第1节 概述
1、 原料的重要性：
原料是陶瓷的根本，是陶瓷工业的粮食，是组织陶瓷生产的基础。配方原料（原生晶体、化工原料及次生晶体）本身由原子水平决定的化学组成、化学键、晶体结构参数，都反映到材料的宏观性质上：强度、熔点、热导、热膨胀、电导、化学稳定性等，宏观性质又决定了材料的使用性能。
陶瓷制品的性能和品质的好坏，取决于所选用的原料和所采用的工艺过程。
2、 原料的标准化、系列化与可持续发展。
原料的质量及其稳定对陶瓷工业的重要性是尽人皆知的。能够获得标准化、系列化的，质量优良、性能已知，各种组成稳定的，且供应充足、价格适中的商品化原料和坯釉料，一直是陶瓷业者梦寐所求的。但也正是这些问题成为行业发展的＂瓶颈 ＂，严重地制约了陶瓷产品质量档次以及出口换汇率的提高。根据工业发达国家的经验，采取原料标准化、系列化，进而实现坯釉料的商品化、系列化的技术路线是一条很好的解决途径。但长期以来，限于我国的具体国情，人们尽管做了不少努力，却一直未能有大的进展。这里面既有资源特点、资金和技术等方面的原因，也有观念管理与组织方面的原因。这几年，随着陶瓷工业的飞速发展，一些新兴瓷区、大公司的崛起，它们不仅在观念和管理上跳出了旧体制、旧思想的束缚和羁绊，而且已有更大的实力在这方面去尝试和创新，并已取得了一些可喜的进展。
我国古代陶工在制瓷过程中对于原料的选择和加工是非常注意的。很早就建立了在原料矿山水碓舂细、水簸淘洗除渣、自然沉淀，并制成砖块状 ＂不（ 音 ＇墩 ＇）子 ＂的精制原料，再送往作坊制瓷的一套完整的原料加工工艺。这种工艺在相当长的时间里在世界上都是独一无二，而且是最先进的。它对于景德镇瓷器达到 ＂白如玉、明如镜、薄如纸、声如磬 ＂的令世人称绝的水准无疑起了决定性的作用。
到了近代，随着科学技术的飞速发展，国外从 ２０世纪 ４０ 年代起就开始对高岭土精选工艺进行研究，并逐步实现单一原料标准化的工业化生产。７０ 年代后期，英、法、德等先进产瓷国家开始用诸单一标准化原料配制坯料出售，并逐步实现了商品化生
产。８０ 年代开始，随着陶瓷产品档次的升级，对陶瓷原料提出了更高的要求。目前国外推广采用隔渣分离技术进行初选、超细粉碎、高梯度磁选、离心分离、化学漂白、微机控制掺和配料、涡流混合及强化检测监控等先进技术进行陶瓷原料精选和坯釉料生产，从而使国外陶瓷原料工业达到一个更高的水平 。 近年来，国外涌现的新工艺、新技术和新设备，大量地采用了高新技术，从而解决了陶瓷原料精选、坯料精制的一些根本性问题，包括：
（ １）能从低品位矿石精选出优质高岭土和一系列可综合利用的产品，从而扩大了有开采价值的矿源。
（ ２）实现了单一产品（ 如高岭土、长石、石英等）的标准化、系列化，并改善其使用性能，从而满足了各行业用户的不同需求。
（ ３）实现了用数种单一的标准化原料配制成适宜生产诸种终端产品的商品化、系列化坯料的工业化生产。这些坯料以其优良的性能、稳定的质量，保证了终端产品质量稳定提高，并带来了显著的经济效益。
我国陶瓷工业原料和加工虽然也有一些进步，但基本上仍沿用几百年来留下的传统工艺和设备，其加工水平大体仅相当于国外发达国家的粗加工。
针对我国目前的实际情况，在原料标准化工作中应注意以下几个问题：
（１）稳定是核心
如果完全采用国外的原料精选、坯料精制加工工艺路线，往往使得成本过高，令工厂企业难于承受，最后使原料标准化工作陷于进退维谷的尴尬境地。因此，陶瓷原料标准化的指导思想不应单纯追求高指标，而是宜寻求最佳实用目标；（２）因地制宜地选择加工路线和方法（３）充分利用矿产资源，注意保护环境
