微粉磨加工矽（guī）灰石在陶瓷中的應用

        矽灰石是（shì）一種鈣矽酸鹽礦物，它是由英國礦物學家（jiā）沃蘭斯頓的名字（zì）所命名，沃蘭斯頓Ｗｏｌｌｓｔｏｎ即矽灰石（shí）的英文名字。矽灰石在（zài）地球上分布很廣（guǎng），具有普遍的工業意（yì）義。早在20世紀50年代（dài）起（qǐ）美國就開始利用天然矽（guī）灰石生產陶瓷釉麵磚。我國矽灰石資源比（bǐ）較豐富，自20世（shì）紀（jì）70年代（dài）在（zài）湖北（běi）省大冶地區發（fā）現儲量大的矽灰石礦，後來又在福建、吉（jí）林、遼寧、安（ān）徽等地發現了矽灰石礦，為我國建築陶瓷生產矽灰石－臘石（shí）－黏（nián）土（tǔ）係列的釉麵磚提供了豐厚的（de）基礎。近年來（lái）作為開發利用於建築衛（wèi）生陶瓷（cí）用原料，尤其是在用做（zuò）低溫快燒陶瓷原（yuán）料方（fāng）麵頗受（shòu）青睞，人們漸漸對它抱有較大的關注。
　　１、矽灰石的礦（kuàng）物特征：矽灰（huī）石一般產於石灰（huī）岩或大理岩與花崗岩相接觸變質（zhì）帶內，常與透閃石相共生，二者容易混（hún）淆，但矽灰石質軟，二透閃石（shí）性脆極容易折斷。另外在火成（chéng）岩的富鈣岩中也能夠生成。我國（guó）大冶出產的矽灰（huī）石礦物組成（chéng），矽灰石占75%以上，另外是鈣鐵（tiě）石榴子石大約占15－02%左右，透輝石大約（yuē）占５－10%，其次還（hái）有少量的蛋（dàn）白石、石英（yīng）、方解（jiě）石及極微量的（de）綠簾（lián）石、符山石、磁鐵礦、黃（huáng）鐵礦等。矽灰石由於其中的鈣常被鐵、錳、鎂、鍶以類質同（tóng）相方式所取（qǔ）代，因（yīn）此自然界中對純的矽灰石較難找到。矽灰（huī）石（shí）分為高溫（wēn）相與低溫相兩種，前者叫（jiào）假矽灰石，屬於三斜晶係呈假斜方係或假六方係晶體。後者分為矽灰石三晶斜係與付矽灰石單斜晶（jīng）係兩種變（biàn）體。矽灰石的識別特征為外表呈白（bái）色或者帶灰與淺紅的白色，也有少量呈現肉（ròu）紅色，部（bù）分還有呈灰色、暗褐色或棕色。矽灰石為三斜狀晶體或柱狀晶體（tǐ），晶體粗大，普通長１－１０厘米，的有（yǒu）達到80厘米的。其集合體（tǐ）多（duō）為放射狀、纖維狀、致密塊狀等形態。矽灰石呈玻璃光澤，有條痕白色。其硬度為4.5－5.5莫氏硬（yìng）度。密度為2.8－2.9克／立方厘米。矽灰石性脆且斷口參差（chà）不（bú）齊，呈透明（míng）或半透明狀。 矽灰石的熔點高達1540度，有雜質的情況下，熔點可以大（dà）大降低。
　　矽灰石的化學分子式（shì）為硫酸鈣或氧化鈣與二氧化矽形態。其（qí）理論組成為二氧化矽（guī）含量51.7%；氧化鈣（gài）含量48.3%；氧化鐵含量低於1.5%；氧化鎂含量為2.8%，二氧（yǎng）化（huà）碳（tàn）的（de）含量（liàng）占10%左右。與（yǔ）矽（guī）灰石共生的（de）礦（kuàng）物有方解（jiě）石、透輝石、鈣鋁石榴石（shí）、綠簾石、符山是、稍石等。在20世紀80年（nián）代中期，全世界已經發現矽灰石的儲量為9000萬（wàn）噸。我國湖（hú）北、山東、江蘇、福（fú）建、廣東、河南、四川、新疆（jiāng）、青海、西藏等地（dì）富含接觸變質（zhì）鐵礦區，在酸性火成（chéng）岩與不純灰岩接觸變質矽卡岩帶（dài）均具備形成矽灰石的地質條件。湖北大冶的矽灰石礦物中，矽灰（huī）石的含量很高，超過了俄羅（luó）斯，而與（yǔ）美國（guó）矽灰石礦純度相當為其（qí）在（zài）建築衛（wèi）生陶瓷產品中的應用創（chuàng）造（zào）了條件。
　　２、矽灰石在建築衛（wèi）生陶瓷中的應用
　　事實證明矽灰（huī）石可以大量應用於陶瓷工業。現在，地球上天然（rán）矽灰石質量（liàng）很純的原料儲藏（cáng）不多，因此常（cháng）常需要經過礦物工藝的（de）處理，如手工選礦、磁力篩（shāi）選礦（kuàng）幹式或濕式、螺旋式分離（lí）法、浮選（xuǎn）方法等，才能將（jiāng）矽灰石礦體精製提高到工業原料的純度。目前世界上美國、丹麥、意大利、英國、德國、俄羅斯等國的（de）陶瓷行業，大多采用工業合成的方法（fǎ）生產矽灰石原（yuán）料，以推廣其用途。現在（zài）矽灰石的（de）合成方法有（yǒu）熔鑄法、燒（shāo）結法（fǎ）、水溶液（yè）合成法（fǎ）、高壓熱（rè）水合成法及磷（lín）渣改造（zào）法等。美國采用高壓熱水合成法製成的矽灰石（shí）陶瓷原料已經上市銷售多年（nián），頗受陶瓷廠家歡迎。另外，近年來（lái）由於發現磷渣成分與矽灰石（shí）相似（sì），英國、日本、德國、美國已（yǐ）經（jīng）開（kāi）始采用直接利用磷礦渣生產建築（zhù）衛生陶瓷的（de）原料。
