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石英知识简介:了解石英的特性与利用

时间:2023-08-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:石英又称硅石,是所有天然二氧化硅矿物的统称。它是由含二氧化硅的熔融岩浆填充岩隙并在地壳的较浅部分经急流冷凝固成为致密状结晶态石英并呈矿脉状产出,所以被称为脉石英。是有硅质砂岩经变质,脱水以后其中的石英颗粒再结晶长大形成的。利用石英砂作为陶瓷原料,可不用破碎,简化工艺过程,降低成本,但由于杂质较多,成分波动很大,用时必须进行控制。一般情况下,将石英加热到1000℃,置于空气中,再利用设备粉碎。

石英知识简介:了解石英的特性与利用

石英又称硅石,是所有天然二氧化硅矿物的统称。化学组成SiO2,是自然界中构成地壳的主要成分。由于经历的地质产状不同,呈现出多种状态,主要以两种状态存在:一种以硅酸盐矿物存在,另一部分则以独立状态存在,成为单独的矿物体。

1.石英的主要类型

(1)脉石英:一种岩浆岩,外观色纯白,半透明,呈油脂光泽,断面呈贝壳状,SiO2含量>97%,杂质少,是生产日用细瓷的良好原料。它是由含二氧化硅的熔融岩浆填充岩隙并在地壳的较浅部分经急流冷凝固成为致密状结晶态石英并呈矿脉状产出,所以被称为脉石英。

(2)砂岩:是石英颗粒被胶结物结合而成的一种碎屑沉积岩。根据胶结物结构不同可分为:石灰质砂岩、黏土质砂岩、石膏质砂岩、云母质砂岩和硅质砂岩等。砂岩呈白、黄、红等,SiO2含量90%~95%。可作为陶瓷原料。

(3)石英岩:是一种变质岩。是有硅质砂岩经变质,脱水以后其中的石英颗粒再结晶长大形成的。SiO2含量可达95%,呈灰色,有鲜明光泽,强度大。可制造一般陶瓷制品,质量好的还可作为细瓷原料。

(4)石英砂:是一种沉积岩,是花岗岩等风化成细粒后有水流冲激淘汰后自然聚集而成。利用石英砂作为陶瓷原料,可不用破碎,简化工艺过程,降低成本,但由于杂质较多,成分波动很大,用时必须进行控制。主要是作为玻璃、水泥耐火材料的原料。

(5)隐晶质石英:是一种硅质化学沉积岩,有玉髓、燧石和玛瑙品质好的燧石可代替石英作为细陶瓷坯釉的原料。

(6)无定形石英:是一种非晶质SiO2矿物,常见的有硅藻土,它含少量黏土,具有一定可塑性,它有很多空隙,是制造绝热材料等多孔陶瓷的重要原料,质量好的同样可作为细瓷坯釉的原料。

2.石英的一般性质

(1)物理性质:石英有白、灰两种颜色,半透明状,硬度为7,相对密度为2.21~2.65g/cm3,硬度很高不易粉碎,一般可将其先经1000℃左右煅烧急冷后使内部发生崩裂便于粉碎。

(2)化学性质:石英是具有很强的耐酸侵蚀能力的酸性氧化物,除氢氟酸之外,一般酸类对它都不起作用。所以与碱性物质接触时,能生成可溶性的硅酸岩。

3.石英的晶型转化

石英是由硅氧四面体互相以顶角相连向三维空间扩展而成的架状结构。由于硅氧四面体之间的连接在不同的条件与温度下呈现出不同的连接方式。因此石英呈现出各种晶型。其晶型之间由于温度的不同可以发生相互转化。石英在自然界中大部分以β-石英的形态存在,除此之外还有另外两种状态,介稳态和游离态。石英晶型转化以情况不同可分为两种转化:

(1)高温型迟缓转化(横向转化)(www.xing528.com)

这种转化由表面开始逐步向内部进行,转化后发生结构变化,形成新的稳定晶型,因而需要较高的活化能。转化进程迟缓,转化时体积变化较大,并需要较高的温度和较长的时间。为了加速转化,可以添加细磨的矿化剂或助熔剂。

(2)高低温快速转化(纵向转化)

这种转化进行迅速。转化是在达到转化温度之后,晶体表里瞬间同时发生的,转化后结构不发生特殊变化,因而转化较容易进行,体积变化不大,转化为可逆的。

掌握石英的理论转化与实际转化,有利于我们的生产。可以利用加热膨胀作用,预烧块状石英然后急速急冷,使组成破坏,便于粉碎。

石英有多种晶型转变,体现在体积上有所变化。其中高温转变体积变化大,有15%~16%的体积转变。低温晶型转变快而体积变化小,有0.82%的体积转变。其中对陶瓷类制品有害为低温转变晶型。陶瓷釉中若有石英未熔颗粒,在降温过程中由于体积变化速度非常快,很容易发生釉面开裂。

1-1 石英晶型转变图

石英硬度大,粉碎困难,在使用过程中,通常须煅烧急冷。利用热胀冷缩原理,致使石英表面布满微裂纹,从而使石英原料易于粉碎。一般情况下,将石英加热到1000℃,置于空气中,再利用设备粉碎。一般加工成过100目筛除铁细粉,再用细粉进行配料。

4.石英在陶瓷生产中的作用

石英是作为瘠性原料加入到陶瓷坯料中的,它是陶瓷坯体中主要的组分之一,它在陶瓷生产中的作用概括如下:①在烧成前石英是瘠性原料,可调节泥料的可塑性,降低坯体的干燥收缩缩短干燥时间并防止坯体变形。②在烧成时,石英的加热膨胀可部分抵消坯体收缩的影响。在高温下石英能部分溶解于液体相中,增加熔体的黏度,而未溶解的石英颗粒则构成坯体的骨架,可防止坯体发生软化变形等。

在瓷中,石英对坯体的机械强度有着很大的影响,合理的石英颗粒能大大提高瓷器坯体的强度,同时石英也能使瓷坯的透光度和白度得到改善。

在釉中石英是生成玻璃质的主要组分,增加釉料中石英含量能提高釉的熔融温度与黏度,并减少釉的热膨胀系数。同时它是决定釉的机械、硬度、耐磨性和耐化学侵蚀等性质的主要原料。

表1-1 我国部分石英的化学成分(%)

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