日用长石质瓷坯料配方设计

陕西科技大学实验设计报告

日用长石质瓷坯料配方设计、试样制备及其性能测试

1. 前言

实验目的及意义：

通过陶瓷工艺设计性综合实验，达到： （1）深刻常用陶瓷原料在陶瓷坯料中的作用； （2）掌握坯料配方设计和实验研究方法； （3）掌握实验技能，提高动手能力； （4）提高分析问题和解决问题的能力；

（5）为毕业论文实验、进一步深造或从事专业技术工作奠定良好的基础。

2. 文献综述

陶瓷行业在我国是一个古老的行业．大约已有8000多年的历史 在唐宋时期，陶瓷制造已相当发达，并形成一定的生产规模。宋代钧、汝、官、哥、定五大名窑产品闻名于世，陶瓷器作为商品开始批量输出海外 明清两代，是我国瓷业发展的历史鼎盛时期。以江西景德镇瓷器为代表，其精美多样的产品、精湛的技艺，在全世界享有极高的声誉。建国以前，我国陶瓷行业受到了严重的摧残，一蹶不振；而此间西方制瓷业却得到了很大的发展，我国的瓷国地位受到了严重的挑战。

建国以来，我国的陶瓷行业得到了迅速的发展，陶瓷企业遍布全国，形成河北唐山、邯郸，山东淄博，江苏宜兴，江西景德镇，湖南醴陵，福建德化，广东佛山、湛江、汕头，辽宁海城等重点陶瓷产区；建立了陶瓷研究所、设计院、大专院校与陶瓷装备制造、装饰材料制造等专业工厂，一个完整的工业体系业已建立；产品品种也由日用陶瓷、陈设艺术陶瓷扩展到建筑卫生陶瓷、工业陶瓷及高技术陶瓷等领域。近年来，我国传统的日用陶瓷行业引进了国外先进的制瓷技术和装备，使许多产区、企业的生产进一步现代化，产品质量不断提高，产品出口创汇增加，我国日用陶瓷工业和世界先进水平的差距在逐步缩小。

目前国际陶瓷业正在逐步重组，生产格局在调整变化之中。一些发达国家，如德国、美国、日本，凭借技术、资金优势转向重点发展高技术陶瓷；而日用陶瓷的生产由于原料、人工费用增加、附加值相对较低等原因，正逐步转移到发展中国家，这就为我国陶瓷产品抢占国际市场提供了难得的机遇。目前我国日用陶瓷出口数量占世界第一位．但平均售价偏低的局面仍无明显改观，其主要原因是产品档次低，花色品种不适应国际市场需求 因此，从原料、燃料、辅助材料、技术装备、生产管

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理等诸多环节人手，提高出1：3产品的质量是我国陶瓷行业发展的关键，必须走。以质取胜”之路。

长石质瓷是目前国内外陶瓷工业所普遍采用的一种瓷质。它是以长石作助熔剂的“长石—石英——高岭土”三组分系统瓷，由粘土、石英、长石以 2∶1∶1左右的比例配合，经制泥、成型、干燥、 上釉、烧制(1200～1400℃)等工序制成。这种瓷利用长石在较低温度下熔融并形成高粘度玻璃的特性。瓷胎是由玻璃相（50%～60%）、莫来石晶相（10%～20%）、残余石英晶相（8%～12%）、半安定方石英晶相（6%～10%）及微量气孔相（0.5%）构成。原料来源丰富、价格低廉,能制成大型制品，又具有相当好的电绝缘性能、力学性能、热性能、化学稳定性和耐气候性等特点。

3. 实验过程总体安排

首先查阅资料选择一种长石质瓷坯的化学组成，估计其烧成温度和抗弯强度，再根据已有的原料计算出配料量，然后根据配方，制备试样若干，通过对不同温度下烧制的试样的吸水率和线收缩率测定，绘制温度－收缩率，温度－吸水率曲线，确定烧成温度，最后测量在此温度下烧成试样的抗弯强度，另补充电解质稀释泥浆实验。

4. 实验配方设计计算（近似计算）

4.1瓷坯及原料化学组成“灼减量”换算成不含灼减量的质量分数（表1—表2）

瓷坯为日用长石质瓷坯料

通过查阅文献得到一种长石质瓷的配方如下表一所示

表一某瓷器的配方 wt%

石英 28

通过换算得到这种原料不含酌减的各化学组成组成如下表二所示

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烧成温度 1280 长石 20 大同砂石 25 衡阳土 20 碱干 7 陕西科技大学实验设计报告

