煅燒、燒成與熔化

1、2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系1煅燒、燒成與熔化是高溫加工過程中的三種方式，絕大煅燒、燒成與熔化是高溫加工過程中的三種方式，絕大 多數(shù)無機非金屬材料在生產(chǎn)工序中都有高溫過程。對于大多數(shù)多數(shù)無機非金屬材料在生產(chǎn)工序中都有高溫過程。對于大多數(shù) 無機非金屬材料來說，在熱加工過程中都存在以下反應(yīng)：無機非金屬材料來說，在熱加工過程中都存在以下反應(yīng)：v 2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系2燒成燒成（無機非金屬材料中的磚瓦、陶瓷、耐火材料、磨具等）生產(chǎn)過程中要將初步密集定型（成形）的料塊（生坯）經(jīng)高溫?zé)Y(jié)成致密的、具有足夠強度的燒結(jié)體的過程稱為燒成。煅燒煅燒將尚未成形的物料經(jīng)過高溫合

2、成某些礦物（水泥）或使礦物分解獲得某些中間產(chǎn)物（如石灰和粘土熟料）的過程。2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系3煅燒和燒成煅燒和燒成是無機非金屬材料生產(chǎn)過程中的一道重要工序，進(jìn)行得如何直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量和成本，其復(fù)雜過程包括：包括： 燃料的燃燒 物料、坯體的加熱 物料或坯體中發(fā)生一系列的物理化學(xué)反應(yīng) 伴隨存在伴隨存在三傳三傳： 熱量傳遞 質(zhì)量傳遞 動量傳遞 三個過程互相影響 2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系42021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系52021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系62021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系7預(yù)分解窯工藝流程預(yù)分解

3、窯工藝流程 2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系8旋風(fēng)旋風(fēng)筒筒 連接連接管管道道 分解分解爐爐 回轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)窯窯 冷卻冷卻機機 預(yù)預(yù) 熱熱分解分解燒成燒成冷卻冷卻2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系9水泥的產(chǎn)量、質(zhì)量、燃料水泥的產(chǎn)量、質(zhì)量、燃料與襯料的消耗以及窯的安與襯料的消耗以及窯的安全運轉(zhuǎn)。全運轉(zhuǎn)。熟料的煅燒過程熟料的煅燒過程 2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系10 高嶺石脫水后的產(chǎn)物為無定形物質(zhì)，脫水后具有的活性高嶺石脫水后的產(chǎn)物為無定形物質(zhì)，脫水后具有的活性 較高。如果提高脫水過程的溫度梯度，在急燒時，有利于熟料較高。如果提高脫水過程的溫度梯度，在急燒時，有利于熟

4、料 的形成。的形成。2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系11 生料中的碳酸鹽是指碳酸鈣與碳酸鎂，生料中的碳酸鹽是指碳酸鈣與碳酸鎂，碳酸鹽分解是指碳酸鹽分解是指 碳酸鈣與碳酸鎂在煅燒過程中分解放出二氧化碳的反應(yīng)碳酸鈣與碳酸鎂在煅燒過程中分解放出二氧化碳的反應(yīng)，此，此 反應(yīng)是可逆反應(yīng)，反應(yīng)式如下：反應(yīng)是可逆反應(yīng)，反應(yīng)式如下： MgCO3 = MgO + CO2 -1047-1214Jg (590時時) CaCO3 = CaO + CO2 -1645Jg (890時時) 通常碳酸鈣在通常碳酸鈣在600時就開始有微弱的分解，至?xí)r就開始有微弱的分解，至894時，時， 分解速度加快，分解出的分解速

5、度加快，分解出的CO2分壓達(dá)一個大氣壓，分壓達(dá)一個大氣壓，11001200 時，分解速度極為迅速。時，分解速度極為迅速。 特點：特點：可逆反應(yīng)、強吸熱反應(yīng)、起始溫度低但速度緩慢?？赡娣磻?yīng)、強吸熱反應(yīng)、起始溫度低但速度緩慢。 2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系12v 氣流向顆粒表面的傳熱過程；氣流向顆粒表面的傳熱過程； v 熱量由表面以傳導(dǎo)方式向分解面熱量由表面以傳導(dǎo)方式向分解面 傳遞的過程；傳遞的過程； v 碳酸鈣在一定溫度下，吸收熱量碳酸鈣在一定溫度下，吸收熱量 并進(jìn)行分解并放出并進(jìn)行分解并放出CO2的化學(xué)過程；的化學(xué)過程； v 分解放出分解放出CO2，穿透，穿透CaO層向表面層向

6、表面 擴散的傳質(zhì)過程；擴散的傳質(zhì)過程； v 表面的表面的CO2向周圍介質(zhì)氣流擴散的向周圍介質(zhì)氣流擴散的 過程。過程。2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系131溫度：溫度：隨溫度升高，分解速度常數(shù)和壓力的倒數(shù)差都相應(yīng)隨溫度升高，分解速度常數(shù)和壓力的倒數(shù)差都相應(yīng) 增加，分解時間縮短，分解速度增加。但應(yīng)注意溫度過高，增加，分解時間縮短，分解速度增加。但應(yīng)注意溫度過高， 將增加廢氣溫度和熱耗；預(yù)熱器和分解爐結(jié)皮、堵塞的可將增加廢氣溫度和熱耗；預(yù)熱器和分解爐結(jié)皮、堵塞的可 能性亦大。能性亦大。 2窯系統(tǒng)的窯系統(tǒng)的CO2分壓分壓：通風(fēng)良好，：通風(fēng)良好，CO2分壓較低，有利于碳酸分壓較低，有利于碳酸

7、 鈣的分解。鈣的分解。 3生料細(xì)度和顆粒級配生料細(xì)度和顆粒級配：生料細(xì)度細(xì)，顆粒均勻，粗粒少，分：生料細(xì)度細(xì)，顆粒均勻，粗粒少，分 解速度快。解速度快。 2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系144生料懸浮分散程度：生料懸浮分散程度：生料懸浮分散差，相對地增大了顆粒生料懸浮分散差，相對地增大了顆粒 尺寸，減少了傳熱面積，降低了碳酸鈣的分解速度。尺寸，減少了傳熱面積，降低了碳酸鈣的分解速度。 5石灰石的種類和物理性質(zhì)：石灰石的種類和物理性質(zhì)：結(jié)構(gòu)致密、結(jié)晶粗大的石灰石，結(jié)構(gòu)致密、結(jié)晶粗大的石灰石， 分解速度慢。分解速度慢。 6生料中粘土質(zhì)組分的性質(zhì)：生料中粘土質(zhì)組分的性質(zhì)：高嶺土類活性大、

