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珍珠巖是一種酸性火山玻璃質(zhì)熔巖，在我國(guó)分布比較廣泛，黑龍江、吉林、遼寧、內(nèi)蒙古、山西、河南等20多個(gè)省份均發(fā)現(xiàn)有珍珠巖礦。地質(zhì)調(diào)查顯示：儲(chǔ)藏量達(dá)數(shù)十億噸，對(duì)其開發(fā)利用具有重大現(xiàn)實(shí)意義。
珍珠巖的組成、特性以及在陶瓷中的應(yīng)用
前蘇聯(lián)曾于上世紀(jì)70年代中期，對(duì)陶瓷坯料中引入珍珠巖進(jìn)行了系統(tǒng)研究，并投入了正式生產(chǎn)。我國(guó)陶瓷行業(yè)也于80年代進(jìn)行了珍珠巖在建筑陶瓷和日用陶瓷領(lǐng)域的應(yīng)用研究，取得了豐碩成果，已普及推廣使用。珍珠巖中含有大量玻璃相，在陶瓷坯體中熔融性強(qiáng)，既有利于莫來(lái)石晶體的較早形成、降低燒成溫度，也有利于燒結(jié)過(guò)程的展開、改進(jìn)燒成質(zhì)量。用珍珠巖代替高嶺土和長(zhǎng)石等原料，不僅可以大大降低燒成溫度，減少生產(chǎn)成本，而且制品性能不受影響，這對(duì)推廣低溫快燒陶瓷工藝、節(jié)約能源具有重要意義，應(yīng)用前景廣闊。
一、珍珠巖的礦物組成及工藝特性
珍珠巖屬于酸性火山巖漿噴發(fā)的玻璃質(zhì)熔巖，因含有不同的色素離子，而且有黃白、灰白、淺綠、暗綠及褐、黑等顏色。礦石新斷口呈玻璃光澤，風(fēng)化后呈油脂光澤。硬度為4-5（莫氏硬度）。耐火度1280-1360℃。
珍珠巖常含有透長(zhǎng)石，石英斑晶及各種形態(tài)的雛晶及穩(wěn)晶礦物，如葉蠟石、黑云母、角閃石剛等。它的化學(xué)組成與花崗巖很相似，含有大量玻璃質(zhì)，CaO、K2O、Na2O含量多。其化學(xué)組成范圍為：SiO268-75%,Al2O39-14%,Fe2O30.9-4%,CaO1-2%,MgO0.4-1%,K2O1.5-4.5%,Na2O2.5-5%,H2O3-6.5%。
珍珠巖不含有結(jié)晶水，差熱曲線無(wú)明顯吸收、放熱峰。從珍珠巖熱失重曲線來(lái)看，珍珠巖吸附水分在80℃開始有少量蒸發(fā)，150-350℃曲線上升，脫水加劇。600-700℃時(shí)曲線趨平坦，說(shuō)明水分蒸發(fā)已基本完畢。這與陶瓷坯體在燒成過(guò)程中水分蒸發(fā)時(shí)溫度變化基本一致。
珍珠巖的始收縮溫度為1025℃；軟化溫度1175℃，軟化范圍150℃；其熔融溫度是1520℃，熔化范圍345℃。
含珍珠巖的陶瓷坯體與石英-長(zhǎng)石-粘土三元系統(tǒng)配方具有相同的工藝特性，但其燒成溫度大大降低，而且具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和抗折強(qiáng)度。
二、珍珠巖在陶瓷坯料中的應(yīng)用
1、珍珠巖中95%是玻璃相，其中72-78%為無(wú)定形石英。珍珠巖在細(xì)磨時(shí)，約2%的二氧化硅轉(zhuǎn)變?yōu)槟z凝狀態(tài)，因而提高了坯泥的粘結(jié)性能，塑性大大提高，有利于成型工藝。
2、在制作裝飾面磚的坯料中引入珍珠巖，允許在較大范圍內(nèi)波動(dòng)，對(duì)半成品的強(qiáng)度沒(méi)有影響，也不會(huì)導(dǎo)致坯體燒成變形，這主要是由于珍珠巖坯料具有較強(qiáng)的粘結(jié)能力和表面張力的緣故。增加珍珠巖的用量，在較低的燒成溫度下，就能促使坯體致密化，其胎體結(jié)構(gòu)與含高嶺土的陶瓷制品相類似。
