侯慶華　高國玲

摘 要：本文介紹了承德粘土的礦源及儲量的考察情況，對該粘土的礦石類型，礦物成份及理化性能指標進行了詳細的分析。并深入研究了承德粘土在高壓電瓷泥料配方中的應用，提高了高壓電瓷產品的性能，降低了產品的成本。

關鍵詞：承德粘土；高壓電瓷；理化性能；配方工藝

1 前言

隨著電瓷產品電壓等級的不斷提高，電瓷配方由普通硅質瓷向高強鋁質瓷的方向發(fā)展。電瓷配方中粘土的含量變得越來越低，為了保證配方的塑性和結合強度，必須尋找可塑性高、結合能力強、性能穩(wěn)定、價格合理的粘土作為配方的主要原料。筆者公司現使用的寬城土、水洗法庫土、左云土、水曲柳等粘土原料雖然理化性能較好，但價格昂貴，使得生產成本較高?；诖耍P者公司對承德圍場粘土進行了分析與實驗，將承德粘土應用于高壓電瓷泥料配方中，最終獲得了理想的效果。

2 承德粘土的礦源及礦物類型分析

2.1 礦山儲量及分布

承德粘土礦區(qū)位于承德圍場縣，現有六大礦區(qū)，礦體在地表分布面積2.35 km2，侵蝕基準面以上，適宜露天開采，探明控制的經濟基礎量（122b）96556 kt，經鉆探驗證，礦體在侵蝕基準面以下垂向延伸大于500 m，推測內蘊經濟源量（333），可達3～4億t，是當前我國已探明儲量最大的伊利石粘土礦。礦區(qū)周邊水電設施齊全，有便利的礦山專用路橋，直通礦區(qū)，為礦石開采、運輸提供了良好的保證。

2.2 礦石類型

該礦是以含伊利石礦物為特征的粘土，伊利石又稱水白云母。屬于富鉀的硅酸鹽粘土礦物，伊利石礦物顆粒細小，一般為小于2 um，呈粘土狀，為單斜晶系，常呈鱗片狀塊體，其化學成份為K0.75（Al1.75R0.25）（Si3.50Al0.50O10（OH）2·nH2O。伊利石的片狀或條狀晶體非常細小，它們一般呈現給我們的是土狀、塊狀，因含雜質一般為黃、褐、綠等顏色，但純度高的則為白色。伊利石是一種2﹕1型的層狀粘土礦物，但它與同為2：1型的粘土礦物蒙脫石有很大不同。主要表現在：①伊利石的同形置換主要發(fā)生在四面體，其層電荷也主要分布在四面體，電荷密度也高于蒙脫石。這兩點對K的固定是十分有利的。②層間陽離子主要是K+，也有少量的Na+等半徑較小的陽離子，它們都是不可交換的，所以承德粘土不具備膨脹性能。

3 承德粘土的礦物成份及理化性能分析

3.1 承德粘土的礦物化學成份

承德粘土的礦物化學成份如表1所示。

3.2 承德粘土的理化性能分析

3.2.1 承德粘土的差熱分析、X射線衍射分析及電鏡分析

承德粘土差熱和熱天平曲線如圖1所示。承德粘土的X射線衍射圖如圖2所示。承德粘土的SEM顯微結構如圖3所示。

由圖1可以看到，承德粘土在60 ℃左右表現出的吸熱谷為排出吸附水所致，在702.72 ℃有一明顯的吸熱谷，為失去結構水，在927.87 ℃和1157.05 ℃又出現兩個吸熱谷。說明承德粘土在這兩個溫度附近產生了不同種類的相變。

3.2.2 承德粘土的水化率及可塑性指數分析

承德粘土的水化率及可塑性指數如表2所示。

3.2.3承德粘土的顆粒組成

承德粘土的顆粒組成如表3所示。

3.2.4承德粘土的干燥性能

承德粘土的干燥性能如表4所示。

3.2.5承德粘土的燒成性能

承德粘土的燒成性能如表5所示。

3.2.6承德粘土的燒結范圍

承德粘土的燒結范圍如表6所示。

通過對承德粘土的差熱分析、X射線衍射、電鏡分析可知，承德粘土的主要礦物成份為伊利石；次要礦物成份是高嶺石、石英、長石、葉蠟石等，有時會含有少量黃鐵礦、方解石。該粘土的可塑性指數為26.63，結合能力達到了3.29，超過了水曲柳、左云土等高嶺粘土的性能指標，并且該粘土中含有較高的鉀含量，可以降低瓷體的燒成溫度，節(jié)能效果良好。在高強瓷配方中可部分或全部取代長石和高嶺粘土，是一種生產電瓷的優(yōu)質粘土。

4 承德粘土在高壓電瓷配方中的應用

本文采用對比實驗的方法研究承德粘土在高壓電瓷配方中的應用，主要分為兩組：一組為加入承德粘土實驗成功的新配方（5號配方）；另一組為生產現用配方（9806配方）。對比內容包括：配方組成、坯料的可塑性、干燥性、燒成性能、燒成溫度范圍、瓷質性能等方面。

4.1 配方組成

本文主要采用兩組配方，9806配方中不含有承德粘土，5號配方中含有承德粘土，具體配方組成及含量如表7所示。

4.2 化學成份

9806配方和5號配方的化學成份如表8所示。

4.3 坯料的可塑性能

9806配方和5號配方坯料的可塑性能如表9所示。

4.4 干燥性能

9806配方和5號配方坯料的干燥性能如表10所示。

4.5 燒成性能

9806配方和5號配方坯料的燒成性能如表11所示。

4.6 燒結溫度范圍

9806配方和5號配方坯料的燒結溫度范圍如表12所示。

由表12可知，9806配方的燒結溫度范圍為1230～1260 ℃；5號配方的燒結溫度范圍為1220～1270 ℃。因此，5號配方的燒結范圍比9806配方的燒結范圍稍寬。

4.7 成瓷性能

9806配方和5號配方坯料的成瓷機械性能如表13所示。 9806配方和5號配方坯料的成瓷電氣性能如表14所示。

5 結論

（1） 通過以上實驗對比可以看出，以承德粘土為主要粘土原料的5號配方的可塑性和結合能力等各方面物理特性都優(yōu)于生產使用的配方，對成型更有利，可以減少生產過程中的開裂，提高產品的合格率。5號配方在收縮率、氣孔率、真比重、燒成范圍等各方面比現用生產配方都有一定程度的提高，能夠更好地適應生產工藝，滿足生產的需求。

（2） 從燒成后產品的機械和電氣等各方面性能來看，使用承德粘土的5號配方比現用配方有了比較明顯的提高，尤其是強度方面的提高，可以使產品結構進一步優(yōu)化，使生產成本大幅降低。

（3） 承德粘土與現用配方的粘土原料相比，具有價格低廉、儲量豐富、礦源穩(wěn)定、運輸方便等多方面優(yōu)點，可以大幅降低產品的成本，提高產品性能穩(wěn)定性。

（4） 在高強瓷配方中用承德粘土取代部分粘土和長石原料，能夠降低配方的成本，提高泥料的性能，減少生產過程中的開裂，對產品強度的提高及瓷質性能有很大的改善，5號配方的投入必定使筆者公司產生良好的經濟效益。

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