微粉磨加工矽灰石在陶瓷中（zhōng）的應用

        矽灰石是一（yī）種鈣矽酸鹽（yán）礦物，它是由英國礦物學家沃（wò）蘭斯頓（dùn）的名字所命名，沃蘭斯頓Ｗｏｌｌｓｔｏｎ即矽灰（huī）石的英文名字。矽灰石在地球上分布很廣，具有普遍的工業意義。早在20世紀50年代起美（měi）國就開始利用天然矽灰石生產陶瓷釉麵磚。我國矽灰石資源比較豐富，自20世紀70年代在湖北省大冶地（dì）區（qū）發現儲量大的矽灰石礦，後來又在福建（jiàn）、吉林（lín）、遼寧、安徽等地發現了（le）矽灰石礦，為我國建築陶（táo）瓷（cí）生產矽灰石－臘石－黏土係列的釉麵磚提供（gòng）了豐厚的基礎。近年來（lái）作為開發利用於建築衛生陶瓷用原料，尤其是在用做低溫快燒陶（táo）瓷（cí）原料方（fāng）麵頗受青睞，人們漸漸（jiàn）對它抱有較大的關注。
　　１、矽灰石的礦物特征：矽灰石一般產於石灰（huī）岩或大理岩與花崗（gǎng）岩相（xiàng）接觸變質帶內，常（cháng）與透閃石相共生，二者容易（yì）混淆，但矽灰石質軟，二透閃（shǎn）石性脆極容易折斷。另（lìng）外在火成岩的富鈣岩中也能夠生成（chéng）。我國大冶出產的矽灰石礦（kuàng）物組成，矽灰石占75%以上，另外是鈣鐵石榴子石大約占15－02%左右，透（tòu）輝石大約占５－10%，其次還有少量的蛋白石、石英、方解石及極微量的綠簾石、符山（shān）石、磁鐵礦、黃鐵（tiě）礦（kuàng）等。矽灰石由（yóu）於其中的鈣（gài）常被鐵、錳（měng）、鎂、鍶（sī）以類質同相方式所取代，因此自然界中對純的矽灰石較難找到。矽灰石分為高（gāo）溫相與低溫相兩種，前者（zhě）叫假矽灰石，屬（shǔ）於三斜晶係呈（chéng）假斜（xié）方係或假六（liù）方係晶體。後者分為矽灰石三晶斜係與付矽灰石單斜晶係兩種變體。矽灰石的識別特征（zhēng）為外表呈白色或者帶灰與（yǔ）淺紅（hóng）的白（bái）色，也有少量呈現肉紅色，部分還有呈灰色、暗褐色或棕色。矽灰石為三斜狀晶體或（huò）柱狀（zhuàng）晶體，晶體（tǐ）粗大，普通長１－１０厘米，的有達到80厘（lí）米的。其集合（hé）體（tǐ）多為放射狀、纖維狀、致密塊狀等形（xíng）態。矽灰石呈玻璃光澤，有條痕白色（sè）。其硬度為4.5－5.5莫氏硬度。密度為2.8－2.9克／立方（fāng）厘米。矽灰石性（xìng）脆且斷口（kǒu）參差不齊（qí），呈透明或半透明狀。 矽灰石的熔點高達1540度，有雜質的情況下（xià），熔點可以大大降（jiàng）低。
　　矽灰石的化學分子式為（wéi）硫酸鈣或氧化鈣與二氧（yǎng）化矽形態。其理論組成（chéng）為二氧化矽含量51.7%；氧化鈣含量48.3%；氧化鐵含量低（dī）於1.5%；氧化鎂含量為（wéi）2.8%，二氧化碳的含量占10%左右。與矽灰石共生的礦物有方解（jiě）石、透輝石、鈣鋁石榴石、綠簾石、符山是、稍石等。在20世紀80年代中（zhōng）期，全世界已經發現矽灰石的儲量為9000萬噸。我國湖（hú）北、山東、江蘇、福建、廣東、河南、四川、新疆、青海、西藏等（děng）地富含接觸變質鐵礦區（qū），在酸性火成（chéng）岩與不純灰岩接觸變質矽卡岩帶均具備形成矽灰石的地質條件。湖北大冶的矽灰（huī）石礦物中，矽灰石的含量很高，超過了俄羅斯，而與美國矽灰石礦純度相當為其在建築衛生陶瓷產品中的應用創造了條件。
　　２、矽灰石在建築衛生陶瓷中的應用
　　事（shì）實證明矽灰石可以大量應用於陶瓷工業。現在，地球上天然矽灰石質量很純的原料儲藏不多（duō），因此常常需要經過礦物工藝的處理，如手工選礦、磁力篩選礦幹式或濕式、螺旋式分離法、浮選方（fāng）法等，才能將矽灰石礦體精製提高到工業原料的（de）純（chún）度。目前世界上（shàng）美國、丹麥、意大（dà）利、英國、德國、俄羅斯等國的陶瓷行業，大多采用工業合成的方法（fǎ）生（shēng）產矽灰石原料，以推廣其用途。現在矽灰石的合成方法有熔鑄法、燒結法、水溶（róng）液合成法、高壓熱水合成法及磷渣改造法等。美國采用高壓熱水合成法製（zhì）成的矽灰石陶瓷（cí）原料已經上市銷售多年，頗受（shòu）陶瓷廠家歡迎。另外，近年來由於發現磷渣成分與矽灰石相似，英國、日本、德（dé）國、美國已（yǐ）經開始采用直接利用磷礦渣生產建築衛生陶瓷的原（yuán）料。
