陶瓷生产的工艺过程
原料加工 配料 混料 （造粒）
成型
烧成
干燥
（施釉)
第九章 原料
天然矿物原料 原料
化工原料
合成原料
粘土类原料 石英类原料
天然矿物原料
长石类原料
钙质原料
其他矿物原料
粘土类原料
粘土是自然界中硅酸盐岩石经过长期风化作用而 形成的一种疏松的或呈胶状致密的土状或致密 块状矿物，是多种微细矿物和杂质的混合体。

粘土的组成
（1）粘土的化学组成：主要是SiO2，Al2O3和H2O。 （2）粘土的矿物组成 （3）粘土的颗粒组成 是指粘土中含有不同大小颗粒的体积百分含量。

细颗粒粘土矿物的比表面大，表面能高，可塑性较强，干燥 收缩大，干燥强度高，易于烧结成致密坯体，利于提高陶瓷 坯体的机械强度。
片状颗粒堆集密度大，塑性大，强度高。 结晶程度差的粘土颗粒比结晶程度好的可塑性较大。

钙质原料
碳酸钙 氟化钙 白云石 硅灰石
化学式 CaO· 2 SiO
化学式 Ca5[PO4]3
透辉石
磷灰石
石膏
化学式 CaSO4 · 2SiO2
碳酸钙与碳酸 镁的固溶体
化学式为 CaMg[Si2O6]
OH->CO3 2->P2O74->CNS->I->Br ->Cl->NO3->F-
影响粘土触变性的因素：

粘土颗粒越细，形状越不规则，触变性越大； 粘土吸附阳离子价数越小或价数相等半径较小者， 触变性亦越大；

含水量小的泥浆较含水量多的泥浆更易产生触变效 应；
泥浆温度升高时，因粘度减小，触变现象减弱。
其无膨润性，且其结晶也比蒙脱石粗，因此可塑性
较低、干后强度小，而干燥收缩较小，软化温度比 高岭石低。
粘土的工艺性能 大小取决于固相及液相的性质和数量。 指粘土粉碎后用适量的水调和，混 练后捏成泥团，在一定外力作用下 是指粘土能够结合非塑性原料而形成良好的可 是保证坯体有一定的干燥强度，是 结合性 可以任意改变其形状而不发生开裂， 塑泥团，并且有一定干燥强度的能力。 坯体干燥、修理、上釉等的基础。 除去外力后，仍能保持受力时的形状 粘土颗粒带有电荷，来源是[SiO4]四面体中 离子交换性 的性能。是粘土的主要工业技术指标， 的Si 4+被Al3+取代而出现负电荷。 是粘土能够制成各种陶瓷制品的成形 基础。 当泥浆放置一段时间后，在原水分不变的情况 触变性

烧成线收缩： S烧=（L干- L烧）╳100%/L干
（L干——试样干后长度； L烧——试样烧后长度； S烧——试 样烧成线收缩率）
开始烧结温度：粘土在煅烧过程中，温度超
过800℃ ~900℃以上时，低共熔物出现，并 填充在固体颗粒之间，由于表面张力的作用， 使固体颗粒进一步靠拢，引起体积急剧收缩， 气孔率下降，密度提高。
烧结温度：当温度继续升高时，收缩不断增
大，气孔率不断降低，当密度达到最大值时， 称为完全烧结，对应的温度。

软化温度：粘土试样完全烧结后，持续一段时间， 如再继续升温，试样中的液相不断增多，以至于不 能维持试样原有形状而变形，此时因发生一系列化 学变化，使试样内气孔率增大，出现膨胀现象，出
现此情况的最低温度。
5.
大的影响。高温下石英会部分熔解而提高液相 的粘度，未熔化的石英可作为坯体的骨架， 起到增强的作用。
6.
石英对陶瓷釉料的性能有很大影响。
长石类原料
长石是熔剂性原料。
（1）长石的种类及一般性质
从化学组成来看，它是碱金属或碱土金属的 铝硅酸盐。 自然界中长石的种类可归纳为由钾长石、钠 长石、钙长石和钡长石四种简单的长石组合 而成。

烧成收缩：当粘土泥料煅烧时，由于发生一
系列物理化学变化，粘土泥料的收缩。
粘土收缩以线收缩及体收缩来表示。体收缩近
似等于线收缩的三倍（误差6%~9%）。

干燥线收缩：以试样干燥至105℃~110℃时尺寸的 变化来表示，
S干=（L0- L干）╳100%/L0
（L0——试样原始长度； L干——试样干后长度； S干——试样 干燥线收缩率）
石英在陶瓷生产中的作用
1.
石英是瘠性原料，可对泥料的可塑性起调 节作用。 提供了生坯中水分快速排出的通道，可缩 短干燥时间，减少干燥收缩。 在陶瓷烧成时，石英影响陶瓷坯体的体积 收缩。烧成过程中，石英的体积膨胀可以补 偿坯体的收缩。
2.
3.
4.
冷却时石英晶型转化的体积效应使坯体内 产生相当大的内应力，导致裂纹产生，从而 影响陶瓷的抗热震性和机械强度。 在瓷器中，石英对坯体的力学强度有着很
蒙脱石矿物的产地在我国分布很广。东北、华北及南方各地都有 出产。辽宁黑山膨润土、江苏祖党山泥、浙江宁海粘土都是以 蒙脱石为主要矿物的粘土。

