高岭石族（高岭石、迪凯石、珍珠陶土、耐火粘土石、多水高岭石、水合多水高岭石） 蒙脱石族（蒙脱石、贝德石、绿脱石、皂石） 伊利石族（伊利石、水黑云母、水白云母、绿磷石/海绿石） 绿泥石族（绿泥石） 蛭石 混合层矿物（伊-蒙混层、绿-蒙混层、绿-蛭混层） 石英（晶质石英—α、β石英、鳞石英、方石英，阴晶石英—玛瑙、燧石，非晶石英）
碳酸盐类矿物： （1）方解石、白云石矿物具有提高成品强度、改变高温反应进程、改 善抗冻性及产品颜色等正面效应，也有影响产品质量，引发泛霜以及产 生“石灰爆裂” 的负面效应。 （2）菱铁矿以颗粒状存在，在烧后的产品中或表面上形成熔融（流） 状黑色铁斑点，有的则在表面形成流淌的熔孔和凝固的熔融液滴。当这 种铁熔斑出现后，不但影响产品的外观，同时也会造成内在质量方面的 缺陷，特别是在屋面瓦产品上，如抗水渗透性及抗冻性。
二、烧结制品原料成分及其对产品性能的影响
2.2矿物组成
粘土矿物的分类及其主要性能
矿物族 矿物名称 （族内的其他矿物） 高岭石 高岭石 族 耐火粘土石 （无序高岭石） 叙永石（多水高岭石、 埃洛石、地开石） 细白云母/绢云母 伊利石 绿磷石/海绿石 蒙脱石（贝德石，绿 脱石，皂石） 蛭石 绿泥石（叶绿泥石、 斜绿泥石） 伊利石-蒙脱石 混合层 四层型矿物（两 个八面体带有两 个四面体层结构） 规则和 不规则结合 三层型矿物（一 个八面体带有两 个四面体层结合） 单斜 两层型矿物（一 个八面体和一个 四面体层结合） 层格型 晶系 颜色 硬度 密度 （g/cm3） 三斜 单斜 单斜或 斜方 白 黄 白 白 黄 绿 单斜 单斜 单斜 灰 绿 绿 1～2.5 1 1~2 2~2.5 1~2 1~3 1~2 1~1.5 2~2.5 2.6 2.6 2.6 2.7~2.8 2.6~2.9 2.8~2.9 1.7~2.7 2.4~2.7 2.5~4.8 平均颗 比表面 阳离子交换能 粒尺寸 积 （mval/100g） （μm） （m2/g） 300 10 10 15 2 10 2 500 8 1~10 10~30 5~30 ＜3 50~90 20~50 70~12 0 50~80 5~20 2~10 10~15 10~50 ＜5 20~50 10~40 60~150 110~180 10~40
粘土 由地壳表层的各种硅酸盐类岩石（主要是长石、花岗岩等）长期沉积或经风化、搬运、堆积而成。 淤泥
在静水或缓慢的流水环境中沉积，经物理化学和生物化学作用形成的，未固 结的软弱细粒或极细粒土。属现代新近沉积物。 建筑或挖方填筑路基所剩余的土或不适宜使用而废弃的土。
建筑废弃土
页岩是粘土岩的构造变种，是黏土借助于热力和压力作用而成的，它是 具有层理构造（即岩石平行层理方面可分裂成层状或纸片状）的黏土岩。
2.1.1不同国家对烧结制品混合料化学成分的要求范围
混合料 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O SO3 TiO2 烧失量（有机物） 中国 55～70 15～20 3～10（2～8） ＜10 ＜3 / / ＜1 / 2.5～14 法国 35～80 8～30 2～10 0.5～18 0～5 0.14～4.5 0.1～1.5 0～4 0.3～2.0 3～18 意大利 42～63 11～21 4～7.5 0.2～16 0.7～3.9 1～3.6 0.7～1.2 3～18 0.6～1 6～19
