摘要本文研究了枧田瓷石的化學(xué)與礦物組成及其工藝性能。利用XRF、XRD和FT-IR測試手段確定了瓷石的化學(xué)與礦物組成，結(jié)果表明：枧田瓷石由石英、高嶺土、白云母和鈉長石組成，其含量分別為56wt%、24wt%、13wt%和7wt%。采用DTA-TG和XRD分析瓷石的熱分解過程，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，白云母和高嶺土發(fā)生了熱分解，石英出現(xiàn)了晶型轉(zhuǎn)變。1300℃煅燒后只存在石英和莫來石晶相，并且工藝實(shí)驗(yàn)表明其白度高達(dá)51，燒成收縮為4.9%，吸水率為0.14%，顯氣孔率為0.18%。

關(guān)鍵詞枧田瓷石，化學(xué)組成，礦物組成，工藝性能

1引 言

瓷石是我國一種典型的高硅質(zhì)粘土類陶瓷原料，在陶瓷生產(chǎn)中應(yīng)用較為廣泛，其資源極為豐富，著名產(chǎn)地有江西景德鎮(zhèn)、湖南醴陵、安徽祁門、福建德化、廣西北流、江蘇吳縣、浙江紹興，四川德昌和山東淄博等地[1]。由于產(chǎn)地、風(fēng)化程度及母巖種類的差異，不同地區(qū)甚至同一地區(qū)不同礦場所產(chǎn)瓷石，其化學(xué)組成、礦物組成及工藝性能常存在較大差別。目前，關(guān)于不同產(chǎn)地的瓷石在陶瓷行業(yè)中的應(yīng)用研究較多，如余祖球就分別對三寶蓬、寧村、南港、清水下、月山瓷石等進(jìn)行了大量詳盡研究[2～6]，闡述了不同地區(qū)的瓷石在陶瓷行業(yè)中的廣泛應(yīng)用。近年來，隨著陶瓷產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，新的優(yōu)質(zhì)瓷石資源不斷被發(fā)現(xiàn)，如最近發(fā)現(xiàn)，位于江西鄱陽縣附近的枧田瓷石礦藏豐富，且雜質(zhì)含量較少，品位較高，但未見關(guān)于其化學(xué)組成、礦物組成及工藝性能等方面的報(bào)道，因此，確定枧田瓷石的化學(xué)與礦物組成及工藝性能對其在陶瓷生產(chǎn)中的應(yīng)用具有指導(dǎo)意義。

2枧田瓷石的化學(xué)與礦物組成

2.1 化學(xué)成分分析

利用荷蘭熒光光譜儀(Axios Advance)分析測定枧田瓷石的化學(xué)組成，其結(jié)果見表1。

從表1可以看出，枧田瓷石中SiO₂含量為77.09wt%，略高于一般的瓷石（70～75wt%），熔劑性氧化物Na₂O 和CaO含量較少，這樣會造成其燒成溫度稍高于其它瓷石。另外， 枧田瓷石中含有較多著色氧化物TiO₂和Fe₂0₃，含量分別為0.93wt%和1.19wt%，故適宜制胎和青瓷。鑒于一級瓷石的質(zhì)量要求（Al₂0₃＞16%，F(xiàn)e₂0₃＜0.5%，SiO₂＜70%），可以看出降低硅含量、除鐵是該瓷石選礦加工的主要任務(wù)。

2.2 X射線衍射分析

采用德國布魯克(D8 Aavanced)X射線衍射分析儀對枧田瓷石原礦進(jìn)行XRD分析（Cu靶Kα射線，管壓40kV，管流40mA，2°/min），結(jié)果見圖1和表2。

從圖1和表2可以看出，枧田瓷石中的礦物組成有石英、高嶺土、白云母、鈉長石，其中，石英含量最高，為56wt%，其次為高嶺土，為24wt%，這表明枧田瓷石具有一定的可塑性。