伊利石类 伊利石类也泛称水云母类，其组成成份与白云
母相似，是白云母经强烈的化学风化作用，转变为
蒙脱石或高岭石的中间产物。 工艺特点： 伊利石类矿物的基本结构与蒙脱石相仿，但因


颜色：白、黄、红、黑、灰等。
粒度：颗粒微细，多数均小于2um。

晶体形状：片状、管状、球状、六角鳞片状等。

粘土的成因和分类
（1）粘土的成因：各种富含硅酸盐矿物的岩石经风化、水解、 热液蚀变作用形成。
（2）粘土的分类
1）按成因分类：一次粘土、二次粘土。 2） 按耐火度分类：耐火度在1580℃以上的为耐火粘土；耐火 度在1350 ℃ ~1580 ℃之间的为难熔粘土；耐火度在1350 ℃以下的为易熔粘土。 3）按可塑性分类：高塑性粘土（软质粘土、结合粘土）和低 塑性粘土（硬质粘土、瘠性粘土）。
的比值来判断粘土耐火度的高低。比值大、
耐火度高，烧结温度范围宽。
粘土在陶瓷生产中的作用
1、粘土的可塑性是陶瓷坯泥赖以成型的基 础。 2、粘土使注浆泥料与釉料具有悬浮性与稳 定性。
3、粘土一般呈细分散颗粒，同时具有结合 性。 4、粘土是陶瓷坯体烧结时的主体。
5、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。

粘土类原料
高岭石 蒙脱石 叶腊石 伊利石
常见粘土矿物， Al2O3· 2SiO2· 2O 2H (其中Al2O339.5%, SiO246.54%,H2O 13.96%,结构式为 Al4[Si4O10](OH)8
又称微晶高岭石 或胶岭石，化学 式为： Al2O3· 4SiO2· nH 2O(n>2)，晶体 结构式为： Al4(Si8O10)(OH) nH 4· 2O

按可塑指数或可塑指标大小分为：
可塑性强的粘土其结合力也大。 实验室中粘土的结合力通常以能够形成可塑泥 团时所加入标准石英砂的数量及干后抗折强 度来反映。

加砂量>50%为结合力强的粘土； 加砂量在25%~50%为中等结合力粘土； 加砂量<20%为结合力弱的粘土。
离子交换的能力用交换容量来表示，即100g干粘土所 吸附能交换的阳离子或阴离子的数量。 阳离子交换容量： H+>Al 3+ >Ba 2+ >Sr 2+ >Ca 2+ >Mg 2+ >NH4+ >K+>Na+>Li+ 阴离子取代能力：
高岭石类矿物的工艺特点： (1)纯度越高的高岭土其耐火度越高，烧后越洁 白，莫来石晶体发育越多，从而其机械强度、热稳 定性、化学稳定性越好。但其分散度较小，可塑性
较差。
(2)反之，杂质越多，耐火度越低，烧后不够洁
白，莫来石晶体较少，但可使其分散度较大，可塑
性较好。
蒙脱石类
以蒙脱石为主要矿物的粘土叫膨润土 （或蒙脱土）。 蒙脱石最早发现于法国蒙脱利龙地区， 故此命名。 一般把这个命名同时用于除蛭石以外的 具有膨胀晶格的一切粘土矿物，总称为蒙脱 石类矿物(或微晶高岭石矿物)。Fra bibliotek化学性能：
石英的主要化学成分为SiO2，但是常含有少量Al2O3、 Fe2O3、CaO、MgO、TiO2等杂质成分。石英材料 的熔融温度范围取决于二氧化硅的形态和杂质的含 量。 石英具有很强耐酸侵蚀能力（氢氟酸除外），但与碱 性物质接触时能起反应而生成可溶性的硅酸盐。高 温下，石英易与碱金属氧化物作用生成硅酸盐与玻 璃态物质。
工艺特点： ①蒙脱石的特性是能够吸收大量的水，体积膨 胀；以蒙脱石为主要成分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由来。 膨润土在水中呈悬浮和凝胶状，并具有良好的 阳离子交换特性。 ②蒙脱石可塑性好，干燥后强度大，但干燥收缩也 大。蒙脱石中A12O3的含量较低，又吸附了其他 阳离子，杂质较多，故烧结温度较低，烧后色泽较差。

固体分散相越细，分散度越高，比表面积越大，可塑性 越好。
层状粘土矿物的塑性好。 粘土矿物离子交换能力大，可塑性好。 液相粘度大，且能很好地湿润粘土颗粒，可塑性较高。 强塑性粘土：指数>15或指标>3.6；中塑性粘土：指数 7~15，指标2.5~3.6；弱塑性粘土：指数1~7，指标 <2.5；非塑性粘土：指数<1。
化学通式为： Al2O3· 4SiO2 · 2O，晶体 H 结构式为： Al2[Si4O10]( OH)2
又称水云母， 化学组成 K<1[(Si,Al)4O10 ](OH)2· 2O, nH 化学通式为： K2O· 2O3· 3Al 6SiO2· 2O H
高岭石类
主要由高岭石组成的较纯净的粘土称为 高岭土。高岭土首先在我国江西景德镇东部 的高岭村山头发现，现在国际上都把这种有 利于成瓷的粘土称为高岭土。 高岭石类矿物包括高岭石、地开石、珍 珠陶土和多水高岭石等。 高岭石是一般粘土中常见的粘土矿物。