8、蒙脫石、伊利高嶺土類活性大、蒙脫石、伊利 石次之，石英砂較差?；钚栽酱蟮?，在石次之，石英砂較差?；钚栽酱蟮?，在800下越能和氧化鈣下越能和氧化鈣 或直接與碳酸鈣進(jìn)行固相反應(yīng)，生成低鈣礦物，可以促進(jìn)碳酸或直接與碳酸鈣進(jìn)行固相反應(yīng)，生成低鈣礦物，可以促進(jìn)碳酸 鈣的分解過程。鈣的分解過程。2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系15反應(yīng)特點：反應(yīng)特點： v 多級反應(yīng) v 放熱反應(yīng) 影響因素：影響因素： v 生料細(xì)度及均勻程度 v 原料性質(zhì) v 溫度和時間v 礦化劑 反應(yīng)產(chǎn)物：反應(yīng)產(chǎn)物： C2S、C3A、C4AF2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系16 熟料燒結(jié)過程：熟料燒結(jié)過程： 當(dāng)物料

9、溫度升高到最低共熔溫度后，當(dāng)物料溫度升高到最低共熔溫度后，C3A、C4AF、 MgO、R2O等熔融成液相。等熔融成液相。C2S、CaO逐步溶解于液相中，逐步溶解于液相中， C2S吸收吸收CaO形成形成C3S。 反應(yīng)式：反應(yīng)式： C2S+ CaO C3S 隨著溫度的升高和時間延長，液相量增加，液相粘度隨著溫度的升高和時間延長，液相量增加，液相粘度 降低，降低， C2S、CaO不斷溶解、擴散，不斷溶解、擴散， C3S晶核不斷形成，并晶核不斷形成，并 逐漸發(fā)育、長大，形成幾十微米大小、發(fā)育良好的阿利特晶逐漸發(fā)育、長大，形成幾十微米大小、發(fā)育良好的阿利特晶 體。晶體不斷重排、收縮、密實化，物料逐漸由疏

10、松狀態(tài)轉(zhuǎn)體。晶體不斷重排、收縮、密實化，物料逐漸由疏松狀態(tài)轉(zhuǎn) 變?yōu)樽優(yōu)樯珴苫液?、結(jié)構(gòu)致密的熟料色澤灰黑、結(jié)構(gòu)致密的熟料。C3S的形成 熟料燒結(jié)2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系17 C3S形成條件：條件： 溫度：溫度：130014501300 液相量：液相量： 20%30% 時間：時間： 1020min 影響熟料燒結(jié)影響熟料燒結(jié) 過程的因素過程的因素 n最低共熔溫度 n液相量 n液相粘度 n液相的表面張力 nC2S、CaO溶于液相的速率 n反應(yīng)物存在的狀態(tài) n熟料形成的熱化學(xué) 2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系181.5.4 陶瓷材料的高溫?zé)商沾刹牧系母邷責(zé)?經(jīng)過高溫?zé)?/p>

11、成過程，陶瓷多孔性的坯體會發(fā)生一經(jīng)過高溫?zé)蛇^程，陶瓷多孔性的坯體會發(fā)生一系列的物理化學(xué)變化，最后達(dá)到所要求的性能。系列的物理化學(xué)變化，最后達(dá)到所要求的性能。 這些物理化學(xué)變化包括膨脹、收縮、氣體的產(chǎn)生、這些物理化學(xué)變化包括膨脹、收縮、氣體的產(chǎn)生、液相的出現(xiàn)、舊晶相的消失和新晶相的出現(xiàn)等。液相的出現(xiàn)、舊晶相的消失和新晶相的出現(xiàn)等。 要獲得全瓷化的材料，就必須經(jīng)過完全燒結(jié)的過要獲得全瓷化的材料，就必須經(jīng)過完全燒結(jié)的過程；即坯體在燒成過程中收縮達(dá)到最大，顯氣孔率接近程；即坯體在燒成過程中收縮達(dá)到最大，顯氣孔率接近于零，致密度達(dá)到最高。此時的坯體性能達(dá)到最佳，這于零，致密度達(dá)到最高。此時的坯體性能達(dá)

12、到最佳，這種現(xiàn)象又稱為種現(xiàn)象又稱為“瓷化瓷化”。2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系19一、坯體在燒成過程中的物理化學(xué)變化一、坯體在燒成過程中的物理化學(xué)變化1. 坯體的水分蒸發(fā)（室溫坯體的水分蒸發(fā)（室溫-300） 2. 氧化分解及晶型轉(zhuǎn)化期（氧化分解及晶型轉(zhuǎn)化期（300-950） 3. 成瓷期（成瓷期（950-燒成溫度）燒成溫度） 4. 冷卻期（燒成溫度至室溫）冷卻期（燒成溫度至室溫）2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系20 坯體在燒成窯的預(yù)熱段前部，坯體在燒成窯的預(yù)熱段前部，300以下，主要是排以下，主要是排除在干燥過程中所沒有除掉的殘余水分（主要是吸附水）。除在干燥過程中所

13、沒有除掉的殘余水分（主要是吸附水）。 入窯水分過高，易使制品開裂；另一個弊病是使坯體入窯水分過高，易使制品開裂；另一個弊病是使坯體表面產(chǎn)生表面產(chǎn)生“白霜白霜”缺陷。缺陷。1. 坯體的水分蒸發(fā)（室溫坯體的水分蒸發(fā)（室溫-300） 2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系21 白霜白霜坯體中的水分與窯內(nèi)煙氣中的坯體中的水分與窯內(nèi)煙氣中的SO2發(fā)生化學(xué)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使坯體內(nèi)的鈣鹽在其表面生成硫酸鹽。反應(yīng)，使坯體內(nèi)的鈣鹽在其表面生成硫酸鹽。 硫酸鹽的分解溫度較高，使瓷器釉面蒙上一層硫酸鹽的分解溫度較高，使瓷器釉面蒙上一層“白白霜霜”，降低了釉層表面的光澤度。硫酸鈣在高溫時分解可能，降低了釉層表面的

14、光澤度。硫酸鈣在高溫時分解可能造成釉層中嚴(yán)重的氣泡缺陷。這一點對含有高可塑性黏土的造成釉層中嚴(yán)重的氣泡缺陷。這一點對含有高可塑性黏土的坯體，由于坯體吸附力強而更為突出。坯體，由于坯體吸附力強而更為突出。 此階段要求加強通風(fēng)，其目的在于使飽和了水汽的此階段要求加強通風(fēng)，其目的在于使飽和了水汽的爐氣得到及時的排除。加強通風(fēng)可以使被水汽飽和了的爐氣爐氣得到及時的排除。加強通風(fēng)可以使被水汽飽和了的爐氣在溫度高于露點時排出窯外，從而避免在溫度高于露點時排出窯外，從而避免“水跡水跡”、“開裂開裂”等缺陷。等缺陷。2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系222. 氧化分解及晶型轉(zhuǎn)化期（氧化分解及晶型轉(zhuǎn)化