3、原料的分类法：(尚无统一的分类方法)
a、 按来源分为：天然原料与化工原料；
b、 按纯度（对于化工原料）:工业纯，化学纯，分析纯，
光谱纯；
c、 按氧化物与无机盐分类（课本上的分类方法）： 氧化
物原料； 硅酸铝类原料；碱土硅酸盐类原料；含碱硅酸铝类原料；碳酸盐、硫酸盐及硼酸盐类原料
d、 按工艺性质分为：可塑性原料、瘠性原料、熔剂性原
料。
第2节 硅酸铝类原料，重点讲粘土原料P14
一、概念
1、 什么是粘土：P14（1）主要组成是多种含水铝硅酸盐矿物的混合
体，具有层状结构；（2）颜色多样：白、灰、黄、红、黑等；（3）颗粒细小多数小于2m；（4）具有可塑性：当它与水拌和后具有一定的可塑性，可塑造成各种形状，干燥后能保持其形状不变，且具有一定的机械强度，而煅烧后能具有岩石般坚硬的性质。
粘土普遍存在于各种类型的沉积岩中，约占沉积岩矿物的40％以上，是分布最广的地壳的重要组成部分。
2、 粘土的形成：各种富含硅酸盐矿物的岩石经风化、水解、热液蚀
变等作用都可变成粘土。
3、 粘土大致上可分为两大种类：一次粘土和二次粘土P16
一次粘土：指深成的岩浆岩（如花岗岩、伟晶岩、长英岩等）在原地风化后即残留在原地，多成为优质高岭土的主要矿床，一般称为一次粘土(也称为残留粘土或原生粘土)。主要分布在我国南方，游离石英多，原矿含铁量常达1％以上，但含钛很少，粘土颗粒较粗且有机物含量少，故可塑性低，使用时须淘洗，还原气氛烧成，色调白中泛青、透明度高。
二次粘土：指风化了的粘土矿物借雨水或风力的迁移作用搬离原母岩后在低洼的地方沉积而成的矿床。主要分布于我国的北方，游离石英少，含铁与一次粘土差不多，但含钛较高，粘土颗粒较细，有机物组分较多，可塑性好，铝含量高，耐火度高，高温氧化烧成，白中泛黄、透明度差、机械强度高。
在冲流远距离路途中，粗大粒子优先沉淀，因此流到远处堆积的粘土粒子很细微，而且石英含有量比一次粘土少了很多，当然可塑性变佳。又因为冲流中会混入很多杂质，例如有机物，铁份等，所以二次粘土都是有色的，没有白色的二次粘土。
二、粘土的组成：化学组成、矿物组成、颗粒组成。
1、粘土的化学组成：SiO2、Al2O3和结晶水。同时还会含有少量的碱金属或碱土金属氧化物和着色氧化物等，另外还会含有有机杂质。P28表1－3
化学组成对陶瓷生产的指导意义：
a）Al2O3高低直接判断T烧的高低；b）Fe、Ti元素含量影响着色；c)Fe2O3>5%在高温后期（1230-1270℃）大量分解排气；d)灼减量的危害性。
2、矿物组成：P17-24高岭石类（包括高岭石、多水高岭石等）、蒙脱石类（包括蒙脱石、叶腊石等）和伊利石（也称水云母），另外还有一些杂质矿物：石英、铁和铝的氧化物及氢氧化物、碳酸盐、硫酸盐等。1）粘土矿物类型鉴别方法
差热曲线P43 图1-9、电镜显微照片、X射线衍射、红外吸收光谱。2）几种典型粘土矿物的组成与结构结构(见表2)
高岭石 Al2O32 SiO22H2O , 1：1型层状结构硅酸盐，由硅氧四面体和铝氧八面体层通过共用的氧原子联系而成的双层结构。 外形呈块状、粒状和板状。
多水高岭石
蒙脱石
伊利石
3、颗粒组成：颗粒大小、粒度分布、颗粒形状。
P32表1－4粘土质点大小对其物理性质的影响
粘土原料颗粒大小的测定：筛分法、沉降法、电子显微镜观察统计、激光粒度分析仪、声衰法纳米粒度分析仪等。
三、粘土的工艺性质1、 可塑性
1）定义与表征方法P33
可塑性：在超过屈服点的外力作用下，泥团发生塑性变形，但并不破裂，除去外力后，仍保持变形后形状的性质。也可以说是可被塑造成为多种形状的性质。
