珍珠巖在陶瓷中的應用
珍珠巖是一種酸性火山玻璃質熔巖在我國分布比較廣泛黑龍江吉林遼寧內蒙古山西河南等２０多個省份均發現有珍珠巖礦地質調查顯示儲藏量達數十億噸對其開發利用具有重大現實意義
前蘇聯曾于上世紀７０年代中期對陶瓷坯料中引入珍珠巖進行了系統研究并投入了正式生產我國陶瓷行業也于８０年代進行了珍珠巖在建筑陶瓷和日用陶瓷領域的應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既有利于莫來石晶體的較早形成降低燒成溫度也有利于燒結過程的展開改進燒成質量用珍珠巖代替高嶺土和長石等原料不僅可以大大降低燒成溫度減少生產成本而且制品性能不受影響這對推廣低溫快燒陶瓷工藝節約能源具有重要意義應用前景廣闊
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的玻璃質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℃
珍珠巖常含有透長石石英斑晶及各種形態的雛晶及穩晶礦物如葉蠟石黑云母角閃石剛等它的化學組成與花崗巖很相似含有大量玻璃質ＣａＯＫ２ＯＮａ２Ｏ含量多其化學組成范圍為ＳｉＯ２ ６８～７５％ Ａｌ２Ｏ３ ９～１４％Ｆｅ２Ｏ３ ０．９～４％ＣａＯ １～２％ＭｇＯ ０．４～１％Ｋ２Ｏ １．５～４．５％Ｎａ２Ｏ ２．５～５％Ｈ２Ｏ ３～６．５％
珍珠巖不含有結晶水差熱曲線無明顯吸收放熱峰從珍珠巖熱失重曲線來看珍珠巖吸附水分在８０℃開始有少量蒸發１５０～３５０℃曲線上升脫水加劇６００～７００℃時曲線趨平坦說明水分蒸發已基本完畢這與陶瓷坯體在燒成過程中水分蒸發時溫度變化基本一致
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?長石?粘土三元系統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良的熱穩定性和抗折強度
二珍珠巖在陶瓷坯料中的應用
１珍珠巖中９５％是玻璃相其中７２～７８％為無定形石英珍珠巖在細磨時約２％的二氧化硅轉變為膠凝狀態因而提高了坯泥的粘結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波動對半成品的強度沒有影響也不會導致坯體燒成變形這主要是由于珍珠巖坯料具有較強的粘結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構與含高嶺土的陶瓷制品相類似
３應用配方粘土２７珍珠巖３３熟料１４ 石英砂９ 廢瓷面磚１３ 膨潤土４進行生產生產出來的薄壁陶瓷面磚半成品強度高燒成溫度低收縮小膨脹系數低坯體適合于快速燒成通過對其相結構研究表明在９６０℃溫度下燒成的該瓷磚具有晶體的結構組成莫來石以片狀形式存在燒結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細膩半透明度高熱穩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石的發育成長促使瓷胎致密及坯釉結合牢固提高了制品的機械強度半透明度化學穩定性和熱穩定性
５在日用陶瓷生產中引入珍珠巖配方中隨珍珠巖含量的增加應相應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在溫度超過了１１５０～１２００℃時轉變為α?Ａｌ２Ｏ３同時伴隨較大的體積收縮從而使坯體結構疏松機械強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性微觀結構顯示燒成制品的相的比例數量與一般瓷器相同但莫來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械強度
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５０％如超過５０％坯體干燥強度降低修坯施釉及裝坯操作中破損嚴重同時制品在高溫下易變形這主要是因為坯體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