3、應(yīng)用配方：粘土27,珍珠巖33,熟料14,石英砂9,廢瓷面磚13,膨潤(rùn)土4,進(jìn)行生產(chǎn)，生產(chǎn)出來(lái)的薄壁陶瓷面磚，半成品強(qiáng)度高，燒成溫度低，收縮小，膨脹系數(shù)低，坯體適合于快速燒成。通過(guò)對(duì)其相結(jié)構(gòu)研究表明，在960℃溫度下燒成的該瓷磚，具有晶體的結(jié)構(gòu)組成，莫來(lái)石以片狀形式存在，燒結(jié)程度高，制品呈貝殼狀。
4、用珍珠巖配制的日用陶瓷坯料，在燒成后，胎質(zhì)細(xì)膩，半透明度高，熱穩(wěn)定性好。這是由于珍珠巖含有大量的玻璃相，在高溫中加速熔解坯體中的石英顆粒，加快莫來(lái)石的發(fā)育成長(zhǎng)，促使瓷胎致密及坯釉結(jié)合牢固。提高了制品的機(jī)械強(qiáng)度，半透明度，化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。
5、在日用陶瓷生產(chǎn)中引入珍珠巖，配方中隨珍珠巖含量的增加，應(yīng)相應(yīng)增加高鋁原料的含量。在瓷器配方中，一般以α-Al2O3加入，γ-Al2O3不適合。因γ-Al2O3在溫度超過(guò)了1150-1200℃時(shí)，轉(zhuǎn)變?yōu)棣?Al2O3,同時(shí)伴隨較大的體積收縮，從而使坯體結(jié)構(gòu)疏松，機(jī)械強(qiáng)度降低。由于珍珠巖的存在，降低了燒成溫度，使陶瓷制品能夠在1150℃溫度下燒結(jié)，使加入γ-Al2O3成為可能。另外，γ-Al2O3有親水性，增加了坯泥的可塑性，改善了泥漿的流動(dòng)性。微觀結(jié)構(gòu)顯示，燒成制品的相的比例數(shù)量與一般瓷器相同，但莫來(lái)石量有所降低，由于其存在有氧化鋁和石英顆粒及高硅玻璃相，制品同樣具有較高的機(jī)械強(qiáng)度。
6、有研究資料指出，在日用陶瓷配方中，珍珠巖用量一般不超過(guò)50%,如超過(guò)50%,坯體干燥強(qiáng)度降低，修坯、施釉及裝坯操作中破損嚴(yán)重。同時(shí)，制品在高溫下易變形，這主要是因?yàn)榕黧w中玻璃相太多之故。另外，日用陶瓷配方中引入珍珠巖量太大，制品白度降低，這是由于珍珠巖含有較多的氧化鐵所致。
珍珠巖的組成、特性以及在陶瓷中的應(yīng)用
前蘇聯(lián)曾于上世紀(jì)70年代中期，對(duì)陶瓷坯料中引入珍珠巖進(jìn)行了系統(tǒng)研究，并投入了正式生產(chǎn)。我國(guó)陶瓷行業(yè)也于80年代進(jìn)行了珍珠巖在建筑陶瓷和日用陶瓷領(lǐng)域的應(yīng)用研究，取得了豐碩成果，已普及推廣使用。珍珠巖中含有大量玻璃相，在陶瓷坯體中熔融性強(qiáng)，既有利于莫來(lái)石晶體的較早形成、降低燒成溫度，也有利于燒結(jié)過(guò)程的展開、改進(jìn)燒成質(zhì)量。用珍珠巖代替高嶺土和長(zhǎng)石等原料，不僅可以大大降低燒成溫度，減少生產(chǎn)成本，而且制品性能不受影響，這對(duì)推廣低溫快燒陶瓷工藝、節(jié)約能源具有重要意義，應(yīng)用前景廣闊。
一、珍珠巖的礦物組成及工藝特性
珍珠巖屬于酸性火山巖漿噴發(fā)的玻璃質(zhì)熔巖，因含有不同的色素離子，而且有黃白、灰白、淺綠、暗綠及褐、黑等顏色。礦石新斷口呈玻璃光澤，風(fēng)化后呈油脂光澤。硬度為4-5（莫氏硬度）。耐火度1280-1360℃。
珍珠巖常含有透長(zhǎng)石，石英斑晶及各種形態(tài)的雛晶及穩(wěn)晶礦物，如葉蠟石、黑云母、角閃石剛等。它的化學(xué)組成與花崗巖很相似，含有大量玻璃質(zhì)，CaO、K2O、Na2O含量多。其化學(xué)組成范圍為：SiO268-75%,Al2O39-14%,Fe2O30.9-4%,CaO1-2%,MgO0.4-1%,K2O1.5-4.5%,Na2O2.5-5%,H2O3-6.5%。