可塑性指数：表示粘土（坯泥）能形成可塑泥团的水分变化范围，从数值上是液限含水率减去塑限含水率。（分别采用搓泥条法和华氏平衡锥
法。
可塑性指标：是指在工作水分下，粘土（或坯料）受外力作用最初出现裂纹时应力与应变的乘积。2） 生产意义
生产中常用塑限、液限、可塑性指数、可塑性指标和相应含水率等参数来表征粘土可塑性的大小。可塑性指数在生产中的意义：
a) 指数大，说明成型水分范围宽，泥团可操作性强（不易受模型本身吸水性波动的影响；不易受环境气候条件变化的影响；适合复杂与长时间雕塑成型工艺）。
b) 指数小：成型水分范围窄，泥团可操作性差。
可塑性指标相同时，可出现两种情况：其一为成型应力小而变形值大；其二是成型应力大而变形小。生产中如何选择？旋坯：应力小，应变大；手工拉坯：应力大，应变小；挤坯：应力大，应变小。
2、 结合性 P34
定义：指粘土能结合非塑性原料形成良好的可塑泥团、有一定的干燥强度的能力。
表征方法：通常以能够形成可塑泥团时所加入标准石英砂的数量及干后弯曲强度来反映。
3、触变性（物化中讲过）
4、膨化性
通常用膨胀容来表征。它是指粘土在水溶液中吸水膨胀后，单位重量（g）所占的体积（cm3）。
5、收缩性
原料和坯料的收缩可分为三种：总收缩、干燥收缩、烧成收缩。注意：总收缩不等于干燥收缩＋烧成收缩。
干燥收缩、烧成收缩↑＝>坯件加热中热应力↑＝> 变形开裂可能性↑
影响收缩率的因素：
（1） 泥料含水率；
（2） 成型干坯泥料堆积密度（空隙率）；（3） 配方中的灼减量 （膨润土<3％）（4） 粒度大小，越细，收缩率越大；
（5） 配方中熔剂与助熔剂类型与数量的正确选择。
6、烧结性能P37
烧结曲线：反映粘土（坯料、釉料）烧结性能的曲线，它没有固定的熔点，逐步烧结，具有唯一性。T1——开始烧结温度；T2——完全烧结温度；T3——软化温度
广义烧结范围：T1——>T3；狭义烧结范围：T2——>T3。
7、耐火度
表征粘土原料抵抗高温作用不只熔化的性能指标。采用测温三角锥来进行测定。
粘土的耐火度主要决定于它的化学组成。可根据原料中的AlO/SiO比值来判断耐火度的高低。比值愈大，耐火度愈高，烧结范围也愈宽。
四、粘土原料在陶瓷生产中的作用
（1） 在常温下可提高坯料的可塑性和结合性，高温下仍留在坯体
中起结合作用；
（2） 坯体是AlO成分的主要提供者，烧成中形成一次莫来石和二
次莫来石；
（3） 粘土原料亲水及干燥后多孔性与干燥强度，使坯、釉层具有
良好吸釉、印花能力；（4） 为制品提供白度；
（5） 在生产中的不利因素：分解、收缩、杂质、有机物多、纯度
低、定向排列。
第3节 氧化物类原料
1、 相关概念
氧化物原料是瘠性原料。瘠性原料：物料颗粒拌水后，粘合力很弱，无维持被塑形状不变的能力的物料。简单来说，物料拌水无塑性者为瘠性原料。
2、 氧化物原料的多晶转变
1、二氧化硅：陶瓷工业中的二氧化硅原料主要是结晶状的矿石——石英。石英由于经历的地质产状不同，呈现出多种状态，并有不同的纯度。其中最纯的石英晶体通称为水晶。
石英是由硅氧四面体互相以顶点连接而成的三维空间架状结构，硅氧四面体之间的连接在不同的条件与温度下呈现出不同的连接方式，石英可呈现出各种晶型，在常压下有七种结晶态和一个玻璃态。见P52表1－10和P54图1－10。
石英的高温型缓慢转化和低温型快速转化P54 重点：石英的工艺作用：P56
2、二氧化锆：自然界中含量很少，杂质较多，需要化工合成。折射率2.4
二氧化锆有三种晶型，单斜、四方、等轴晶型。
