合成堇青石研究

●22●陶瓷2005 . No.7合成堇青石研究孫曉霞張建曾國輝(武漢理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院430070)摘要文章通過(guò)添加劑的加入來(lái)研究堇青石的合成，分析比較了幾種忝加劑對堇青石合成時(shí)晶相、礦物組成等方面的影響,結果表明添加劑的加入均提高了堇青石的含量,且加入量都有一最佳值。關(guān)鍵詞堇青石合成添加劑堇青石(2Mg0.2ALO, .5SiO2)具有優(yōu)良的熱學(xué)性1.2 坯料配方能,是現代陶瓷工業(yè)、冶金I業(yè)不可缺少的原材料。堇基礎坯料按以下成分配制:蘇州土40%;滑石青石的合成已經(jīng)有近百年的歷史,研究人員一直在為38%;礬土 22%。實(shí)驗樣品中添加劑的種類(lèi)及加入量合成董青石進(jìn)行著(zhù)不懈地努力,但合成堇青石仍是一見(jiàn)表 2。項很困難的工作,這主要是因為它的生成條件比較苛表2樣品中添加劑的種 類(lèi)及加入量(質(zhì)量%)刻,其生成溫度與分解溫度接近,即燒成溫度范圍窄,編號01234567891011在較低溫度下沒(méi)有明顯的董青石生成,提高溫度又會(huì )添加劑AAAABBCCCDD導致大量的玻璃相生成從而降低制品的熱穩定性。作加入量12342312323為耐火原料,要求具有較高的堇青石含量,高的致密性及盡可能少的雜質(zhì),而且價(jià)格要便宜。本文旨在通過(guò)1.3工藝添加不同種類(lèi)的添加劑及加人量探討對合成堇青石的1)混料:把配好的各種原料放入混料機進(jìn)行干混,時(shí)間為24 h。晶相含量、質(zhì)量等方面的影響。2)成形:混好的原料加人適量的水和成泥料，經(jīng)陳腐48h以上后,制成形狀規則的塊狀樣品。1試驗3)干燥:自然風(fēng)干,以免燒成時(shí)干裂。.4)燒成;樣品放人硅鉬爐中進(jìn)行燒成,在低溫階段1.1 原料實(shí)驗采用以下原料:蘇州土,淺黃色,稍有滑膩感,(300 C)升溫速度不可太快,以免因樣品中水分排出磨成細粉，主要為合成反應提供氧化硅;礬土,灰色,磨太快而引起樣品開(kāi)裂。中溫階段升溫速度可快些,高成細粉,主要為合成反應提供氧化鋁;滑石,有脂肪光溫階段也不可過(guò)快。在此期間是董青石的生成階段,澤,質(zhì)感滑膩,呈白色,磨成細粉,主要為合成反應提供速度過(guò)快會(huì )影響董青石的結晶。MgO和Si02 ;添加劑有:A鋯英砂(ZrSi0,);B碳酸鋇在高溫階段堇青石反應如下:2Al203 + 2Mg0 + 5Si02一2MgO. 2Al203.5Si02(BaCO,);C硅線(xiàn)石(AL2O,●SiO2);D氟化鈣(螢石CaF2)。所用原料的化學(xué)成分見(jiàn)表1。表!原料的化學(xué)成分(質(zhì)量%)2中國煤化工SIO2FeO3 AL2O,TiO,CaOMgOYHCNMHG礬土14.26 1.82 76.81 4.032.1樣品燒成后的 X- ray行射分析蘇州土47.50 0.95 34 .400.60 0.13把燒成后的樣品磨細,過(guò)200目篩,在相同實(shí)驗條滑石52.62 0.06 0.522.17 33.60件下進(jìn)行X- ray衍射分析。在討論測試結果之前,可2005 . No.7陶瓷先分析一下燒成的樣品可能會(huì )出現的晶相:主晶相是其余部分是玻璃相等其他雜質(zhì)構成。在相同的測試條堇青石相,并且占絕大部分,其次有可能出現莫來(lái)石件下,0號樣品(無(wú)添加劑)與2號樣品(2%A添加劑)相、剛玉相,A、B、C、D各添加劑形成的一.系列次晶相，的XRD圖譜見(jiàn)圖1。0號祥品(無(wú)奉加劑).來(lái)石↑wh2號樣晶(2%繹加制)蓋青石●來(lái)石?！黬il圖10號樣品(無(wú)添加劑)與2號樣品(2%A添加劑)的XRD圉譜1)從圖1中0號樣品的X-ray行射分析圖譜可雜相也有所不同。5號樣品主晶相為堇青石,另外有a以看出:0號樣品是由純的基礎料燒結而成,整個(gè)圖譜-Al2O,、莫來(lái)石等雜相產(chǎn)生,此外還有不確定的峰值背底較厚,主要是由玻璃相造成,并且有許多小的雜出現。6號樣品雜峰明顯少于5號樣品,且含量極少，峰。由圖譜斷定0號樣品的主晶相為堇青石相,次晶主要為堇青石相。與0號樣品相比較,堇青石含量明相主要為a-剛玉、莫來(lái)石相,峰形疊加。顯高于0號樣品,可見(jiàn)B添加劑效果很明顯,相當理想2)從加入A添加劑的1,2,3,4號樣品的XRD圖(6號樣品衍射峰見(jiàn)圖2)。