3)3原料-天然原料

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1、無機材料工程（天然礦物原料）主講人：封鑒秋3.無機材料工業(yè)常用原料3.1天然礦物原料3.1.4鈣質(zhì)原料鈣質(zhì)原料是制造硅酸鹽水泥、石灰、耐火材料的主要原料，也是陶瓷、玻璃等引入CaO成分的礦物質(zhì)。常見鈣質(zhì)原料的種類、基本性質(zhì)和典型用途見表2.1。表2.1常見鈣質(zhì)原料的種類、基本性質(zhì)和典型用途石灰石石灰石是石灰?guī)r的俗稱，它是由方解石組成的一種碳酸鹽的沉積巖.大理石是經(jīng)過變質(zhì)作用再結(jié)晶、外觀呈現(xiàn)顆粒狀的石灰?guī)r。石灰?guī)r按礦床類型可分為純石灰?guī)r和含白云質(zhì)石灰?guī)r。石灰石主要用于作為水泥工業(yè)中的石灰質(zhì)原料。石灰石一般在700℃左右開始分解，800℃分解劇烈，930~950℃分解完畢。反應(yīng)

2、式為CaCO3——→CaO+CO2↑生石灰經(jīng)加水消化即成為消石灰，在耐火材料工業(yè)中，消石灰用做生產(chǎn)硅磚的礦化劑和提取海水氫氧化鎂的沉淀劑。漢白玉　　　　　　　　　　　藍(lán)田玉阿富汗玉-白菜阿富汗玉白云石（MgCO3.CaCO3）中國白云石礦產(chǎn)資源遍布各省，其中尤以遼寧大石橋、海城一帶出產(chǎn)最多。與白云石共生的礦物主要是方解石、菱鎂礦，因而經(jīng)常按白云石的CaO/MgO比值進(jìn)行分類。在中國遼寧大石橋有大型鎂質(zhì)白云石礦，已探明的儲量達(dá)1.4億噸。白云石、方解石、菱鎂礦。用冷稀鹽酸檢驗：菱鎂礦不溶解不發(fā)泡，白云石緩慢發(fā)泡和溶解，方解石發(fā)泡并溶解。表2.3白云石原料的化學(xué)成分白云石的加熱

3、分解分兩個階段進(jìn)行，790℃左右白云石中的MgCO3先行分解；940℃左右CaCO3和殘存的MgCO3分解。3.2粘土類原料(鋁硅酸鹽類原料)粘土是一種含水鋁硅酸鹽礦物，是由地殼中含長石類巖石經(jīng)過長期風(fēng)化和地質(zhì)作用而生成的.傳統(tǒng)陶瓷坯料中粘土類原料總量可達(dá)40～70%。粘土也是水泥生產(chǎn)的主要原料之一，1噸水泥熟料需要0.2-0.3噸粘土類原料。質(zhì)純的高嶺土可生產(chǎn)粘土質(zhì)耐火材料。粘土是多種微細(xì)的礦物的混合體。有白色、灰色、黃色、黑色、紅色等多種；有的粘土柔軟，有的則成石塊狀；一般來說，粘土應(yīng)具有以下四個基本特征：①組成粘土的礦物顆粒很細(xì)小，主要由直徑<2μm的粘粒組成。②一切

4、粘土均含大量的粘土礦物。③具有獨特的物理化學(xué)和工藝性質(zhì)，如可塑性、粘結(jié)性、稀釋性、燒結(jié)性、耐火性及吸水膨脹性等.④粘土固結(jié)以后，可形成泥巖、頁巖、泥板巖等半硬質(zhì)巖石。3.1.1粘土的成因與分類粘土主要是由鋁硅酸鹽類巖石（火成的、變質(zhì)的、沉積的）如長石、云母等經(jīng)過長期風(fēng)化而成。鉀長石的風(fēng)化主反應(yīng)為:K2O·Al2O3·6SiO2+2H2O+CO2→Al2O3·2SiO2·2H2O+4SiO2+K2CO3K2CO3是可溶鹽會被雨水沖走，余下的主要是高嶺石和石英。一次粘土---母巖（生成粘土的原始礦物）風(fēng)化后殘留在原地所形成的粘土稱為一次粘土(也稱為原生粘土)。雜質(zhì)較少，顆粒較粗

5、，可塑性相對較差，燒結(jié)溫度較高.二次粘土--母巖風(fēng)化后，受水力，風(fēng)力的作用，被搬運到其它地方沉積下來，由此而形成的粘土稱為二次粘土（或次生粘土、沉積粘土）。3.1.1.1粘土的組成(1)粘土的化學(xué)組成主要是SiO2、Al2O3，主要來源于粘土礦物。分析項目為SiO2、Al2O3、Fe2O3、TiO2、CaO、MgO、K2O、Na2O及燒失量九項；粘土的化學(xué)組成在一定程度上反映其工藝性能。SiO2含量多，游離石英多時，可塑性低，但收縮小。若含有一定量的K2O、Na2O，則燒結(jié)溫度較低。Al2O3含量高說明難以燒結(jié)，若同時K2O、Na2O等堿性氧化物含量又低，則說明該粘土為耐火

6、粘土。Fe2O3和TiO2影響陶瓷產(chǎn)品燒后的顏色，呈淺黃或淺灰；鈣和鎂的化合物會降低粘土的耐火度,縮小燒結(jié)范圍。有機物質(zhì)多,吸水性強的粘土其可塑性高,干燥強度大,但收縮也較大。(2)粘土的礦物組成粘土礦物組成包括粘土礦物和雜質(zhì)礦物兩部分。①粘土礦物●高嶺石類(Al2O3·2SiO2·2H2O）這一類有高嶺石、珍珠陶土、迪開石與多水高嶺石。主要由高嶺石構(gòu)成的粘土稱為高嶺土。●蒙脫石（微晶高嶺石）類(Al2O3·4SiO2·2H2O·nH2O)主要由蒙脫石構(gòu)成的粘土稱為膨潤土。●水云母（伊利石）類（白云母K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O）有水白云母、水云母，絹云母等。

7、由它們構(gòu)成的粘土稱為水云母質(zhì)粘土或絹云母質(zhì)粘土，如我國江西、安徽等省所產(chǎn)瓷石即屬此類?！袢~蠟石類（Al2O3·4SiO2·H2O）葉蠟石因某些性質(zhì)近于粘土而劃歸粘土之列。葉蠟石脫水平緩，脫水溫度范圍寬，而且脫水時略微膨脹，適合于配制快速燒成坯體。我國著名的葉蠟石礦有福建的壽山石，浙江的青田、昌化、溫州等葉蠟石等。②雜質(zhì)礦物●石英：（SiO2）常呈游離的砂粒狀存在，顆粒較大?！耔F質(zhì)礦物有褐鐵礦(Fe2O3·nH2O),赤鐵礦(Fe2O3),黃鐵礦(FeS2),菱鐵礦(FeCO3)，磁鐵礦（Fe3O4）等。鐵質(zhì)礦物影響