于母岩时，会形成粘土矿床，这就称为热 液蚀变型粘土矿。
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化学组成在一定程度上反映其工艺性质：
但是干 燥后烧成收缩小。
（1）SiO2 ：若以石英状态存在的SiO2多时，粘土可塑性降低，
（2）Al2O3 ：含量多，耐火度增高，难烧结，高岭石类。
（3）Fe2O3＜1％ ，TiO2 ＜0.5％ ：瓷制品呈白色，含量过 高，颜色变深，还影响电绝缘性。 （4）K2O、Na2O：降低烧结温度，缩小烧结范围,伊利石类。 （5） CaO、MgO：降低粘土的耐火度，缩小烧结范围，过量
可使坯体起泡。
（6） H2O、有机质：可提高可塑性，但收缩大。
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化学组成的意义
1）矿物鉴定 2）估计耐火度 3）制品的颜色 4）成型性能 5）制品在烧结中膨胀或气泡的可能性 6）示性分析
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2、粘土的矿物组成
粘土矿物主要为高岭石类（包括高岭石、多水高岭石等）、 蒙脱石类（包括蒙脱石、叶蜡石等）和伊利石类（也称水云母） 等等。
特点：
一：蒙脱石显著的特点是能吸收大量的水，体积膨胀，如 以蒙脱石为主的膨润土其吸水后体积可膨胀20～30倍，这就是
膨润土的名称的由来。
二：离子交换能力强，晶格中的四面体层Ｓi4+部分被Ａ l3+、Ｐ5+置换。八面体层中Ａl3+被Ｍg2+、Ｆe3+、Ｚn2+、Ｌi+
等置换，使晶格中电价不平衡。晶层之间吸附阳离子如 Ｃa2+、
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粘土的分类
按成因分： 原生粘土（一次粘土）
次生粘土（二次粘土） 两者区别： 化学组成 耐火度 成型性能
一次粘土 较纯 较高 塑性低 二次粘土 杂质含量高 较低 塑性高 按可塑性分： 高可塑性粘土 — 膨润土、球土、木节土
中等可塑性粘土 低可塑性粘土—焦宝石、瓷石、叶蜡石
按耐火度分： 耐火粘土（耐火度 > 1580 C) （细瓷等） 难熔粘土（耐火度1350～1580 C ）（瓷砖等） 易熔粘土（耐火度 < 1350 C ）（砖瓦等）
Ｎa+等，又增加了蒙脱石的离子交换能力。根据吸附离子不同 分为Ｎa蒙脱石，Ｃa蒙脱石。
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三：膨润土可塑性大，触变厚化性强，严重影响泥浆性能。 煅烧时脱水过程长，收缩大，Ａl2Ｏ3含量低，又吸附了其它阳 离子，杂质较多。因此烧结温度低，烧后色泽差，会使坯体软 化变形，用量不宜太多，一般在５％左右。 四：随外界环境的温度和湿度而变化，引起Ｃ轴膨胀与收 缩，因此蒙脱石吸水性强，吸水后体积膨胀，容易破裂。颗粒 极细，可塑性强，干燥后强度大，干燥收缩也大，烧结温度低。
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b．蒙脱石类 Ａl2O3· 4ＳiO2· nＨ2O（蒙脱石n>2，叶蜡石n=1）
2:1型层状结构，两端[SiO4]四面体，中间
夹一个Al－（O，OH）八面体，构成单元层。单
元层间靠O键相连，结合力较小，水分子及其它 极性分子易进入晶层中间形成层与工程学院
各种富含硅酸盐矿物的岩石经风化，水解，热液蚀变等作 用可变为粘土。 粘土的成因是什么？ 风化残积型 热液蚀变型
沉积型
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风化残积型—— 一次粘土
成因：深层的岩浆岩（花岗岩、伟晶岩、长石岩）在原产 地风化(物理、化学、有机风化）后即残留在原地，多成为优 质高岭土的矿床，一般称为一次粘土（也称为残留粘土或原生 粘土）；粘土的产地不同，其成分也有较大波动。
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三、粘土的组成
粘土的性能取决于粘土的组成，包括粘土的矿物组成、 化学组成和颗粒组成。 1、粘土的化学组成
主要化学成分为SiO2、A12O3和结晶水（H2O）。
含有少量的碱金属氧化物K2O、Na2O，碱土金属氧化物
CaO、MgO，以及着色氧化物Fe2O3、TiO2等。
风化残积型粘土矿床一般SiO2含量高，而A12O3含量低。
第一章 原料及预处理
原料是材料生产的基础
作用：主要是为产品结构、组成及性能提供合适的化学成 分和加工处理过程所需的各种工艺性能。
包括：天然原料、化工原料