表二 不含酌减量的各原料的化学组成 wt%

SiO2 项目 石英 长石 98.88 67.47 0.85 18.0 42.74 26.31 46.77 0.45 — 0.15 0.22 0.73 — — 0.23 微量 0.35 0.28 — 0.34 0.68 0.55 — 0.49 0.27 0.33 — — — 11.44 2.68 — — Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O + Na2O 化学组成 大同砂石 56.27 衡阳土 碱干 71.23 50.75 0.36 0.64 0.57 0.26 通过各种原料中每种氧化物的质量，然后将各原料的同种氧化加和结果如下

组成 SiO2 质量（g） 59.02 Al2O3 23.06 Fe2O3 0.26 TiO2 0.08 CaO 0.34 MgO 0.23 K2O + Na2O 3.08 从而得到这种长石质瓷的化学组成如下所示 组成 SiO2 质量百分数 因此可以用所给的以下原料进行配料量的计算

实验室原料使用石英、长石、生砂石、滑石粉、洪江土、苏州土

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Al2O3 26.79 Fe2O3 0.30 TiO2 0.09 CaO 0.39 MgO 0.27 K2O + Na2O 3.58 68.57 陕西科技大学实验设计报告

表3 瓷坯及原料化学组成（含灼减）wt% 单位: % 化学组SiO2 成 项目 日用长石质瓷瓷坯 石英 长石 生砂石 滑石粉 洪江土 苏州土 98.50 0.70 0.10 0.70 0.20 0.10 0.40 0.50 0.10 — 0.40 — — — — 0.60 0.10 1.50 0.30 0.32 0.30 — 0.10 30.50 0.10 0.10 — — 10.90 3.20 0.10 — — — 1.20 0.40 — — 0.30 0.70 14.60 5.50 13.30 12.30 68.57 26.79 0.30 0.09 0.39 0.27 2.78 0.80 — Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O + Na2O 灼减量 70.10 13.60 46.70 37.50 62.00 0.40 49.50 34.40 46.43 39.87

表4 换算后瓷坯及原料化学组成（无灼减）wt% 单位： % 化学组成 SiO2 项目 日用长石质瓷瓷坯 石英 长石 生砂石 滑石粉 洪江土 苏州土 98.80 0.70 0.10 0.70 0.23 0.11 0.46 0.57 0.10 — 0.47 — — — — 0.60 0.12 1.59 0.35 0.36 0.30 — 0.12 32.28 0.12 0.11 — 14.20 0.12 — 1.85 — 100.00 99.79 99.66 100.01 99.55 99.44 68.57 26.34 0.30 0.09 0.39 0.27 3.58 99.99 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O+Na2O 总计 70.59 13.70 54.69 43.91 65.61 0.42 57.09 39.68 52.94 45.46

4.2列表计算配料质量分数（表5）

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（注意：为保证成形性能可塑性要求，苏州土使用量不超过15%，洪江土使用量不超过20%，瓷坯MgO质量分数超过0.50%时，需加入滑石粉满足。）

拟定苏州土引入量14.00%，洪江土引入量18.00%

表5 配料量计算过程

化学组成 SiO2 项目 日用长石质瓷 瓷坯 苏州土 7.41 14.00% 余量 洪江土 10.28 18.00% 余量 滑石粉 100×0.23/32.28 =0.71% 余量 长石 100×3.25/14.20 =22.82% 余量 生砂石 100×9.71/43.91 =22.11% 余量 24.00 0 0 0.07 0.11 - - 10.33 9.71 0.08 0.02 0.02 - - 34.33 9.71 0.08 0.09 0.13 - 0 16.11 3.13 0.16 - 0.14 - 3.25 50.44 12.84 0.14 0.09 0.27 0 3.25 0.44 0.003 微量 - 0.01 0.23 - 50.88 12.84 0.14 0.09 0.28 0.23 3.25 7.14 0.08 - 0.06 0.02 0.33 61.16 19.98 0.22 0.09 0.34 0.25 3.58 6.36 0.08 - 0.05 0.02 - 68.57 26.34 0.30 0.09 0.39 0.27 3.58 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O+Na2O 第 5 页 共 9 页

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