15、期（300-950） 粘土中的結(jié)構(gòu)水得到排除；碳酸鹽分解粘土中的結(jié)構(gòu)水得到排除；碳酸鹽分解;有機物、有機物、碳素和硫化物被氧化碳素和硫化物被氧化;石英晶型轉(zhuǎn)化。石英晶型轉(zhuǎn)化。 這些變化與氧化溫度、升溫速度、窯爐內(nèi)氣氛等因這些變化與氧化溫度、升溫速度、窯爐內(nèi)氣氛等因素有關(guān)。若升溫速度過快，則分解與氧化的溫度相應(yīng)提高。素有關(guān)。若升溫速度過快，則分解與氧化的溫度相應(yīng)提高。下面討論各種分解發(fā)生的情況。下面討論各種分解發(fā)生的情況。2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系23（1） 粘土礦物結(jié)構(gòu)水的排除粘土礦物結(jié)構(gòu)水的排除 （2） 碳酸鹽的分解碳酸鹽的分解 （3） 碳素、硫化物及有機物的氧化碳素、硫化

16、物及有機物的氧化 （4）石英晶型的轉(zhuǎn)變）石英晶型的轉(zhuǎn)變 2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系24 加熱加熱 Al2O32SiO22H2O Al2O32SiO2+2H2O (高嶺土高嶺土) （脫水高嶺）（脫水高嶺） （蒸汽）（蒸汽） 粘土礦物脫水的溫度即與結(jié)構(gòu)有關(guān)也與升溫速度有關(guān)。粘土礦物脫水的溫度即與結(jié)構(gòu)有關(guān)也與升溫速度有關(guān)。 結(jié)晶不良的高嶺石在結(jié)晶不良的高嶺石在350溫度下，經(jīng)過較長時間的加熱也能溫度下，經(jīng)過較長時間的加熱也能脫水。但是強烈地排除結(jié)構(gòu)水仍在脫水。但是強烈地排除結(jié)構(gòu)水仍在400525之間，到之間，到525時還時還保留保留23的少量結(jié)構(gòu)水，這一部分水一直要延長到的少量結(jié)構(gòu)

17、水，這一部分水一直要延長到750800才脫完。才脫完。 某些粘土隨著升溫速度的提高，最后的一些結(jié)構(gòu)水的脫去往往某些粘土隨著升溫速度的提高，最后的一些結(jié)構(gòu)水的脫去往往推遲，甚至推遲，甚至1000以上才能排完。這種現(xiàn)象的主要原因以上才能排完。這種現(xiàn)象的主要原因?（1）粘土礦物結(jié)構(gòu)水的排除）粘土礦物結(jié)構(gòu)水的排除 2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系25 產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因是：產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因是： 這一部分水的這一部分水的OH根與粘土結(jié)合較緊密；根與粘土結(jié)合較緊密； I. 在加熱時，排出的結(jié)構(gòu)水的水汽部分地被吸附在坯體在加熱時，排出的結(jié)構(gòu)水的水汽部分地被吸附在坯體空隙里，從而有可能溶

18、解在新生成的液相中?？障独铮瑥亩锌赡苋芙庠谛律傻囊合嘀小?II. 在坯體較厚，升溫速度較快的情況下，使粘土礦物在坯體較厚，升溫速度較快的情況下，使粘土礦物脫水的溫度范圍拉的較寬。脫水的溫度范圍拉的較寬。 珍珠陶土晶體結(jié)構(gòu)完整，在差熱曲線上表現(xiàn)的吸熱效珍珠陶土晶體結(jié)構(gòu)完整，在差熱曲線上表現(xiàn)的吸熱效應(yīng)溫度比高嶺石稍高；反映在失重曲線上脫水溫度比高嶺石稍應(yīng)溫度比高嶺石稍高；反映在失重曲線上脫水溫度比高嶺石稍高。但珍珠陶土是粗粒晶片，脫水速度較慢；因此，有時在差高。但珍珠陶土是粗粒晶片，脫水速度較慢；因此，有時在差熱曲線上的吸熱谷的形狀反而不明顯。熱曲線上的吸熱谷的形狀反而不明顯。 粘土脫水后，繼

19、而晶體的結(jié)構(gòu)被破壞，粘土失去了可塑粘土脫水后，繼而晶體的結(jié)構(gòu)被破壞，粘土失去了可塑性。性。 2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系26 坯料中坯料中CaCO3、MgCO3分解。分解。 這類碳酸鹽必須在此階段分解，并將分解產(chǎn)物這類碳酸鹽必須在此階段分解，并將分解產(chǎn)物二氧二氧化碳?xì)怏w在釉層封閉之前逸出完畢；不然將會引起坯泡等缺化碳?xì)怏w在釉層封閉之前逸出完畢；不然將會引起坯泡等缺陷。陷。 在瓷坯中存在的碳酸鹽類一般在在瓷坯中存在的碳酸鹽類一般在1000時基本上分解時基本上分解完畢。完畢。（2） 碳酸鹽的分解碳酸鹽的分解 2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系27 可塑性粘土可塑性粘土(如

20、紫木節(jié)如紫木節(jié))及硬質(zhì)粘土及硬質(zhì)粘土(黑坩子、黑砂石等黑坩子、黑砂石等)往往含有碳素、硫化物及有機物，并帶入坯體中。往往含有碳素、硫化物及有機物，并帶入坯體中。 在燒成的低溫階段，坯體的氣孔率較高，煙氣中在燒成的低溫階段，坯體的氣孔率較高，煙氣中CO被分解，析出的碳素也被吸附在坯體中氣孔的表面。被分解，析出的碳素也被吸附在坯體中氣孔的表面。 CO的低溫沉碳作用，當(dāng)有氧化亞鐵存在時更為激烈，的低溫沉碳作用，當(dāng)有氧化亞鐵存在時更為激烈，此反應(yīng)一直進(jìn)行到此反應(yīng)一直進(jìn)行到800900才停止。才停止。 2CO2C+O2（3） 碳素、硫化物及有機物的氧化碳素、硫化物及有機物的氧化2021-10-29合肥學(xué)

21、院化學(xué)與材料工程系28 粘土夾雜的硫化物在粘土夾雜的硫化物在800 左右被氧化完畢。左右被氧化完畢。 350450 FeS2+O2FeS+SO2 500800 4FeS+7O22Fe2O3+4SO2 坯體中存在的碳素及有機物在坯體中存在的碳素及有機物在600以上開始以上開始氧化分解，這個反應(yīng)一直要進(jìn)行到高溫。碳素、硫化氧化分解，這個反應(yīng)一直要進(jìn)行到高溫。碳素、硫化物及有機物必須在本階段氧化，產(chǎn)生的氣體必須完全物及有機物必須在本階段氧化，產(chǎn)生的氣體必須完全排除掉，不然將會引起坯體起泡。其反應(yīng)如下：排除掉，不然將會引起坯體起泡。其反應(yīng)如下： C+O2CO22021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程

