详析陶瓷原料的质量控制及对应分析方法.docx

详析陶瓷原料的质量控制及对应分析方法 1 前言 对陶瓷制造来讲，原料是基础，成形是条件，烧成是关键。各种陶瓷原料由于成因不同、地质条件不同，导致其化学成分、矿物组成、工艺性容易出现波动，从而影响产品的质量。因此，原料的合理选择和科学分析对企业的生产来说至关重要。一般建筑卫生陶瓷生产企业及陶瓷原料供应企业对原料使用和验收指标的要求，包括：①外观质量分析，包括硬度、脆性、光泽、触摸手感等；②化学性能分析，包括化学成分（SiO2、Al2O3、Fe2O3、TiO2、K2O、Na2O、CaO、MgO、烧失量）、矿物组成、pH值等；③物理性能分析，包括白度、粒度、热学性能、可塑性、结合性、干燥抗折强度、粘度、线收缩率等。 2 外观质量分析 通过人工目测观察陶瓷原料外观质量的方式，分析陶瓷原料的产状、硬度、脆性、颜色、光泽度、触摸手感等，可初步判断原料的化学成分、矿物类型、工艺性能等信息，如表1所示[2-9]。 3 化学性能分析 3.1化学成分分析 化学成分分析通常需要测定矿物原料中SiO2、Al2O3、Fe2O3、TiO2、K2O、Na2O、CaO、MgO的质量百分比和烧失量，必要时需测定ZrO2、B2O3、PbO、ZnO、BaO、P2O5、Li2O、SO3、F等。通过化学成分分析，可大致判断原料煅烧后的颜色、耐火度、烧成温度范围、矿物类型、原料纯度、收缩率、缺陷等信息，如表2所示[2～9]。 评价手段主要有化学分析法（滴定法、EDTA络合法、比色法、重量法等）、分光光度计法、X射线荧光光谱分析法等，如表3所示[10～13]。化学分析法是以物质的化学反应为基础的分析方法，通常用于测定相对含量在1%以上的常量组分，准确度高（相对误差在0.1%～0.2%之间）。分光光度计法是通过溶液的吸光度值（不同溶液、不同浓度的溶液吸光度值基本不同）来测量溶液浓度的一种方法。X射线荧光光谱分析法主要由入射X射线激发被测样品，样品中的元素会放射出二次X射线，并且不同的元素所放出的二次射线具有特定的能量特征。由探测系统测量这些放射出来的二次射线的能量及数量，然后通过分析软件将探测系统所收集到的信息转换成样品中相对应元素的种类及含量。 3.2矿物组成分析 矿物组成分析主要是确定原料的矿物组成、晶相的发育状况、完整程度等。高岭石耐火度高，烧结范围宽；蒙脱石可塑性好，干燥、烧成收缩大；叶蜡石瘠性强，干燥与烧成收缩小；绢云母可塑性中等，易于烧结。铁矿物（如磁铁矿、赤铁矿等）会影响产品的白度，需采用磁化除铁等工艺除去。矿物组成的分析方法有外观目测法、染色法、偏光显微镜法、电子显微镜法、X射线衍射分析法、红外吸收光谱法、热分析法等，如表4所示。 3.2.1外观目测法 外观目测法是通过目测观察矿藏位置、矿层结构、矿层规律、原料外观特征的方式，推测出原料的矿物类别以及性能的方法。例如广东黑泥产于沿海的低洼地区，层状分布，呈粘土状，煅烧后显白色，由此可以推测出黑泥为典型的二次粘土，有机物含量较高，经过天然淘洗，含铝量比较高，可塑性较强[6-9]。 3.2.2染色法 染色法是利用有机色剂鉴别粘土矿物的方法。不同矿物对不同有机色剂的吸附能力不同，能吸附较多色剂的矿物就可以具有比较明显的染色效果。例如2，4-二氨基偶氮苯可将蒙脱石染成砖红色，将伊利石染成土红色，而高岭土则不被染色，这是由于不同矿物的晶格与色剂离子结合的强弱不同的缘故。某些矿物吸附色剂后，具有能使溶液变色的性质。例如，二氨基联苯的水溶液原为无色，和高岭石作用时，溶液并不变色，而遇到吸附能力较强的蒙脱石时，可使溶液由无色变为蓝色，这是由于二氨基联苯中的两个氨基与蒙脱石相结合的缘故，而高岭石可能不吸附两个氨基，因此溶液也就不染色[2,3,17,18]。 3.2.3偏光显微镜法 偏光显微镜法是把未知矿物放在已知折射率的介质中，用比较折射率大小的方法，测出矿物的折射率，再根据折射率及其他光学常数来鉴别矿物。例如蒙脱石的集合体（斜切面）为扇形、束状、平行纤维状、螺旋状，折射率为1.480～1.530，双折射率为0.018～0.022，Ng=1.576～1.529，Nm=1.561～1.586 ,Np=1.493～1.543，Ng－Np=0.023～0.024；高岭石的集合体（斜切面）为等轴形或为延长形状但边缘不平整，折射率为1.561～1.570，均质或弱双折射率，Ng=1.567，Nm=1.565 ,Np=1.561，Ng－Np=0.006～0.009[2,3,19]。 3.2.4电子显微镜法 粘土类矿物原料一般非常细小（﹤2?滋m），一般光学显微镜难以观察，需要高分辨率的电子显微镜。