锆英石的折射率高，可用做增白剂，但其伴生矿物独居石、钍石、磷钇矿等具有放射性，应控制加入量。
3、二氧化钛：自然界中分布很广。有金红石、板钛矿和锐钛矿三种晶型。有光催化作用，金红石为稳定态，其它两种晶型在一定条件下会不可逆的转化为金红石。
用途：1）电容器陶瓷、半导体陶瓷原料；2）坯体着色剂；3）釉的乳浊剂。
4、氧化铝：在地壳中含量非常丰富，仅次于SiO2。有α、β、γ三种结晶形态。
α-Al2O3具有熔点高、硬度大、耐化学腐蚀、优良的介电性能。最稳定的晶型。做差热分析时的参照物用α-Al2O3
γ-Al2O3是氧化铝的低温形态，高温不稳定，故生产中将其高温煅烧后再使用。
γ向α型Al2O3的转变为不可逆转变。
5、氧化铅（一般了解）人工合成原料，釉用原料常制成熔块，有毒。美国要求含铅0.3ppm以下。
6、氧化锌（一般了解）人工合成原料，釉用原料，釉用（助熔剂），乳浊促进剂、晶核剂等。7、稀土氧化物（一般了解）8、着色氧化物（一般了解）
第4熔剂类原料（碱土硅酸盐类原料、含碱硅酸铝类原料、节 碳酸盐、硫酸盐及硼酸盐等）
3、 概念及基本条件
定义：凡是烧成中能产生液相（熔剂），在一定温度下可将陶瓷材料粘结、拉紧（润湿）成为致密的烧结体，并起降低烧成温度作用的原料。分类：熔剂和助熔剂。
熔剂：（P45倒第5行）具有低的熔点，在烧成温度下，本身可熔融为熔体起熔剂作用的原料，降低陶瓷产品的烧成温度。例：长石、硼酸盐等、
助熔剂：(P187)它不能单独形成熔体，（本身熔点很高），在烧成中很容易与其它成分形成低共熔物质，同时进一步荣解其它固体组分，增加液相数量，起助熔剂作用的原料，例：Li2O、Na2O、K2O、PbO、CaO、石灰石、菱镁矿、白云石等。
4、 熔剂原料：长石、滑石、硅灰石等
1、 长石
1）基本矿物组成：P57Na2Oal2O36SiO2K2Oal2O36SiO2
2）钾钠长石以固溶体方式共生
K2O/Na2O≥1.5时为钾长石，K2O/Na2O<1.5为钠长石3）钾长石与钠长石的区别：
1） 钾长石熔融温度较高1150上下20℃开始分解熔
融，生成白榴子石和硅氧玻璃，1530℃则全部熔融成液相。熔融温度范围宽，熔体粘度大，随温度升高其粘度降低得较慢。适用于坯料。2） 钠长石熔融温度较低，约1120℃，无新晶相产
生，熔融温度范围窄，熔体粘度小，随温度升高其年度降低较快。适用于釉料。
4)长石类原料在陶瓷工业中的作用
a、 作为熔剂，降低烧成温度，和石英等原料高温熔化后形成釉的
主要成分；
b、 高温下形成长石玻璃能熔解粘土及石英等原料，冷却时析出二
次莫来石；
c、 长石液相促进液相烧结，减小气孔率，提高坯体机械强度，透
光性能和介电性能。
d、 作为瘠性物质，提高坯体疏水性，提高干燥速度。
1、 滑石
3） 化学式：3MgO 4SiO2 H2O,呈叶片状、磷片状或粒状。4） 在陶瓷工业中的作用
a、 高温下生成堇青石，提高产品抗热震性；
b、 釉中加入可改善釉层的弹性，提高热稳定性、白度、透明度，
降低烧成温度，增加流动性。
2、 硅灰石
5） 化学式：CaSiO2
6） 特点：a)可快速烧成；b)可降低烧成温度、节省能耗；c)改善生坯
质量、提高产品性能；d)烧成范围窄；e)坯体白度降低（固溶铁锰等）。
3、 硼酸盐（略）
3、 熔剂类原料：碳酸盐、硫酸盐等
1、 碳酸盐：方解石、白云石、菱镁矿等。2、 硫酸盐：石膏：制作成型模具。
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