珍珠岩在陶瓷中的应用
珍珠岩是一种酸性火山玻璃质熔岩在我国分布比较广泛黑龙江吉林辽宁内蒙古山西河南等２０多个省份均发现有珍珠岩矿地质调查显示储藏量达数十亿吨对其开发利用具有重大现实意义
前苏联曾于上世纪７０年代中期对陶瓷坯料中引入珍珠岩进行了系统研究并投入了正式生产我国陶瓷行业也于８０年代进行了珍珠岩在建筑陶瓷和日用陶瓷领域的应用研究取得了丰硕成果已普及推广使用珍珠岩中含有大量玻璃相在陶瓷坯体中熔融性强既有利于莫来石晶体的较早形成降低烧成温度也有利于烧结过程的展开改进烧成质量用珍珠岩代替高岭土和长石等原料不仅可以大大降低烧成温度减少生产成本而且制品性能不受影响这对推广低温快烧陶瓷工艺节约能源具有重要意义应用前景广阔
一珍珠岩的矿物组成及工艺特性
珍珠岩属于酸性火山岩浆喷发的玻璃质熔岩因含有不同的色素离子而且有黄白灰白浅绿暗绿及褐黑等颜色矿石新断口呈玻璃光泽风化后呈油脂光泽硬度为４～５（莫氏硬度）耐火度１２８０～１３６０℃
珍珠岩常含有透长石石英斑晶及各种形态的雏晶及稳晶矿物如叶蜡石黑云母角闪石刚等它的化学组成与花岗岩很相似含有大量玻璃质ＣａＯＫ２ＯＮａ２Ｏ含量多其化学组成范围为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％
珍珠岩不含有结晶水差热曲线无明显吸收放热峰从珍珠岩热失重曲线来看珍珠岩吸附水分在８０℃开始有少量蒸发１５０～３５０℃曲线上升脱水加剧６００～７００℃时曲线趋平坦说明水分蒸发已基本完毕这与陶瓷坯体在烧成过程中水分蒸发时温度变化基本一致
珍珠岩的始收缩温度为１０２５℃软化温度１１７５℃软化范围１５０℃其熔融温度是１５２０℃熔化范围３４５℃
含珍珠岩的陶瓷坯体与石英?长石?粘土三元系统配方具有相同的工艺特性但其烧成温度大大降低而且具有优良的热稳定性和抗折强度
二珍珠岩在陶瓷坯料中的应用
１珍珠岩中９５％是玻璃相其中７２～７８％为无定形石英珍珠岩在细磨时约２％的二氧化硅转变为胶凝状态因而提高了坯泥的粘结性能塑性大大提高有利于成型工艺
２在制作装饰面砖的坯料中引入珍珠岩允许在较大范围内波动对半成品的强度没有影响也不会导致坯体烧成变形这主要是由于珍珠岩坯料具有较强的粘结能力和表面张力的缘故增加珍珠岩的用量在较低的烧成温度下就能促使坯体致密化其胎体结构与含高岭土的陶瓷制品相类似
３应用配方粘土２７珍珠岩３３熟料１４ 石英砂９ 废瓷面砖１３ 膨润土４进行生产生产出来的薄壁陶瓷面砖半成品强度高烧成温度低收缩小膨胀系数低坯体适合于快速烧成通过对其相结构研究表明在９６０℃温度下烧成的该瓷砖具有晶体的结构组成莫来石以片状形式存在烧结程度高制品呈贝壳状
４用珍珠岩配制的日用陶瓷坯料在烧成后胎质细腻半透明度高热稳定性好这是由于珍珠岩含有大量的玻璃相在高温中加速熔解坯体中的石英颗粒加快莫来石的发育成长促使瓷胎致密及坯釉结合牢固提高了制品的机械强度半透明度化学稳定性和热稳定性
５在日用陶瓷生产中引入珍珠岩配方中随珍珠岩含量的增加应相应增加高铝原料的含量在瓷器配方中一般以α?Ａｌ２Ｏ３加入γ－Ａｌ２Ｏ３不适合因γ?Ａｌ２Ｏ３在温度超过了１１５０～１２００℃时转变为α?Ａｌ２Ｏ３同时伴随较大的体积收缩从而使坯体结构疏松机械强度降低由于珍珠岩的存在降低了烧成温度使陶瓷制品能够在１１５０℃温度下烧结使加入γ?Ａｌ２Ｏ３成为可能另外γ－Ａｌ２Ｏ３有亲水性增加了坯泥的可塑性改善了泥浆的流动性微观结构显示烧成制品的相的比例数量与一般瓷器相同但莫来石量有所降低由于其存在有氧化铝和石英颗粒及高硅玻璃相制品同样具有较高的机械强度
６有研究资料指出在日用陶瓷配方中珍珠岩用量一般不超过５０％如超过５０％坯体干燥强度降低修坯施釉及装坯操作中破损严重同时制品在高温下易变形这主要是因为坯体中玻璃相太多之故另外日用陶瓷配方中引入珍珠岩量太大制品白度降低这是由于珍珠岩含有较多的氧化铁所致