22、系29（4）石英晶型的轉(zhuǎn)變）石英晶型的轉(zhuǎn)變 573 -石英石英 -石英石英 + +0.82 石英在石英在573的晶型轉(zhuǎn)變，使坯體的體積膨脹，比重下降。的晶型轉(zhuǎn)變，使坯體的體積膨脹，比重下降。 此階段坯體的氣孔率較高，可以部分抵消因石英晶型轉(zhuǎn)變所引起此階段坯體的氣孔率較高，可以部分抵消因石英晶型轉(zhuǎn)變所引起的破壞應(yīng)力。并且隨溫度的升高，坯體的機械強度也得到提高，具有一的破壞應(yīng)力。并且隨溫度的升高，坯體的機械強度也得到提高，具有一定的強度來抵抗膨脹應(yīng)力。對于體小壁薄的日用瓷坯來說，石英的晶型定的強度來抵抗膨脹應(yīng)力。對于體小壁薄的日用瓷坯來說，石英的晶型轉(zhuǎn)變所引起的破壞應(yīng)力甚微，可以忽略不計。但是，對

23、于厚的大件制品轉(zhuǎn)變所引起的破壞應(yīng)力甚微，可以忽略不計。但是，對于厚的大件制品必須加以重視，而應(yīng)降低升溫速度。必須加以重視，而應(yīng)降低升溫速度。2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系30 在在300-950的氧化分解和晶型轉(zhuǎn)化期可以采取快速的氧化分解和晶型轉(zhuǎn)化期可以采取快速升溫。升溫。 坯體所發(fā)生的物理膨脹較小，同時隨著結(jié)構(gòu)水以及坯體所發(fā)生的物理膨脹較小，同時隨著結(jié)構(gòu)水以及氧化分解反應(yīng)所產(chǎn)生的氣體的排除，坯體的重量急速減氧化分解反應(yīng)所產(chǎn)生的氣體的排除，坯體的重量急速減小，氣孔率增加，能夠緩沖各種應(yīng)力作用。在低于坯體小，氣孔率增加，能夠緩沖各種應(yīng)力作用。在低于坯體出現(xiàn)液相的溫度中，水氣和氣體產(chǎn)

24、物可以自由排出，而出現(xiàn)液相的溫度中，水氣和氣體產(chǎn)物可以自由排出，而無收縮現(xiàn)象發(fā)生，坯體的強度也有所增加。所以，這一無收縮現(xiàn)象發(fā)生，坯體的強度也有所增加。所以，這一階段可以采取快速升溫。階段可以采取快速升溫。2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系31 決定本階段升溫速度的主要因素是窯爐的結(jié)構(gòu)特點。決定本階段升溫速度的主要因素是窯爐的結(jié)構(gòu)特點。 如果窯爐的結(jié)構(gòu)特點能夠保證工作截面上的溫度均如果窯爐的結(jié)構(gòu)特點能夠保證工作截面上的溫度均勻分布，就可以在這階段快速升溫。勻分布，就可以在這階段快速升溫。 如果窯爐的結(jié)構(gòu)不能保證工作截面上的溫度均勻分如果窯爐的結(jié)構(gòu)不能保證工作截面上的溫度均勻分布，則升

25、溫速度過快會引起窯爐內(nèi)較大溫差，使溫度較布，則升溫速度過快會引起窯爐內(nèi)較大溫差，使溫度較低處的產(chǎn)品因氧化分解不夠充分而進(jìn)入高溫成瓷期后，低處的產(chǎn)品因氧化分解不夠充分而進(jìn)入高溫成瓷期后，產(chǎn)生煙熏、起泡等弊病，造成局部產(chǎn)品報廢；因此，要產(chǎn)生煙熏、起泡等弊病，造成局部產(chǎn)品報廢；因此，要適當(dāng)控制升溫速度，并保證窯內(nèi)氧化氣氛。適當(dāng)控制升溫速度，并保證窯內(nèi)氧化氣氛。2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系323. 成瓷期（成瓷期（950燒成溫度）燒成溫度） 瓷坯在氧化分解期的氧化實際是不完全的。如果在進(jìn)入還原焰操作瓷坯在氧化分解期的氧化實際是不完全的。如果在進(jìn)入還原焰操作之前，以及在釉層封閉坯體之前燒

26、不盡碳素，這些碳素將推遲到燒成的末之前，以及在釉層封閉坯體之前燒不盡碳素，這些碳素將推遲到燒成的末期或冷卻的初期進(jìn)行，這就有可能引起發(fā)泡和煙熏。為此期或冷卻的初期進(jìn)行，這就有可能引起發(fā)泡和煙熏。為此 對于燒成溫度為對于燒成溫度為1300左右的坯體，在左右的坯體，在950-1020采取氧化保溫措施來補救。采取氧化保溫措施來補救。 氧化保溫氧化保溫 氧化保溫的溫度范圍氧化保溫的溫度范圍 保溫時間保溫時間 2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系33 氧化保溫氧化保溫即在即在950-1020之間采取低速升溫或保之間采取低速升溫或保溫操作。溫操作。 加強煙氣流通量，提高空氣過剩系數(shù)，從而使碳素、加

27、強煙氣流通量，提高空氣過剩系數(shù)，從而使碳素、有機物、硫化物充分氧化；有機物、硫化物充分氧化； 碳酸鹽進(jìn)一步分解；碳酸鹽進(jìn)一步分解； 殘余結(jié)構(gòu)水完全排除。同時，使全窯的溫差盡可能縮殘余結(jié)構(gòu)水完全排除。同時，使全窯的溫差盡可能縮小，為全窯進(jìn)入?；纱善谧骱贸浞值臏?zhǔn)備。小，為全窯進(jìn)入?；纱善谧骱贸浞值臏?zhǔn)備。2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系34 氧化保溫的溫度范圍氧化保溫的溫度范圍要根據(jù)坯體的燒成溫度及窯爐的要根據(jù)坯體的燒成溫度及窯爐的結(jié)構(gòu)來決定。結(jié)構(gòu)來決定。 對于在對于在1300左右燒成的產(chǎn)品來說，在左右燒成的產(chǎn)品來說，在900-1020之間之間氧化溫度較為適宜。因為，在這一段溫度范圍

28、內(nèi)，坯體的氣孔氧化溫度較為適宜。因為，在這一段溫度范圍內(nèi)，坯體的氣孔率最大，黏土物質(zhì)和碳酸鹽的分解，以及碳素的燒盡等反應(yīng)進(jìn)率最大，黏土物質(zhì)和碳酸鹽的分解，以及碳素的燒盡等反應(yīng)進(jìn)行的最為強烈。因此，在這一溫度范圍就可以在最短的時間內(nèi)行的最為強烈。因此，在這一溫度范圍就可以在最短的時間內(nèi)完成氧化保溫。完成氧化保溫。2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系35 保溫時間保溫時間取決于坯體的致密程度、厚度產(chǎn)品的燒成取決于坯體的致密程度、厚度產(chǎn)品的燒成制度和窯的結(jié)構(gòu)。制度和窯的結(jié)構(gòu)。 通常，裝窯密度越大，坯體越厚，碳素含量越高，而釉通常，裝窯密度越大，坯體越厚，碳素含量越高，而釉層的開始熔融溫度越低