特点：天然原料化学组成不纯，便宜；化工原料高纯度。 节约资源，物尽其用。
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第一节 一、粘土
粘土类原料
定义：粘土是一种颜色多样，细分散的一种或者多种含 水铝硅酸盐矿物的混合体。 四个基本特征： 1、直径＜0.002mm的粘粒 2、含大量的粘土矿物 3、具有独特的物理化学—工艺性质 4、团结以后，可形成泥岩、页岩、泥板岩等半硬质岩石
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c ．伊利石类
高岭石
叶腊石
伊利石
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a．高岭石类 晶体结构式：Al4［Si4O10]（OH）8，1:1型层状结构硅酸盐， Si－O四面体层和Al－（O，OH）八面体层通过共用氧原子联系成
双层结构，构成结构单元层。层间以氢键相连，结合力较小，所
以晶体解理完全并缺乏膨胀性。 特点：吸附能力小，可塑性和结合性较 差，杂质少、白度高、耐火度高。
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作用： 陶瓷、玻璃、耐火材料和水泥工业的主要原料之一。 为陶瓷生产提供必需的可塑性、悬浮性和烧结性，其用量常 达40%以上。 高岭土：无碱玻璃、仪器玻璃和粘土质耐火材料。
水泥生产提供氧化硅和氧化铝，成球性能。生产1t水泥熟料
需要0.3～0.4t粘土质原料。
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二、粘土的成因及分类
代表：苏州阳山、衡阳界碑
等地粘土矿多为热液蚀变型。
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沉积型——二次粘土
成因：风化了的粘土矿物借雨水或风力的迁移作用搬
离母岩后，在低洼地方沉积而成的矿床，成为二次粘土 （也称为沉积粘土或次生粘土）。 代表：漳州黑泥、山西紫木节等粘土矿。 特点：杂质多，塑性好，干 燥强度大，收缩大，耐火度差。
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热液蚀变型
成因：热液作用于母岩所形成的。
高温岩浆冷凝结晶后，残余岩浆含大量挥发分和水分，当温 度进一步降低时，水分以液态存在，但其中溶有大量其它化合物， 当这种热液（水）作用于母岩时，会形成粘土矿床，这就称为热 液蚀变型粘土矿。
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化学组成在一定程度上反映其工艺性质：
但是干 燥后烧成收缩小。
（1）SiO2 ：若以石英状态存在的SiO2多时，粘土可塑性降低，
（2）Al2O3 ：含量多，耐火度增高，难烧结，高岭石类。
（3）Fe2O3＜1％ ，TiO2 ＜0.5％ ：瓷制品呈白色，含量过 高，颜色变深，还影响电绝缘性。 （4）K2O、Na2O：降低烧结温度，缩小烧结范围,伊利石类。 （5） CaO、MgO：降低粘土的耐火度，缩小烧结范围，过量
可使坯体起泡。
（6） H2O、有机质：可提高可塑性，但收缩大。
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化学组成的意义
1）矿物鉴定 2）估计耐火度 3）制品的颜色 4）成型性能 5）制品在烧结中膨胀或气泡的可能性 6）示性分析
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2、粘土的矿物组成
粘土矿物主要为高岭石类（包括高岭石、多水高岭石等）、 蒙脱石类（包括蒙脱石、叶蜡石等）和伊利石类（也称水云母） 等等。
特点：
一：蒙脱石显著的特点是能吸收大量的水，体积膨胀，如 以蒙脱石为主的膨润土其吸水后体积可膨胀20～30倍，这就是
膨润土的名称的由来。
二：离子交换能力强，晶格中的四面体层Ｓi4+部分被Ａ l3+、Ｐ5+置换。八面体层中Ａl3+被Ｍg2+、Ｆe3+、Ｚn2+、Ｌi+
等置换，使晶格中电价不平衡。晶层之间吸附阳离子如 Ｃa2+、
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粘土的分类
按成因分： 原生粘土（一次粘土）
次生粘土（二次粘土） 两者区别： 化学组成 耐火度 成型性能
一次粘土 较纯 较高 塑性低 二次粘土 杂质含量高 较低 塑性高 按可塑性分： 高可塑性粘土 — 膨润土、球土、木节土
中等可塑性粘土 低可塑性粘土—焦宝石、瓷石、叶蜡石