2.3 紅外光譜分析

采用美國產(chǎn)傅立葉紅外光譜儀(Nicolet 5700 )對枧田瓷石原礦進(jìn)行紅外光譜分析，結(jié)果如圖2所示。

由圖2可見，枧田瓷石在3620、3651、3695cm-1以及913、1031、1112cm-1處存在較強(qiáng)的振動吸收峰，其中，前三個(gè)波數(shù)是高嶺土和白云母中羥基的伸縮振動疊加引起的，而后三個(gè)波數(shù)則歸因于高嶺土中Si-O的伸縮振動[7～8]。另外，在471、539、695、796、1009、1031cm-1處存在較強(qiáng)振動吸收峰，皆為白云母的典型特征峰，其中前兩個(gè)峰對應(yīng)白云母中的Si-O彎曲振動，后面四個(gè)譜帶對應(yīng)于其Si-O伸縮振動[9]。在431cm-1附近，有個(gè)較弱的Si-O-Si變形振動吸收峰，歸屬于鈉長石[10]，這與其含量有關(guān)，在枧田瓷石中，由于鈉長石含量最少，致使其譜峰強(qiáng)度不高；此外，在1400～2000cm-1范圍內(nèi)的吸收峰為石英的Si-O伸縮振動[11～12]。另外，在500～900cm-1存在較多復(fù)雜的振動吸收峰，這是由于石英、高嶺土、白云母和鈉長石的相關(guān)特征峰疊加所引起的。上述分析結(jié)果與枧田瓷石XRD測試得出的礦物組成相吻合。

3枧田瓷石的熱分解過程研究

采用德國產(chǎn)（STA-449C型）熱分析儀對枧田瓷石進(jìn)行差熱-熱重分析，為其在陶瓷生產(chǎn)中確定燒成曲線提供依據(jù)，結(jié)果見圖3。

由圖3可知，在506℃、574℃和1332℃附近存在三個(gè)吸熱峰，其中，506℃和574℃附近的吸熱峰與高嶺土的結(jié)構(gòu)水和白云母的吸附水脫出，以及石英的晶型轉(zhuǎn)化有關(guān)[7，13]；瓷石在高溫時(shí)形成莫來石，熔解為液相時(shí)需要熔解熱，在差熱曲線1332℃處會出現(xiàn)一個(gè)吸熱峰。同時(shí)，差熱曲線在995℃處有一個(gè)放熱峰，為偏高嶺石分解成γ-Al₂0₃所致[14]。在890℃之前有約4.62wt%的失重，這主要是由于白云母和高嶺土中的吸附水和結(jié)構(gòu)水的脫出引起。

為了進(jìn)一步確定枧田瓷石在加熱過程中的熱分解情況，將原礦粉碎，取少量于坩堝中分別在700、1200、1300℃溫度下煅燒，得到煅燒粉末，發(fā)現(xiàn)它們的顏色由土黃色→淺黃色→白色，顏色逐漸變淺，這表明所含雜質(zhì)量不斷減少。 同時(shí)，對這些煅燒粉末進(jìn)行XRD物相分析，結(jié)果見圖4。

從圖4可知，枧田瓷石在700℃煅燒后，與原礦相比較，礦物組成變化不明顯，只是衍射峰強(qiáng)度有所增加，尤其是石英，表明枧田瓷石的雜質(zhì)量有所減少。當(dāng)煅燒溫度升高至1200℃時(shí)，鈉長石和白云母衍射峰已全部消失，說明這些礦物已熔融或分解。同時(shí)，衍射圖譜中除明顯的石英衍射峰外，還出現(xiàn)了較強(qiáng)的莫來石衍射峰，這表明莫來石在1200℃之前已開始形成；隨著煅燒溫度升高至1300℃，石英的衍射峰強(qiáng)度繼續(xù)增大，然而莫來石衍射峰強(qiáng)度卻大大減弱，這可能是由于莫來石在1200～1300℃范圍內(nèi)已熔解于玻璃相中的緣故。

4枧田瓷石的工藝性能

將枧田瓷石原礦粉碎，造粒后在16MPa壓力下分別干壓成形為條狀和圓餅狀試樣，于1300℃煅燒，其工藝性能參數(shù)列于表3。由表3中可知，枧田瓷石的白度較高，為51.2；燒成收縮小，為4.9%，可用于制造拋光磚、衛(wèi)生潔具及青瓷原料。

5 結(jié)論

（1） XRF、XRD和FT-IR分析測試表明，枧田瓷石由石英、高嶺土、白云母和鈉長石組成，其含量依次為56wt%、24wt%、13wt%和7wt%。

（2） 枧田瓷石在加熱煅燒過程中，白云母和高嶺石發(fā)生了熱分解，石英出現(xiàn)了晶型轉(zhuǎn)變，當(dāng)煅燒溫度達(dá)到1300℃時(shí)只存在石英和莫來石晶相。

（3） 工藝性能實(shí)驗(yàn)表明，枧田瓷石的白度高達(dá)51，燒成收縮為4.9%，吸水率為0.14%，顯氣孔率為0.18%。

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