29、時，則保溫時間也越長（或升溫速度越層的開始熔融溫度越低時，則保溫時間也越長（或升溫速度越慢）。慢）。2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系36 ?；纱善诘淖畲筇攸c：是釉層玻化，坯體瓷化。?；纱善诘淖畲筇攸c：是釉層?；?，坯體瓷化。 正長石（正長石（K2OAl2O36SiO2）與石英（）與石英（SiO2）、高嶺石）、高嶺石（Al2O32SiO2）在相圖上的三元最低共熔點為）在相圖上的三元最低共熔點為985。事實上，。事實上，由于其它雜質(zhì)的存在，液相可能在較低溫度出現(xiàn)。由于其它雜質(zhì)的存在，液相可能在較低溫度出現(xiàn)。 隨著溫度的提高，液相量逐漸增多，液相對坯體成瓷的隨著溫度的提高，液相量逐漸增

30、多，液相對坯體成瓷的促進(jìn)作用主要表現(xiàn)在兩個方面：促進(jìn)作用主要表現(xiàn)在兩個方面： 一方面：它起著致密化的作用，由于液相表面張力的作一方面：它起著致密化的作用，由于液相表面張力的作用，使固體顆粒接近，促使坯體致密化。用，使固體顆粒接近，促使坯體致密化。2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系37 另一方面：液相的存在促使了晶體的生長，由于液相不斷溶解固另一方面：液相的存在促使了晶體的生長，由于液相不斷溶解固體顆粒，并從液相中析出新的比較穩(wěn)定的結(jié)晶相體顆粒，并從液相中析出新的比較穩(wěn)定的結(jié)晶相莫來石，而這樣的溶解莫來石，而這樣的溶解作用及析晶作用不斷進(jìn)行，使莫來石晶體不斷的得到線性方向上的長大。作用

31、及析晶作用不斷進(jìn)行，使莫來石晶體不斷的得到線性方向上的長大。 925950 2Al2O32SiO22Al2O33SiO2 + SiO2 （鋁硅尖晶石）（鋁硅尖晶石） （無定形）（無定形） 1050 32Al2O33SiO2 23 Al2O32 SiO2+5 SiO2 （鋁硅尖晶石）（鋁硅尖晶石） （莫來石）（莫來石） （方石英）（方石英）2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系38 由于石英的晶型轉(zhuǎn)化以及粘土物質(zhì)的分解，提高了這些物由于石英的晶型轉(zhuǎn)化以及粘土物質(zhì)的分解，提高了這些物質(zhì)的分散度。質(zhì)的分散度。 溫度高于溫度高于1200，石英顆粒和粘土的分解產(chǎn)物不斷溶解。，石英顆粒和粘土的分解產(chǎn)

32、物不斷溶解。最終莫來石、殘留石英與瓷坯其他組成部分借助于玻璃狀物質(zhì)最終莫來石、殘留石英與瓷坯其他組成部分借助于玻璃狀物質(zhì)而連接在一起，組成了致密的、有較高機械強度的瓷坯。而連接在一起，組成了致密的、有較高機械強度的瓷坯。2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系39 ?；纱傻闹饕锢憩F(xiàn)象：是收縮及致密化過程。?；纱傻闹饕锢憩F(xiàn)象：是收縮及致密化過程。 坯體在坯體在950 開始收縮，瓷坯早期收縮的主要原因是黏土開始收縮，瓷坯早期收縮的主要原因是黏土在此溫度下結(jié)構(gòu)被破壞，以及少量液相出現(xiàn)所引起的收縮。在此溫度下結(jié)構(gòu)被破壞，以及少量液相出現(xiàn)所引起的收縮。 坯體在未燒之前氣孔率約坯體在未燒之前氣

33、孔率約25%40。在燒結(jié)過程中，液。在燒結(jié)過程中，液相不斷填充氣孔，并把固體顆粒拉緊，使坯體致密化，顯氣孔率相不斷填充氣孔，并把固體顆粒拉緊，使坯體致密化，顯氣孔率接近零，收縮一直進(jìn)行到燒結(jié)的終點。接近零，收縮一直進(jìn)行到燒結(jié)的終點。2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系40 進(jìn)一步加熱，瓷胎發(fā)生過燒膨脹。燒結(jié)后的瓷胎較未燒進(jìn)一步加熱，瓷胎發(fā)生過燒膨脹。燒結(jié)后的瓷胎較未燒的坯體發(fā)生了約的坯體發(fā)生了約35左右的體積收縮或左右的體積收縮或1215的線收縮。的線收縮。瓷胎的玻璃相含量可以占瓷胎的玻璃相含量可以占4050以上；因此，日用瓷坯體以上；因此，日用瓷坯體的燒結(jié)過程是大量液相產(chǎn)生的過程。的

34、燒結(jié)過程是大量液相產(chǎn)生的過程。 2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系41 從瓷坯的線性變化曲線上可以看到：在從瓷坯的線性變化曲線上可以看到：在10001200之間，坯體內(nèi)出現(xiàn)大量的液相，收縮率呈現(xiàn)最大值。在這之間，坯體內(nèi)出現(xiàn)大量的液相，收縮率呈現(xiàn)最大值。在這一溫度范圍內(nèi)，升溫速度要嚴(yán)格控制。一溫度范圍內(nèi)，升溫速度要嚴(yán)格控制。 對于壁厚的坯體，升溫速度過快會造成坯體內(nèi)部各部對于壁厚的坯體，升溫速度過快會造成坯體內(nèi)部各部分的收縮不均勻，而導(dǎo)致坯體的開裂或變形；對于薄的制分的收縮不均勻，而導(dǎo)致坯體的開裂或變形；對于薄的制品，主要傾向是變形。品，主要傾向是變形。 ?；纱善谑钦麄€燒結(jié)過程的關(guān)鍵

35、。為了保證瓷器的?；纱善谑钦麄€燒結(jié)過程的關(guān)鍵。為了保證瓷器的燒成質(zhì)量，往往將?；纱善诜譃閮蓚€階段進(jìn)行控制。燒成質(zhì)量，往往將?；纱善诜譃閮蓚€階段進(jìn)行控制。2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系42（1）強還原階段（）強還原階段（10201150） （2）弱還原階段（）弱還原階段（1150燒成溫度）燒成溫度） 2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系43（1 1）強還原階段（強還原階段（10201150） 硅酸鹽與三氧化二鐵一般在高于硅酸鹽與三氧化二鐵一般在高于1300的氧化氣氛中進(jìn)行的氧化氣氛中進(jìn)行分解。很顯然，當(dāng)制品接近燒結(jié)溫度時，這些物質(zhì)大量分解所產(chǎn)分解。很顯然，當(dāng)制品接近燒