按耐火度分： 耐火粘土（耐火度 > 1580 C) （细瓷等） 难熔粘土（耐火度1350～1580 C ）（瓷砖等） 易熔粘土（耐火度 < 1350 C ）（砖瓦等）
Ｎa+等，又增加了蒙脱石的离子交换能力。根据吸附离子不同 分为Ｎa蒙脱石，Ｃa蒙脱石。
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三：膨润土可塑性大，触变厚化性强，严重影响泥浆性能。 煅烧时脱水过程长，收缩大，Ａl2Ｏ3含量低，又吸附了其它阳 离子，杂质较多。因此烧结温度低，烧后色泽差，会使坯体软 化变形，用量不宜太多，一般在５％左右。 四：随外界环境的温度和湿度而变化，引起Ｃ轴膨胀与收 缩，因此蒙脱石吸水性强，吸水后体积膨胀，容易破裂。颗粒 极细，可塑性强，干燥后强度大，干燥收缩也大，烧结温度低。
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b．蒙脱石类 Ａl2O3· 4ＳiO2· nＨ2O（蒙脱石n>2，叶蜡石n=1）
2:1型层状结构，两端[SiO4]四面体，中间
夹一个Al－（O，OH）八面体，构成单元层。单
元层间靠O键相连，结合力较小，水分子及其它 极性分子易进入晶层中间形成层与工程学院
各种富含硅酸盐矿物的岩石经风化，水解，热液蚀变等作 用可变为粘土。 粘土的成因是什么？ 风化残积型 热液蚀变型
沉积型
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风化残积型—— 一次粘土
成因：深层的岩浆岩（花岗岩、伟晶岩、长石岩）在原产 地风化(物理、化学、有机风化）后即残留在原地，多成为优 质高岭土的矿床，一般称为一次粘土（也称为残留粘土或原生 粘土）；粘土的产地不同，其成分也有较大波动。
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三、粘土的组成
粘土的性能取决于粘土的组成，包括粘土的矿物组成、 化学组成和颗粒组成。 1、粘土的化学组成
主要化学成分为SiO2、A12O3和结晶水（H2O）。
含有少量的碱金属氧化物K2O、Na2O，碱土金属氧化物
CaO、MgO，以及着色氧化物Fe2O3、TiO2等。
风化残积型粘土矿床一般SiO2含量高，而A12O3含量低。
第一章 原料及预处理
原料是材料生产的基础
作用：主要是为产品结构、组成及性能提供合适的化学成 分和加工处理过程所需的各种工艺性能。
包括：天然原料、化工原料
特点：天然原料化学组成不纯，便宜；化工原料高纯度。 节约资源，物尽其用。
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第一节 一、粘土
粘土类原料
定义：粘土是一种颜色多样，细分散的一种或者多种含 水铝硅酸盐矿物的混合体。 四个基本特征： 1、直径＜0.002mm的粘粒 2、含大量的粘土矿物 3、具有独特的物理化学—工艺性质 4、团结以后，可形成泥岩、页岩、泥板岩等半硬质岩石
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c ．伊利石类
高岭石
叶腊石
伊利石
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a．高岭石类 晶体结构式：Al4［Si4O10]（OH）8，1:1型层状结构硅酸盐， Si－O四面体层和Al－（O，OH）八面体层通过共用氧原子联系成
双层结构，构成结构单元层。层间以氢键相连，结合力较小，所
以晶体解理完全并缺乏膨胀性。 特点：吸附能力小，可塑性和结合性较 差，杂质少、白度高、耐火度高。
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作用： 陶瓷、玻璃、耐火材料和水泥工业的主要原料之一。 为陶瓷生产提供必需的可塑性、悬浮性和烧结性，其用量常 达40%以上。 高岭土：无碱玻璃、仪器玻璃和粘土质耐火材料。
水泥生产提供氧化硅和氧化铝，成球性能。生产1t水泥熟料
需要0.3～0.4t粘土质原料。
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二、粘土的成因及分类
代表：苏州阳山、衡阳界碑
等地粘土矿多为热液蚀变型。
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沉积型——二次粘土
成因：风化了的粘土矿物借雨水或风力的迁移作用搬
离母岩后，在低洼地方沉积而成的矿床，成为二次粘土 （也称为沉积粘土或次生粘土）。 代表：漳州黑泥、山西紫木节等粘土矿。 特点：杂质多，塑性好，干 燥强度大，收缩大，耐火度差。