镁硅酸盐类陶瓷原料及其用途

陶瓷原料中的镁硅酸盐类原料，在陶瓷坯料与釉料中发挥着重要的改善釉坯性能的作用。尤其在提高陶瓷制品的白度、半透明度与热稳定性方面，是必不可少的添加物原料。 　　本文就常用的镁硅酸盐类矿物陶瓷原料。如滑石、蛇纹石、镁橄榄石等作些介绍。 　　（一）滑石（3Mgo.4Sio4.H2o） 　　1、滑石的理化性质 　　天然滑石是含水镁硅酸盐矿物，其化学式为3Mgo. 4SIo4.H2o.理论化学组成为：Mgo含量为31.7％，Sio2含量为63.5％，H2o含量为4.8％。滑石矿物外观为白色或稍带粉红色，一般为粗鳞片状。致密的细鳞片状称为块滑石，具有滑腻感，体积密度为2.4-2.8克/cm3.滑石的硬度较小，仅为1-1.5，用手指甲可以刻划。滑石的热性能为：加热到870℃时开始脱去结晶水，到950℃时全部脱水完成。其熔点温度为1550℃。滑石在陶瓷中有良好的耐热性、润滑性、抗酸性、绝缘性，并对油类物质有强烈的吸附作用。由于以上的优良性能，它在日用陶瓷、建筑陶瓷及特种陶瓷中用途广泛。 　　2、在陶瓷工业中的应用 　　滑石在陶瓷工业中使用范围较广。如制作具有高白度、高透明度的滑石质日用瓷器及在电瓷工业中生产高频瓷（亦称装置瓷），或用作建筑陶瓷中彩釉墙地砖釉料等。在长石质瓷坯料中加入少量滑石后，可以降低烧成温度，扩大烧成范围，减少瓷胎中游离石英的含量，提高制品的半透明度与热稳定性。我国北方瓷区某些高档日用瓷品种中都加入有一定比例的滑石原料。在精陶产品的坯料中，以滑石取代长石，可以减少制品的吸湿膨胀与后期开裂缺陷，同时可以降低干燥与烧成收缩。如建陶产品中的釉面砖，内墙砖中都引入有滑石原料，以提高制品的外观与内在质量。 　　滑石在陶瓷釉中的作用更为重要与广泛。它可以降低烧成中釉料的膨胀系数，防止釉面龟裂。由于滑石在釉中能够形成增强反光能力的棱柱状晶体物质，从而可以增强釉面的乳浊效果，且有利于提高釉面的白度。在彩釉墙地砖釉料中，滑石可以与磷灰石组成磷镁质乳浊剂与增白剂，且烧成温度低、范围宽，又可降低乳白釉产品成本。此外还可以在高镁石灰釉内形成透辉石晶体类的乳白釉。这类不添加乳浊剂（锆英石）的乳白釉，可靠自身作用形成乳白的效果。此外，滑石还可以增加釉料烧成温度范围，避免釉面烟熏的烧成缺陷。 　　滑石在投入使用前，须经过1200℃左右温度的煅烧，以改善滑石的工艺性能。 　　3、滑石资源的分布概况 　　我国滑石资源非常丰富，矿物质量与品质也很好。其中较著名的有辽宁海城、山东渔阳、广西龙胜等，均为滑石主要产地。此外，湖南耒阳、攸县，山东栖霞、掖县，山西太原、云南丽江，广东高州等地也出产滑石。 　　（二）蛇纹石（3Mgo.2Sio2.2H2o） 　　1、物理性质 　　蛇纹石属于镁硅酸盐类一种。其化学式为3Mgo.2Sio2。2H2o，理论矿物化学组成为：Mgo含量43.0％，Sio2含量为44.1％，H2o为12.9％。在天然矿物中，蛇纹石杂质含量较高，其中常含有Fe、Ni、Mu、Ti、Co、Cr等元素的化合物。 　　蛇纹石的外观为绿色、浅绿、黄绿、暗绿以至黑色。硬度为2.5-3.5.其热性能为在1557℃分解。根据蛇纹石的内部结构与形状，又分为利蛇纹石、叶蛇纹石、纤维蛇纹石，而利蛇纹石与纤维蛇纹石两者混合伴生物统称为胶蛇纹石。 　　2、蛇纹石在煅烧中的变化 　　（1）蛇纹石脱水温度早于滑石，它在400-600℃时开始脱水过程。在700℃时达到完全脱水，形成的矿物为镁橄榄石与Mgo.Sio2.其反应过程为：3Mgo.2Sio2.2H2o—→2Mgo.Sio2（橄榄石）＋Mgo.Sio2＋2H2o（2）在烧成温度1000℃左右时，Mgo.Sio2生成顽火辉石，再随着温度加高，即形成为斜顽辉石。2Mgo.Sio2＋Mgo.Sio2（非晶质）→2Mgo.Sio2＋Mgo.Sion2（顽火辉石） 　　3、在蛇纹石烧成温度达到1300-1400℃时，物料发生剧烈收缩，其收缩率可达10-25％。 　　4、在1400-1500℃时，蛇纹石形成完全烧结。主要矿物为镁橄榄石、斜顽辉石。此外，还有磁铁矿及尖晶石包裹体等。 　　3、蛇纹石在陶瓷中的应用 　　由于蛇纹石含杂质较滑石多，含铁量低的原料可用作陶瓷坯料，可以利用蛇纹石生产蛇纹石日用瓷器，这方面过去在河北邯郸作过试制。其制品性能，如白度与半透明度与滑石瓷相似。此外，蛇纹石原料在中档制品瓷器、建陶产品地砖及工业陶瓷耐酸陶器中均可应用。目前，蛇纹石矿物原料主要用于耐火材料，如用来制作董青石匣钵等。 　　我国蛇纹石矿物原料分布在北方较多，如吉林集安、辽宁岫岩、河北承德、陕西大安、黑龙江依兰、四川彭县亦有出产。 　　随着陶瓷工业的发展及高新科技的采用，镁硅酸盐陶瓷原料将会显示更广泛的用途，也会在使用中不断提高原料的利用价值，取得更好的经济效益。