轻微的增加可塑性 良好的可塑性 具有高的可塑性和大的粘附性 易形成分层
不困难 平均水平 非常困难 不困难
增加耐火度，加宽玻化范 围 起熔剂作用，有助于烧结 增大体积密度 可以降低玻化温度
石英
长石 方解石
28～75
0～18 0～20
30～50
0～13 0～10
15～60
0～20 0～13
30～50
0～13 0～5
煤矸石 废 渣 类 粉煤灰 污泥
在开采煤炭过程中，从煤层顶部、底部或炭层周围挖掘出来的含碳量少，灰 分在40%以上不成煤的泥质、碳质、砂质页岩，是煤矿的工业废渣。 F类粉煤灰（低钙）：由无烟煤或烟煤煅烧收集的粉煤灰。 C类粉煤灰（高钙）：由褐煤或次煤煅烧收集的粉煤灰，CaO含量一般＞10%。 由水和污水处理过程所产生的固体沉淀物质。是一种由有机残片、细菌菌体、 无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体。
云母及 类云母 粘土矿 物 蒙脱石 族 蛭石 绿泥石 族
混合层 矿物
9
绿泥石和蒙脱石的绿 泥石间蛭石混合层
二、烧结制品原料成分及其对产品性能的影响
2.2矿物组成
2.2.2非粘土矿物对烧结制品的影响
石英：最特殊的性质之一就是它的多晶转变，多晶转变是一种相同化学 组成的物质而形成了不同结构的晶体，为“同质异象”物质。同质异象， 在一定的温度下瞬间转变，同时带来突然的体积改变，在高石英含量的 产品内部产生应力，严重者会导致裂纹出现、哑音等，使产品强度下降。 长石：长石类矿物参与烧成的温度一般在1100℃以上，大多数文献认 为在普通烧结砖瓦中以惰性填充的形态存在，不参与焙烧的高温反应。
铁尾矿、铅锌尾矿、赤泥、炉渣、蛇纹石等 各种冶炼废渣及选矿尾矿
3
二、烧结制品原料成分及其对产品性能的影响
——2.1化学成分
通常烧结制品原料属于铝硅酸盐质原料，所以化学成分主要有二氧化 硅和三氧化二铝。另外根据原料生成的条件不同，同时含有少量的碱土金 属及碱金属氧化物，例如氧化铁、氧化钙、氧化镁、氧化钠、氧化钾等。 原料化学成分的组成在一定程度上反映某工艺性质。
硫酐（SO3） 硫酐在焙烧过程中的逸出是制品产生膨胀和气泡的主要 原因。其他的含硫化合物对烧结制品有害，如硫酸钙能引起制品泛白和 起霜，硫酸镁能引起制品泛霜和膨胀。
6
二、烧结制品原料成分及其对产品性能的影响
2.2矿物组成
矿物组成对原料的物理性能、物理化学性能有着极大的影响，进 而影响着生产工艺性能，也与产品的质量有着密切的关系。 矿物按原料物理化学性能可分为：粘土矿物和非粘土矿物。
砖瓦及陶粒原料
基础知识介绍
李寿德 2017.06
原料是墙体材料生产制造过程的重要基础；是能 否生产出合格产品的决定性因素之一； 原料性能是确定产品方案、工艺方案和设备选型 方案的重要依据；
原料性能是设计干燥窑和焙烧窑的关键因素，是 制订干燥与焙烧制度的重要依据；
2
一、烧结砖瓦原料的种类
粘 土 类 烧 结 砖 瓦 原 料 页 岩 类
13
二、烧结制品原料成分及其对产品性能的影响
2.2矿物组成
2.2.3 要求范围及对坯体的影响
