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黏土的化学组成

 立达国学 2022-06-17 发布于北京

《中国钧瓷》|来源阎夫立|作者赵蕊 王鑫淼|编辑

黏土的化学成分主要是二氧化硅、氧化铝和水,由于成矿条件不同,含有碱金属氧化物氧化钾、氧化钠、碱土金属氧化物、氧化钙、氧化镁及着色氧化物氧化铁、二氧化钛等。

黏土的这些主要化学成分简化为硅、铝、钾、钠、钙、镁、铁、钛和烧失量。

烧失量(Loss on ignition,缩写为LOI),是指经过105—110℃温度范围内烘干失去外在水分的原料,在一定的高温条件下灼烧足够长的时间后失去的质量占原始样品质量的百分比。钧瓷的成型工艺要求对黏土的化学成分分析以上9项就足够了。这9项中化合水一般不作测定,而以烧失量来测定计算。知道了某种黏土的化学组成,就可以根据其化学组成初步鉴定原料的矿物类型,估计黏土烧成的色泽、耐火度以及某些工艺性能。例如,钧瓷中常用的一种黏土化学组成是二氧化硅46.01%,氧化铝39.84%,氧化铁1.51%,氧化钙0.15%,氧化镁0.14%,烧失量12.11%,化学成分与纯高岭石接近,即可估计该黏土为高岭土。如果化学组成中碱性物多,可估计其属于蒙脱石或伊利石类。如果黏土中二氧化硅与氧化铝的摩尔数比率在2左右时,可估计为高岭石或多水高岭石类;比率在3左右,属高硅高岭石、伊利石类;比率在4左右,属叶蜡石或蒙脱石类。当黏土中氧化铝的含量低,而钾、钠等碱金属的氧化物含量高时,就可以判定它的耐火度低,不适于制造耐火制品;如果黏土中氧化铁及二氧化钛等着色氧化物含量多,可以估计烧出的瓷器不够洁白;如果碳酸盐、硫酸盐或硫化物多,烧成时很可能产生起泡等缺陷。一般说,在氧化焰情况下,氧化铁、二氧化钛总量小于1%时,烧成为白色;如果铁在1%~2.5%时,或钛在0.5%~1%时,烧成为浅黄或淡灰色;如铁、钛再增加时,烧成呈红褐色;氧化铁含量5%~9%时呈铁红色;在高达9%~12%时呈紫砂色。

在还原焰烧成时,由于氧化铁还原为氧化亚铁,进一步生成硅酸亚铁(Fe,SiO)时,瓷器呈青色、青灰色、蓝黑色。氧化亚铁是一种强熔剂,可降低黏土的耐火度。黏土中二氧化硅较多时,说明黏土中游离石英较多,砂性重,成型时可塑性较差,但干燥烧成收缩减小;如果烧失量大,说明有机杂质含量高,可塑性好,干燥强度大,但干燥烧成收缩大。镁、钙往往以硫酸盐、碳酸盐的形式存在,这些物质如含量太多,除会降低黏土的耐火度外,还会缩小瓷器的烧结范围,甚至导致坯泡产生。

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