譜分析可得,1.23.4號樣品與0號樣品相比,雜峰明●顯減少,即雜相明顯減少,董青石含量顯著(zhù)增大,可見(jiàn)6號祥晶(38%峰加劑)添加劑A對提高基礎料中堇青石含量有明顯作用,這來(lái)石:點(diǎn)從圖1中0號樣品與2號樣品的對比可以看出。這幾個(gè)樣品之間橫向比較,隨著(zhù)添加劑加入量的增加,1號樣品主晶相堇青石占絕大多數,次晶相為莫來(lái)石相，20405此外樣品內還有其他相,不是很完美。2號樣品主晶圈26號樣品(3%B 添加劑)的XRD圄譜相為堇青石,次晶相仍是莫來(lái)石相,從主晶相的峰值強度來(lái)看,與1號樣品相比堇青石合成的非常完美。38號祥品(2%C潘加制)號樣品主晶相為堇青石相,次晶相為莫來(lái)石、鋯英石a-ALO,I相。4號樣品主晶相為董青石相,次晶相為莫來(lái)石相、鋯英石相,幾乎無(wú)其他雜峰,可見(jiàn)此樣品中,鋯英石含量顯著(zhù)增高,堇青石相則相對減少。從而可知2號樣中國煤化xx研元品是最好的,董青石合成很好,雜峰比較少。由此可知YHCNMHG50圍38號桿麗(2%0La加刑)的XRD圉譜添加劑的加入量有一最佳值(2號樣品衍射峰見(jiàn)圖1)。4)加入C添加劑可能會(huì )引人雜質(zhì),但縱觀(guān)整體效3)對于B添加劑來(lái)說(shuō)，由于添加劑的不同,產(chǎn)生的果,仍是較大地提高了堇青石相的含量,減少了雜相。.●24●陶瓷2005. No.7綜合考慮添加劑C的各不同劑量的圖譜,只有8號樣按添加劑的種類(lèi)給出密度d和添加劑的加入量品合成的堇青石最好。從圖3可以看出8號樣品的主x%的關(guān)系見(jiàn)圖5。晶相為堇青石相,另有次晶相a- AI20,莫來(lái)石相,雜由圖5可知,4號樣品(4%A)密度大,2號樣品峰明顯少于7號和9號樣品。(2% A)密度最小,這是因為隨著(zhù)添加劑量的增大,4號5)加入D添加劑后合成董青石的圖譜可以看出樣 品中鋯英石相占的比例增大,而鋯英石密度又較大，10號樣品主晶相仍是堇青石,次晶相為莫來(lái)石相,其所以制品最接近鋯英石的密度,其密度最大。0號樣他雜峰較小,堇青石含量相對較高。10號樣品合成的品中因各種雜相多(a- Al20, ,莫來(lái)石相等),雜相密度堇青石相無(wú)論是d值還是強度都優(yōu)于11號樣品,并且相對較大,所以密度較大。 2號樣品中堇青石相含量含雜質(zhì)相又極少,是很好的合成產(chǎn)物,與0號樣品比最高,雜相少,而董青石相密度低,故2號樣品最靠近較,二者堇青石含量都有很大的提高,10號樣品術(shù)射董青石密度,密度最小。1號樣品、3號樣品則處于這峰見(jiàn)圖4。幾個(gè)密度之間,與以上規律是相符的。.對于含B,C,D添加劑的樣品,也有同樣的結論。加人B添加劑的樣品曲線(xiàn)圖中,5號樣品中的雜相多10號樣品(2%D嗶加劑)藍青石.其來(lái)石▲于6號樣品，故其密度大,6號樣品雜相最少,密度最小，因為堇青石相最多。加入C添加劑的樣品中9號樣品含雜相最多,故其密度最大。由于C添加劑密度較大,所以其密度都比0號樣品密度有所增加。含圖4 10號樣品(2%D添加劑)的XRD團譜40703%D添加劑的樣品雜相多,故密度大,而含2%D添加2.2物相與真密度劑的樣品雜相少,故密度小。用比重瓶法測材料的真密度,真密度與制品中的由以上分析可以看出，物相與密度的關(guān)系是極其物相有很大關(guān)系,其中晶相含量越多,則燒成的制品密密切的,含什么物相多,密度越靠近該種物相,這可以度越接近此種物相,依據此規律，結合密度曲線(xiàn)可以得作為一種分析參考的依據。以上的結果與用XRD分到如下分析。各物相的大致密度見(jiàn)表3。析的結果是相符的。表3主要物相密度物相堇青石a- A20,鋯英石莫來(lái)石3結論密度(g(at)2.53.94.43.11)加入不同品種、不同加人量的添加劑,大大提高了基料中堇青石的含量,并且減少了雜質(zhì)。2. 952.90-1-A2)每-種添加劑的加入量都有一個(gè)最合適的量,2. 8512. 80-過(guò)多或過(guò)少效果都不好。2.75- -▼-D3)通過(guò)對比各種添加劑所產(chǎn)生的作用可以看出Bg 2.70-2. 65添加劑效果最好,堇青石與標準JCPD卡相比能很好6 2.60地吻合,并且雜相很少。舶2.55-2. 5012.45-2.40-參考文獻2.35]中國煤化工2.3012. 251MYHCN M H GI合成.全國性建材科技期刊一陶瓷,2001(3):42 ~43舔加劑的含量x(%)2代剛斌,李紅霞,楊彬,等.綠泥石對堇青石材料燒成和圄5添加劑加入t與樣品密度的關(guān)系性能的影響.全國性建材科技期刊一陶瓷 ,2003(2):44- 47