　　由於矽灰石礦物中（zhōng）富含有二氧化矽50%左右、氧化（huà）鈣44－48%左右，可以為陶瓷產品提供豐富的二氧化矽瘠性原料及氧化（huà）鈣熔（róng）劑原料，因此，矽灰石很適合用於陶瓷坯料的配方。矽灰石的（de）陶瓷工（gōng）藝特點主要有以下幾個方麵。其中有的有利於陶瓷生產工藝的改進，有的有害於陶瓷生產應用。但在對含矽灰石坯料進行優選配方或改性之後，完全可以趨利（lì）避害（hài），使其成為較優良的陶瓷坯體原料 。
１矽灰石在建築衛生陶瓷的坯料中，具有明（míng）顯的溶劑作用，適量使（shǐ）用（yòng）可以大大降低坯體的燒成溫度（dù）。尤其在（zài）當前需要節能與低溫燒成工藝的形勢下，坯體原料中采用（yòng）矽灰石是很好的選擇。如采用普通原料燒成時的溫度為1250度時（shí），如果在坯（pī）料（liào）內其（qí）中加入25%的矽灰石時，燒成溫度可以降低到1150度。采用傳統配方的坯料，燒成時間通常需要幾十個小時（shí），如在坯料（liào）內（nèi）加入20%的矽灰石（shí）原料，燒成時間可縮短到幾個小時。如果再適量提高加入量，燒成時間還可減少。僅此兩（liǎng）項即可節省能源消耗60%以上；
２由於矽灰石燒成灼減量（liàng）小，受熱膨脹率低、呈線（xiàn）形膨脹且變化（huà）均勻，因此在1200度之前不會發生明顯的（de）吸熱或放熱效應，也不會發生相變，因此非常適宜於（yú）快（kuài）速（sù）燒成工藝，並且能夠明顯縮短燒成（chéng）周期（qī），具有明顯（xiǎn）的節能效果；
３在燒成中矽灰石可以減少燒成收縮，顯著改變產品的撓曲與裂縫。提高產品的機械強（qiáng）度。因此能夠保證產品的規整度與實物質量；
４矽灰石由於其節能、低溫燒（shāo）成、省（shěng）時、和產（chǎn）品理化性能的改善等優點形成的綜合效應，可以促（cù）進陶瓷生產工藝、窯爐結構與（yǔ）燒成工藝、操作方法的改進。實踐證明采用矽（guī）灰石原料的坯體配（pèi）方縮短了燒成時間，簡化了生產工藝，節約（yuē）了能源，降低了生（shēng）產產品的成本，提高了產量與經濟效益。當然，天然矽灰石必須經（jīng）過有益的工藝配方，使其發揮的優越心（xīn）能。否則也會出現許多麻煩。例如由於矽（guī）灰石屬於低溫礦物原料，高溫燒成時的相（xiàng）轉變點在1120度上下之（zhī）間，其轉變過程比較緩慢；矽灰石質（zhì）坯體燒成溫度超過1100度時，容易發生變形，因此導致其燒（shāo）成溫度範圍尚狹窄；矽灰石的膨脹係數較低，所以其坯體難以與釉料相結合；再者，由於矽灰石呈現針狀晶體狀，難以粉（fěn）碎磨細，因此球磨（mó）粉碎時間較長。不過這些並（bìng）非是（shì）不能解決的問題。經過陶瓷工藝科技實驗與改進，完全可以找到（dào）佳的科學配方。近（jìn）20年來，我國各地的許多家陶瓷企業成功地采用矽灰石陶瓷（cí）原料生產建築衛生陶瓷（cí）產品，取得許多成功的經驗，改進了生產工藝（yì），降低了生產（chǎn）成本，大大提（tí）高了企業的經濟效益。
　　近年來（lái），有的陶瓷企業利（lì）用矽灰石優化（huà）陶（táo）瓷釉料的（de）品質，如使用矽灰石改善（shàn）日用陶瓷產品的釉麵質量。試驗表明由於矽灰石自身不含有（yǒu）有機物及（jí）結晶水等揮（huī）發成分（fèn），因此（cǐ）在燒成中坯（pī）體不會形成（chéng）熱分解釋放出有害於釉麵的氣體。又由於矽灰石坯體的幹燥收縮與燒（shāo）成收縮均小，熱膨脹係數小，非常有益於低溫快速燒成新（xīn）工藝。在日用陶瓷的（de）釉料中適量加入矽灰石後（hòu），能夠頂替部分石英與（yǔ）石灰（huī）石原料（liào），可（kě）以完全避（bì）免因石灰石分解排出（chū）的二氧化碳氣（qì）體，所造成的釉麵針孔以及釉泡缺陷。在燒成中（zhōng）矽灰石可以降低釉的高溫黏度，優化瓷器釉麵的光澤度和光潤平（píng）整度。目前矽灰石已經被用於（yú）生（shēng）產瓷磚、半透明工藝品、美（měi）術陶瓷、日用精陶器（qì）、特（tè）種陶瓷中的（de）多空陶瓷、低損耗電磁、陶瓷（cí）鑄模等等（děng）。在建築衛生陶瓷工業方麵則可以生產彩釉牆地（dì）磚、錦磚、衛生（shēng）潔具與部分釉料半（bàn）產品（pǐn），形成了很大的進展。各地陶瓷企業今後有必要對矽灰石加強進一步的研究與開（kāi）發，要逐漸擴大其使用範圍。隨著（zhe）陶瓷科技進（jìn）步的不斷推進與提高，將來矽灰石原料在陶瓷工業中會有大的用途。