36、結(jié)溫度時，這些物質(zhì)大量分解所產(chǎn)生的氣體對釉面產(chǎn)生嚴(yán)重缺陷。在高溫下，釉面液相的粘度減小，生的氣體對釉面產(chǎn)生嚴(yán)重缺陷。在高溫下，釉面液相的粘度減小，分解所產(chǎn)生的氣泡能沖破液相逸出來，破化了釉面的平整。有的分解所產(chǎn)生的氣泡能沖破液相逸出來，破化了釉面的平整。有的氣泡即使沒逸出來，也使釉面產(chǎn)生氣泡等缺陷。氣泡即使沒逸出來，也使釉面產(chǎn)生氣泡等缺陷。 因此，在此階段必須采取強還原氣氛，使坯體內(nèi)的三氧化因此，在此階段必須采取強還原氣氛，使坯體內(nèi)的三氧化二鐵及硫酸鈣在釉層封閉坯體之前得到充分還原與分解。二鐵及硫酸鈣在釉層封閉坯體之前得到充分還原與分解。 Fe2O3+CO FeO+CO2 2 Fe2O3+C

37、4FeO+ CO2 (此反應(yīng)在還原氣氛下進(jìn)行，此反應(yīng)在還原氣氛下進(jìn)行，1100即強烈反應(yīng)即強烈反應(yīng))。 CaSO4+COCaSO3+ CO2 CaO+SO2 (此反應(yīng)在還原氣氛下進(jìn)行，在此反應(yīng)在還原氣氛下進(jìn)行，在800即強烈反應(yīng)即強烈反應(yīng))。2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系44 如果強還原焰階段控制得不好，未能使氧化鐵完全如果強還原焰階段控制得不好，未能使氧化鐵完全還原，則瓷器的斷面呈淡黃色，并且粗糙。當(dāng)坯體得到還原，則瓷器的斷面呈淡黃色，并且粗糙。當(dāng)坯體得到充分還原時，斷面致密、發(fā)淡青色，有明顯的貝殼狀。充分還原時，斷面致密、發(fā)淡青色，有明顯的貝殼狀。因為氧化亞鐵易與二氧化硅生成

38、易熔的玻璃狀物質(zhì)，促因為氧化亞鐵易與二氧化硅生成易熔的玻璃狀物質(zhì)，促使了坯體的燒結(jié)。使了坯體的燒結(jié)。 FeO+SiO2 FeSiO3(青色青色)2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系45 氧化鐵的還原以及硫酸鹽的分解，必須在釉層封閉坯體氧化鐵的還原以及硫酸鹽的分解，必須在釉層封閉坯體之前進(jìn)行才能取得良好的效果。釉層封閉坯體后，還原氣氛之前進(jìn)行才能取得良好的效果。釉層封閉坯體后，還原氣氛不易滲透到坯體內(nèi)部，這樣勢必造成坯體還原不足，釉層吸不易滲透到坯體內(nèi)部，這樣勢必造成坯體還原不足，釉層吸煙發(fā)灰。煙發(fā)灰。 在這一階段，溫度應(yīng)平穩(wěn)上升，在控制氣氛時，要嚴(yán)格在這一階段，溫度應(yīng)平穩(wěn)上升，在控制氣

39、氛時，要嚴(yán)格控制游離氧的含量，使之趨于零。一般說，將游離氧控制游離氧的含量，使之趨于零。一般說，將游離氧O2控制控制在在01，CO 24,CO2 1417，即能使坯體充分還原。，即能使坯體充分還原。含氧量過高，則必須加濃含氧量過高，則必須加濃CO的含量，這就使坯體吸煙過多而的含量，這就使坯體吸煙過多而發(fā)灰。發(fā)灰。2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系46 從空氣過剩系數(shù)從空氣過剩系數(shù) O2-0.5CO = （ 1-3.76 ）-1 N2 的關(guān)系式中可以得出：當(dāng)?shù)年P(guān)系式中可以得出：當(dāng)O2=4 CO=8則則=1 當(dāng)當(dāng)O2=1 CO=2則則=12021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系47

40、由此可見，影響還原氣氛的介質(zhì)主要是由此可見，影響還原氣氛的介質(zhì)主要是O2 ，其次才是，其次才是CO和和CO2。應(yīng)根據(jù)原料的特性和釉的黏度變化范圍妥善控制。應(yīng)根據(jù)原料的特性和釉的黏度變化范圍妥善控制“還原介質(zhì)濃度還原介質(zhì)濃度”和和“還原作用時間還原作用時間”。 一般從釉的加熱收縮曲線和氣孔率曲線中，取其發(fā)生強一般從釉的加熱收縮曲線和氣孔率曲線中，取其發(fā)生強烈玻化收縮的溫度作為還原的開始溫度烈?；湛s的溫度作為還原的開始溫度,而顯氣孔率小于而顯氣孔率小于5%(或接近于零或接近于零)作為還原結(jié)束的溫度。并用作為還原結(jié)束的溫度。并用“延長還原作用延長還原作用的時間的時間”來代替來代替“提高還原介質(zhì)溫度

41、提高還原介質(zhì)溫度”的還原方法的還原方法.2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系48（2）弱還原階段（）弱還原階段（1150燒成溫度）燒成溫度） 經(jīng)強還原階段以后，釉層基本上?；?，封閉了瓷胎的表經(jīng)強還原階段以后，釉層基本上?；忾]了瓷胎的表面；坯體瓷化，莫來石不斷從液相中析出并長大。按理論上來面；坯體瓷化，莫來石不斷從液相中析出并長大。按理論上來說可以采取中性氣氛；但是，為了防止鐵的重新氧化，采取弱說可以采取中性氣氛；但是，為了防止鐵的重新氧化，采取弱還原氣氛。還原氣氛。 為了使窯內(nèi)上下左右的溫度趨于一致，使瓷胎內(nèi)部的物為了使窯內(nèi)上下左右的溫度趨于一致，使瓷胎內(nèi)部的物理化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行得更充

42、分一些，以獲得優(yōu)質(zhì)瓷器，在燒結(jié)溫度理化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行得更充分一些，以獲得優(yōu)質(zhì)瓷器，在燒結(jié)溫度下進(jìn)行高溫保溫是必要的。下進(jìn)行高溫保溫是必要的。2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系49二、燒成制度的制訂二、燒成制度的制訂1. 燒成制度與產(chǎn)品性能的關(guān)系燒成制度與產(chǎn)品性能的關(guān)系 2. 擬定燒成制度的依據(jù)擬定燒成制度的依據(jù) 2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系501. 燒成燒成制度與產(chǎn)品性能的關(guān)系制度與產(chǎn)品性能的關(guān)系 燒成制度包括溫度制度、氣氛制度和壓力制度。燒成制度包括溫度制度、氣氛制度和壓力制度。 影響產(chǎn)品性能的關(guān)鍵是溫度及其與時間的關(guān)系，以影響產(chǎn)品性能的關(guān)鍵是溫度及其與時間的關(guān)系，以及