　　由於矽灰石礦物中富含有二氧化矽50%左右、氧（yǎng）化鈣44－48%左右，可以為陶瓷產品提供豐富的二氧化（huà）矽瘠性原料及氧化鈣熔劑原料（liào），因此，矽灰石很適合用於陶瓷坯料的配（pèi）方。矽灰石的陶瓷工藝特點主要有以下（xià）幾個方麵。其中有的有利於陶瓷生產工藝的改進，有的（de）有害於陶（táo）瓷生產應用。但在（zài）對含（hán）矽灰石坯料進行優選配方或（huò）改性之後，完全（quán）可以趨（qū）利避害，使其成（chéng）為較優良的陶瓷坯體（tǐ）原料 。
１矽（guī）灰石在建築衛生陶瓷（cí）的坯料中，具有明顯的溶劑作（zuò）用，適量使用可以大大降低（dī）坯體的燒成（chéng）溫度。尤其在當前需要節能與低溫燒成工藝的形勢下，坯體原（yuán）料中采用矽灰石是很（hěn）好的選擇。如采用普通原料燒成時的溫度為（wéi）1250度時，如果在坯料內其中加入（rù）25%的矽灰石時，燒成溫度可以（yǐ）降低到1150度。采用傳統配方（fāng）的坯料（liào），燒成時間通常（cháng）需要幾十（shí）個小時，如在坯（pī）料內加入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（jiā）入量，燒成（chéng）時間還可減少。僅此兩項即（jí）可節省能源消耗60%以上；
２由於矽灰石燒成灼減量小，受熱膨脹率低、呈線形膨脹且變化均勻，因此在1200度之前不會發生明顯的吸（xī）熱或放熱效應，也不會發生相變，因此非常適宜於快速燒（shāo）成工藝，並且能夠明顯縮短燒成周期，具有（yǒu）明顯的節能效果；
３在燒（shāo）成中矽灰石可以減少燒成收縮，顯著改變產品的撓曲與裂（liè）縫。提高產品（pǐn）的機械強度。因此能夠保證（zhèng）產品的（de）規整度與實物質量（liàng）；
４矽灰石由於其節能、低溫（wēn）燒成、省時、和（hé）產品理（lǐ）化（huà）性能的改（gǎi）善等優點形（xíng）成的綜合效應，可以促進陶瓷生產工藝、窯爐結構與燒成（chéng）工藝、操作方法的（de）改進。實踐證明采用矽灰石原料的坯體配（pèi）方縮短了燒成時間，簡（jiǎn）化了生產工藝，節（jiē）約（yuē）了能源，降低了生產產品的成本，提高了產量與經濟效益。當然，天然矽灰石必須經過（guò）有益的工藝配方，使其發揮的優越心能。否則（zé）也會出現（xiàn）許多麻煩。例如由於矽灰石屬於低溫礦物原（yuán）料，高溫燒成時的相（xiàng）轉變點在（zài）1120度上下之間，其轉變過程比較緩慢；矽灰（huī）石質坯體燒成溫度超過1100度時，容易發（fā）生變形，因此導致其燒成（chéng）溫度（dù）範圍尚狹窄；矽灰石的（de）膨脹係數較低，所以其坯體（tǐ）難以與釉（yòu）料相結合；再者，由於矽灰石呈現針狀晶體狀，難以粉碎磨細，因此球（qiú）磨（mó）粉碎時間較長。不過這些並非是不能解決的問題。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20年來，我國各地的許多家陶瓷企業成功地采用（yòng）矽灰石陶瓷原料生產建（jiàn）築衛生陶瓷（cí）產品，取得許多成功的經驗，改（gǎi）進了生產工藝，降低了（le）生產成本，大大提高（gāo）了企業的經（jīng）濟效益（yì）。
　　近年來，有的陶瓷企業利用矽灰石優化（huà）陶瓷釉料的品（pǐn）質，如使用矽灰石改善日用陶瓷產品的釉麵質量。試驗表明（míng）由於矽灰石自身不含有有機物及結晶水（shuǐ）等揮發（fā）成分，因此在燒成中坯體不會形成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（zào）收縮與燒成收縮均小，熱膨脹係數小，非常有益於低（dī）溫快速燒成新工藝。在日用陶瓷（cí）的釉料中適量加入矽灰石後，能夠頂替部分石英與（yǔ）石灰石原料，可以完全避免因石灰石分解（jiě）排出的（de）二氧化碳氣體，所造成的釉麵針孔以及釉泡缺陷。在燒成中矽灰石可以降（jiàng）低（dī）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生產瓷磚、半透明工藝品、美術陶瓷、日用精陶器、特種陶瓷中的多空陶瓷、低損耗電磁、陶瓷鑄模等等。在建築衛生陶瓷工業（yè）方麵則可以生產彩釉牆地磚、錦磚、衛生潔具（jù）與（yǔ）部分釉料半產品，形成了很大的進展。各地陶瓷企業今後有必要對矽灰（huī）石加強進一步的研（yán）究與開發，要逐漸（jiàn）擴大其（qí）使用範圍。隨著陶瓷科技進步的不斷推進與提（tí）高，將來矽灰石原料在（zài）陶瓷工業中會有大的用途。