中国 混合料 烧结砖 已使用 高岭石 伊利石 蒙脱石 绿泥石 0～35 0～20 0～20 0～30 理想值 0～15 10～20 0～5 0～5 烧结瓦 已使用 0～30 8～50 0～25 0～20 理想值 5～20 10～25 0～5 0～10 意大利 烧结 砖瓦 0～31 12～33 0～10 0～14 可塑性、粘附性、 分层的敏感性 干燥难易 程度 焙烧性能
12
二、烧结制品原料成分及其对产品性能的影响
2.2矿物组成
铁的化合物：三氧化二铁（Fe2O3）、氧化亚铁(FeO)、磁铁矿 （Fe3O4）、氢氧化亚铁和氢氧化铁、硅酸铁和铁铝硅酸盐、铝酸 铁、可溶性铁盐（主要是硫酸亚铁）。
铁的化合物在原材料及产品性能上的主要影响：
（1）在颜色上的影响与变化； （2）可降低烧成温度 （3）可溶性铁化合物可能会引发产品的泛白与泛霜； （4）焙烧后的产品上可能形成明显可见的铁斑。
7
粘 土 矿 物
二、烧结制品原料成分及其对产品性能的影响
2.2矿物组成
2.2.1粘土矿物对制品的影响 高岭石族：具有良好的成型性能、高的耐火性能、非常好的烧结性能。
蒙脱石族：具有极其高的可塑性，高的干燥抗弯强度，但是它也有高干 燥收缩和高干燥敏感性。
伊利石族：具有塑性大、干燥强度高、焙烧中生成的玻璃相粘度大、荷 重软化点高等优点。 绿泥石族：绿泥石矿物的结构是以滑石为基础，是一类包含着镁、铝以 及铁的硅酸盐矿物。某些绿泥石类矿物在与水接触后，会出现膨胀，并 且在焙烧中也可能出现膨胀（易形成面包砖）。 蛭石：该矿物因焙烧时体积膨胀15～25倍。 混合层矿物：多数混合层矿物为伊-蒙混合矿物，其可塑性一般较高，干 燥收缩也较大，烧结过程中易于形成过量的液相。 8
11
二、烧结制品原料成分及其对产品性能的影响
2.2矿物组成
硫酸盐和硫化物：
（1）石膏（CaSO4）、重晶石（BaSO4）：钙和钡的硫酸盐都是反 应活性很强的矿物，在焙烧过程中都可能会与硅酸盐或铝硅酸盐反应， 成为含硫气体的来源。石膏溶解在搅拌水中，会引发干燥泛白或滞留在 成品中造成后期泛霜的问题等。硫酸钙和硫酸钡的高温分解，会释放出 有害气体SO2。排放的烟气中如含有SO2气体，就会造成对环境的危害。 如果这种含SO2气体作为干燥热介质被引入干燥，会造成产品的泛白或 泛霜。 （2）白铁矿、黄铁矿：白铁矿在风化条件下易于氧化形成硫酸铁，硫 酸铁易于在干燥的坯体上引发白色的泛白层。黄铁矿不像白铁矿容易被 风化和氧化。能的影响
2.1化学成分
2.1.2不同化学成分对烧结制品的影响 SiO2 是烧结砖制品原料中的主要成分。大颗粒的SiO2多时，将增加制 品的耐火度，提高制品的烧成温度，减少干燥收缩，降低干燥敏感性， 成型时起到瘠化剂的作用。但由于焙烧时SiO2要进行晶型转化，其体积 发生变化，必然降低制品的力学强度，特别是抗折强度。小颗粒SiO2比 大颗粒SiO2易于熔融，使制品结构均匀、密实。当SiO2含量过高时，原 料的塑性低，成型困难，焙烧后制品的体积会发生膨胀，强度也会降低。 Al2O3 它赋予制品一定的力学强度。含量过低时，将降低制品的强度； 过高时则必然提高其烧成温度，燃料消耗增大。 Fe2O3 是一种着色剂，造成制品颜色的变化。当窑内呈氧化还原气氛 时，制品中的铁以高价铁的形式存在，制品呈红色；窑内呈还原气氛时， 制品中的氧化铁被还原成低价铁，制品呈黑色或青蓝色。