43、燒成時的氣氛。及燒成時的氣氛。 壓力制度旨在保證窯爐按照要求的溫度制度與氣氛壓力制度旨在保證窯爐按照要求的溫度制度與氣氛制度進(jìn)行燒成。制度進(jìn)行燒成。 溫度制度包括升溫速度、燒成溫度、保溫時間及冷溫度制度包括升溫速度、燒成溫度、保溫時間及冷卻速度。卻速度。 2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系51(1)燒成溫度對產(chǎn)品性能的影響燒成溫度對產(chǎn)品性能的影響 (2)保溫時間對產(chǎn)品性能的影響保溫時間對產(chǎn)品性能的影響 (3)燒成氣氛對產(chǎn)品性能的影響燒成氣氛對產(chǎn)品性能的影響 (4)升、降溫速度對產(chǎn)品性能的影響升、降溫速度對產(chǎn)品性能的影響 2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系52(1)燒成溫度對

44、產(chǎn)品性能的影響燒成溫度對產(chǎn)品性能的影響 燒成溫度是指陶瓷坯體燒成時獲得最優(yōu)性質(zhì)時的燒成溫度是指陶瓷坯體燒成時獲得最優(yōu)性質(zhì)時的相應(yīng)溫度，即燒成時的止火溫度。相應(yīng)溫度，即燒成時的止火溫度。 實際上是指一個允許的溫度范圍，習(xí)慣上稱之為燒實際上是指一個允許的溫度范圍，習(xí)慣上稱之為燒成范圍。成范圍。 坯體技術(shù)性能開始達(dá)到要求指標(biāo)時的對應(yīng)溫度為坯體技術(shù)性能開始達(dá)到要求指標(biāo)時的對應(yīng)溫度為下限溫度，坯體的結(jié)構(gòu)和性能指標(biāo)開始劣化時的溫度為上下限溫度，坯體的結(jié)構(gòu)和性能指標(biāo)開始劣化時的溫度為上限溫度。限溫度。 溫度是陶瓷坯體溫度是陶瓷坯體 在高溫下所進(jìn)行的各種物理在高溫下所進(jìn)行的各種物理化化學(xué)變化最主要的影響因素。

45、學(xué)變化最主要的影響因素。 2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系53燒成溫度的影響因素?zé)蓽囟鹊挠绊懸蛩?坯料的種類、坯料的細(xì)度、燒成時間。坯料的種類、坯料的細(xì)度、燒成時間。 顆粒細(xì)則比表面大、能量高，燒結(jié)活性大，易于燒顆粒細(xì)則比表面大、能量高，燒結(jié)活性大，易于燒結(jié)，燒成溫度可降低。若顆粒的堆積密度小，顆粒的接結(jié)，燒成溫度可降低。若顆粒的堆積密度小，顆粒的接觸界面小，不利于傳質(zhì)，因而也不利于燒結(jié)。觸界面小，不利于傳質(zhì)，因而也不利于燒結(jié)。 因此對同一種坯體，由于細(xì)度不同而有一個對應(yīng)于因此對同一種坯體，由于細(xì)度不同而有一個對應(yīng)于最高燒結(jié)程度的煅燒溫度，此溫度即為致密陶瓷體的燒最高燒結(jié)程度的煅

46、燒溫度，此溫度即為致密陶瓷體的燒成溫度或它的燒結(jié)溫度。成溫度或它的燒結(jié)溫度。 2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系54 燒結(jié)溫度：同一種坯體，由于細(xì)度不同而有一個燒結(jié)溫度：同一種坯體，由于細(xì)度不同而有一個對應(yīng)于最高燒結(jié)程度的煅燒溫度，此溫度即為致密陶瓷體對應(yīng)于最高燒結(jié)程度的煅燒溫度，此溫度即為致密陶瓷體的燒成溫度或它的燒結(jié)溫度。的燒成溫度或它的燒結(jié)溫度。 燒結(jié)溫度或溫度范圍常根據(jù)燒成試驗是試樣的相對燒結(jié)溫度或溫度范圍常根據(jù)燒成試驗是試樣的相對密度、氣孔率或吸水率的變化曲線來確定。對于多孔制品，密度、氣孔率或吸水率的變化曲線來確定。對于多孔制品，因為不要求致密燒結(jié)，達(dá)到一定的氣孔率及強度

47、后即終止因為不要求致密燒結(jié)，達(dá)到一定的氣孔率及強度后即終止熱處理，所以燒成溫度并非其燒結(jié)溫度。熱處理，所以燒成溫度并非其燒結(jié)溫度。2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系55 燒成溫度的高低，直接影響晶粒尺寸、相的組成、顯燒成溫度的高低，直接影響晶粒尺寸、相的組成、顯微結(jié)構(gòu)以及物理化學(xué)性質(zhì)微結(jié)構(gòu)以及物理化學(xué)性質(zhì) 。 對固相擴散或重結(jié)晶來說，提高燒成溫度是有益的。對固相擴散或重結(jié)晶來說，提高燒成溫度是有益的。 然而過高的燒成溫度對特種陶瓷來說，會使晶粒過大或然而過高的燒成溫度對特種陶瓷來說，會使晶粒過大或少數(shù)晶粒猛增，破壞組織結(jié)構(gòu)的均勻性，從而使制品的機電等少數(shù)晶粒猛增，破壞組織結(jié)構(gòu)的均勻性

48、，從而使制品的機電等性能劣化。性能劣化。 在一定的升溫速度和時間的約束下，一種坯體有一個最在一定的升溫速度和時間的約束下，一種坯體有一個最高燒成溫度或一個燒成溫度范圍。高燒成溫度或一個燒成溫度范圍。 不能孤立地考慮溫度的作用。不能孤立地考慮溫度的作用。 燒成溫度的確定，燒成溫度的確定， 主要應(yīng)取決于配方組成、主要應(yīng)取決于配方組成、 坯料的細(xì)度和產(chǎn)品的性能要求，坯料的細(xì)度和產(chǎn)品的性能要求， 同時還與燒成時間相互制約。同時還與燒成時間相互制約。2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系56(2)保溫時間對產(chǎn)品性能的影響保溫時間對產(chǎn)品性能的影響 目的：一方面使物理化學(xué)變化更趨完全，使坯體具目的：一

49、方面使物理化學(xué)變化更趨完全，使坯體具有足夠的液相量和適當(dāng)?shù)木Я３叽?，另一方面使組織結(jié)構(gòu)亦有足夠的液相量和適當(dāng)?shù)木Я３叽?，另一方面使組織結(jié)構(gòu)亦趨于均一。趨于均一。 在生產(chǎn)實踐中，適當(dāng)?shù)亟档蜔蓽囟韧ㄟ^一定的保溫在生產(chǎn)實踐中，適當(dāng)?shù)亟档蜔蓽囟韧ㄟ^一定的保溫時間以完成燒結(jié)作用，常能保證產(chǎn)品質(zhì)量均勻和燒成損失減時間以完成燒結(jié)作用，常能保證產(chǎn)品質(zhì)量均勻和燒成損失減少。少。 但保溫時間過長則晶粒溶解，不利于坯中形成堅強的但保溫時間過長則晶粒溶解，不利于坯中形成堅強的骨架，會導(dǎo)致機械性能的降低。精陶類產(chǎn)品由于坯體中方石骨架，會導(dǎo)致機械性能的降低。精陶類產(chǎn)品由于坯體中方石英晶相的減少，導(dǎo)致膨脹系數(shù)變小還會引

