一、长石(feldspar)
我们从4个方面:释义、作用、化学成分、耐火度,来进行介绍。
1.1 释义
一系列不含水且具有架状结构的碱金属或碱土金属铝硅酸盐矿物的总称。
“长石”是长石族矿物的总称,主要有四个成员:钾长石(Potassium Feldspar或简写为K-feldspar)、钠长石(Albite或简写为Na-feldspar)、钙长石(Anorthite或简写为Ca-feldspar)和钡长石(Celsian或简写为Ba-feldspar)。钾长石和钠长石组成的系列称之为碱性长石(钾钠长石),钠长石和钙长石组成的系列称之为斜长石。
1.2 作用
长石是陶瓷原料中最常用的熔剂性原料。它就像是高温胶水,把各类原料紧密粘合在一起。
日用陶瓷生产中,坯、釉料中最常用的长石是钾长石和钠长石。坯料中一般只用钾长石,钠长石一般都是用在釉料中。
长石是瘠性料,引入到坯料中,可以缩短生坯的干燥时间,也可以起到减少坯体干燥收缩的作用。
1.3 化学成分(举例)
以下成分是举例说明,以钾长石为例:
| 化学成分(氧化物) | 质量(重量)百分比% |
|---|---|
| SiO₂ | 65-69 |
| Al₂O₃ | 15-18 |
| Fe₂O₃ | 0.1-0.5 |
| TiO₂ | 0-0.1 |
| CaO | 01-0.3 |
| MgO | 0-0.3 |
| K₂O | 9-12 |
| Na₂O | 1-4 |
| 烧失量(LOI) | 0.1-0.5 |
不同矿源成分分析差异大,实际通过XRF分析为准。
| 矿物 | 化学式 (Formula) | 结构式 (Structural Formula) | 说明 |
|---|---|---|---|
| 钾长石 K-feldspar | KAlSi₃O₈ | K[AlSi₃O₈] | 骨架由 1 个 Al 和 3 个 Si 组成的四面体,K⁺ 填充在骨架空隙里 |
| 钠长石 Albite | NaAlSi₃O₈ | Na[AlSi₃O₈] | 与钾长石结构相似,只是 K⁺ 被 Na⁺ 替代 |
| 钙长石 Anorthite | CaAl₂Si₂O₈ | Ca[Al₂Si₂O₈] | 因为 Ca²⁺ 电荷更高,需要两个 Al³⁺ 来平衡,形成 Al₂Si₂O₈ 骨架 |
| 钡长石 Celsian | BaAl₂Si₂O₈ | Ba[Al₂Si₂O₈] | 结构与钙长石类似,只是填隙阳离子换成 Ba²⁺ |
化学式 (Formula):只告诉你“里面有多少个元素”。
结构式 (Structural Formula):显示了“谁在骨架里,谁在空隙里”。
长石的核心骨架是 (Si,Al)O₄ 四面体交联,而 K⁺ / Na⁺ / Ca²⁺ / Ba²⁺ 就像“嵌在网格里的支撑点”。
1.4 耐火度
1350-1500摄氏度左右,纯的钾长石熔融温度为1150摄氏度,钠长石是1100摄氏度。钙长石1550摄氏度,钡长石是1715摄氏度。
二、长石的历史发展
“Feldspar”这一词语来源于德语术语“Feldspat”。几个世纪以来,矿工们通常将具有特别易于(完全)劈裂性质的矿物和岩石称为“Spat”。解理的完美性通常从现有的、可见的解理裂缝中可以看出,而且当用锤子敲击矿物或岩石时,细小的薄片(“Spaten”)会从矿物或岩石体中脱落。长石这一术语在 18 世纪中期出现,当时矿物学家们学会了更精确地区分不同类型的矿物。
关于这个名称的确切起源有多种理论。例如,在 1783 年,乌尔班·布吕克曼曾思考过长石是否可能因其特有的分布方式——在花岗岩和其他类型的岩石中以田地或斑块的形式出现(从未以整个矿脉、岩石或山脉的形式出现)而获得其名称。另一方面,让-巴蒂斯特·罗埃·德·库伊在 1804 年的著作《矿物学论著》中提出,这个名称可能是基于长石碎片经常在田地中被发现这一事实而选定的。因此,长石被理解为“来自田地的燧石”,并表明长石通过风化逐渐变成了可耕地。
长石经过风化可以变成各类黏土。
三、长石的种类
长石族矿物主要有钾长石、钠长石、钙长石和钡长石。按照加工方式(以钾长石为例)则有原矿钾长石、颗粒状钾长石、水磨钾长石等等。也有一些商家把钾长石氛围坯用钾长石和釉用钾长石。釉用钾长石比坯用钾长石更纯,含铁钛量更少。
四、如何选择合适的长石呢?
制作坯料就选钾长石,钾长石的熔融温度不是太高,而且熔融温度范围宽,尽量不要钠长石;制作坯料可选钾长石和钠长石。
五、总结
长石的种类很多,对于日用陶瓷来说,钾长石使用频率最高,其次是钠长石。工厂选择钾长石时,应该根据自己的实际设备来确定是选择原矿还是水磨长石。如果选择原矿,自己肯定要配备破碎设备和球磨设备,有些投资大的工厂还会配备雷蒙机。
选择水磨钾长石最方便,原料成本也较高。
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