珍珠巖不含有結(jié)晶水，差熱曲線無(wú)明顯吸收、放熱峰。從珍珠巖熱失重曲線來(lái)看，珍珠巖吸附水分在80℃開始有少量蒸發(fā)，150-350℃曲線上升，脫水加劇。600-700℃時(shí)曲線趨平坦，說(shuō)明水分蒸發(fā)已基本完畢。這與陶瓷坯體在燒成過(guò)程中水分蒸發(fā)時(shí)溫度變化基本一致。
珍珠巖的始收縮溫度為1025℃；軟化溫度1175℃，軟化范圍150℃；其熔融溫度是1520℃，熔化范圍345℃。
含珍珠巖的陶瓷坯體與石英-長(zhǎng)石-粘土三元系統(tǒng)配方具有相同的工藝特性，但其燒成溫度大大降低，而且具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和抗折強(qiáng)度。
二、珍珠巖在陶瓷坯料中的應(yīng)用
1、珍珠巖中95%是玻璃相，其中72-78%為無(wú)定形石英。珍珠巖在細(xì)磨時(shí)，約2%的二氧化硅轉(zhuǎn)變?yōu)槟z凝狀態(tài)，因而提高了坯泥的粘結(jié)性能，塑性大大提高，有利于成型工藝。
2、在制作裝飾面磚的坯料中引入珍珠巖，允許在較大范圍內(nèi)波動(dòng)，對(duì)半成品的強(qiáng)度沒(méi)有影響，也不會(huì)導(dǎo)致坯體燒成變形，這主要是由于珍珠巖坯料具有較強(qiáng)的粘結(jié)能力和表面張力的緣故。增加珍珠巖的用量，在較低的燒成溫度下，就能促使坯體致密化，其胎體結(jié)構(gòu)與含高嶺土的陶瓷制品相類似。
3、應(yīng)用配方：粘土27,珍珠巖33,熟料14,石英砂9,廢瓷面磚13,膨潤(rùn)土4,進(jìn)行生產(chǎn)，生產(chǎn)出來(lái)的薄壁陶瓷面磚，半成品強(qiáng)度高，燒成溫度低，收縮小，膨脹系數(shù)低，坯體適合于快速燒成。通過(guò)對(duì)其相結(jié)構(gòu)研究表明，在960℃溫度下燒成的該瓷磚，具有晶體的結(jié)構(gòu)組成，莫來(lái)石以片狀形式存在，燒結(jié)程度高，制品呈貝殼狀。
4、用珍珠巖配制的日用陶瓷坯料，在燒成后，胎質(zhì)細(xì)膩，半透明度高，熱穩(wěn)定性好。這是由于珍珠巖含有大量的玻璃相，在高溫中加速熔解坯體中的石英顆粒，加快莫來(lái)石的發(fā)育成長(zhǎng)，促使瓷胎致密及坯釉結(jié)合牢固。提高了制品的機(jī)械強(qiáng)度，半透明度，化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。
5、在日用陶瓷生產(chǎn)中引入珍珠巖，配方中隨珍珠巖含量的增加，應(yīng)相應(yīng)增加高鋁原料的含量。在瓷器配方中，一般以α-Al2O3加入，γ-Al2O3不適合。因γ-Al2O3在溫度超過(guò)了1150-1200℃時(shí)，轉(zhuǎn)變?yōu)棣?Al2O3,同時(shí)伴隨較大的體積收縮，從而使坯體結(jié)構(gòu)疏松，機(jī)械強(qiáng)度降低。由于珍珠巖的存在，降低了燒成溫度，使陶瓷制品能夠在1150℃溫度下燒結(jié)，使加入γ-Al2O3成為可能。另外，γ-Al2O3有親水性，增加了坯泥的可塑性，改善了泥漿的流動(dòng)性。微觀結(jié)構(gòu)顯示，燒成制品的相的比例數(shù)量與一般瓷器相同，但莫來(lái)石量有所降低，由于其存在有氧化鋁和石英顆粒及高硅玻璃相，制品同樣具有較高的機(jī)械強(qiáng)度。
6、有研究資料指出，在日用陶瓷配方中，珍珠巖用量一般不超過(guò)50%,如超過(guò)50%,坯體干燥強(qiáng)度降低，修坯、施釉及裝坯操作中破損嚴(yán)重。同時(shí)，制品在高溫下易變形，這主要是因?yàn)榕黧w中玻璃相太多之故。另外，日用陶瓷配方中引入珍珠巖量太大，制品白度降低，這是由于珍珠巖含有較多的氧化鐵所致。
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