50、起釉裂。英晶相的減少，導(dǎo)致膨脹系數(shù)變小還會引起釉裂。2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系57 保溫時間和保溫的溫度對希望釉面析晶的產(chǎn)品保溫時間和保溫的溫度對希望釉面析晶的產(chǎn)品（如結(jié)晶釉等藝術(shù)釉產(chǎn)品），它們的作用更顯得重要。為（如結(jié)晶釉等藝術(shù)釉產(chǎn)品），它們的作用更顯得重要。為了控制釉層中析出晶核的速率和數(shù)量，這類產(chǎn)品的保溫溫了控制釉層中析出晶核的速率和數(shù)量，這類產(chǎn)品的保溫溫度往往比燒成溫度低得多。保溫時間直接關(guān)系到晶體的形度往往比燒成溫度低得多。保溫時間直接關(guān)系到晶體的形成率和晶花的大小、形狀。成率和晶花的大小、形狀。 對于特種陶瓷來說，保溫雖能促進(jìn)擴散和重結(jié)晶，對于特種陶瓷來說，保溫雖

51、能促進(jìn)擴散和重結(jié)晶，但過長的保溫卻使晶體過分長大或者說發(fā)生二次重結(jié)晶，但過長的保溫卻使晶體過分長大或者說發(fā)生二次重結(jié)晶，反而起到有害的作用，故保溫時間也要求適當(dāng)。反而起到有害的作用，故保溫時間也要求適當(dāng)。2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系58(3)燒成氣氛對產(chǎn)品性能的影響燒成氣氛對產(chǎn)品性能的影響 氣氛會影響陶瓷坯體高溫下的物化反應(yīng)速度，改氣氛會影響陶瓷坯體高溫下的物化反應(yīng)速度，改變其體積變化、晶粒與氣孔大小、燒結(jié)溫度甚至相組成等，變其體積變化、晶粒與氣孔大小、燒結(jié)溫度甚至相組成等，最終得到不同性質(zhì)的產(chǎn)品。最終得到不同性質(zhì)的產(chǎn)品。 I. 對日用瓷的影響對日用瓷的影響 II. 對特種陶瓷

52、的影響對特種陶瓷的影響 2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系59 I. 對日用瓷的影響對日用瓷的影響 日用瓷坯體在氧化氣氛和還原氣氛中燒成，會使它日用瓷坯體在氧化氣氛和還原氣氛中燒成，會使它們在燒結(jié)溫度最大燒成收縮、過燒膨脹率、線收縮速率和釉們在燒結(jié)溫度最大燒成收縮、過燒膨脹率、線收縮速率和釉面質(zhì)量等方面都有所變化。面質(zhì)量等方面都有所變化。 不同氣氛對燒結(jié)溫度的影響不同氣氛對燒結(jié)溫度的影響 不同氣氛對最大燒結(jié)收縮的影響不同氣氛對最大燒結(jié)收縮的影響 不同氣氛對坯體過燒膨脹的影響不同氣氛對坯體過燒膨脹的影響 不同氣氛對瓷坯線收縮速率的影響不同氣氛對瓷坯線收縮速率的影響 氣氛對瓷坯的顏色和透

53、光度及釉面質(zhì)量的影響氣氛對瓷坯的顏色和透光度及釉面質(zhì)量的影響 2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系60 不同氣氛對燒結(jié)溫度的影響不同氣氛對燒結(jié)溫度的影響 瓷石質(zhì)坯和長石質(zhì)坯兩種坯體在還原氣氛中的燒結(jié)溫度均瓷石質(zhì)坯和長石質(zhì)坯兩種坯體在還原氣氛中的燒結(jié)溫度均比在氧化氣氛中低。隨著含鐵量的減少，降低的溫度亦遞減。比在氧化氣氛中低。隨著含鐵量的減少，降低的溫度亦遞減。A1 A2 A3 B1 B2 B3 B4 組成組成 A：瓷石質(zhì)坯；：瓷石質(zhì)坯；B：長石質(zhì)坯：長石質(zhì)坯 溫度溫度100 11 12 13 14 15 日用瓷坯在不同氣氛下的燒結(jié)溫度變化的比較日用瓷坯在不同氣氛下的燒結(jié)溫度變化的比較2

54、021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系61 不同氣氛對最大燒結(jié)收縮的影響不同氣氛對最大燒結(jié)收縮的影響 瓷石質(zhì)坯體（包括外加氧化鐵粉的坯體）在還原氣氛中瓷石質(zhì)坯體（包括外加氧化鐵粉的坯體）在還原氣氛中的最大燒結(jié)線收縮都比氧化氣氛中要大。但長石質(zhì)坯體（包括的最大燒結(jié)線收縮都比氧化氣氛中要大。但長石質(zhì)坯體（包括含膨潤土的坯體）在還原氣氛中的最大燒結(jié)線收縮卻比在氧化含膨潤土的坯體）在還原氣氛中的最大燒結(jié)線收縮卻比在氧化氣氛中小。氣氛中小。A1 A2 A3 B1 B2 B3 B4 組成組成 A：瓷石質(zhì)坯；：瓷石質(zhì)坯；B：長石質(zhì)坯：長石質(zhì)坯 最大線收縮（最大線收縮（%） 0 5 10 15 20日用瓷

55、坯在不同氣氛下燒成時的最大燒成線收縮之比較日用瓷坯在不同氣氛下燒成時的最大燒成線收縮之比較 2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系62 不同氣氛對坯體過燒膨脹的影響不同氣氛對坯體過燒膨脹的影響A1 A2 A3 B1 B2 B3 B4 組成組成 A：瓷石質(zhì)坯；：瓷石質(zhì)坯；B：長石質(zhì)坯：長石質(zhì)坯過燒過燒40時的最大線膨脹（時的最大線膨脹（%） 0 10 20 30 40日用瓷坯在不同氣氛中加熱過燒日用瓷坯在不同氣氛中加熱過燒40時發(fā)生的線膨脹比較時發(fā)生的線膨脹比較 2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系63 所有瓷石質(zhì)坯與未加膨潤土的長石質(zhì)坯，在還原氣所有瓷石質(zhì)坯與未加膨潤土的長石質(zhì)坯

56、，在還原氣氛中過燒氛中過燒40的膨脹比在氧化氣氛中小得多。的膨脹比在氧化氣氛中小得多。 瓷坯中高嶺土含量增加則這種差別縮小。瓷坯中高嶺土含量增加則這種差別縮小。 在長石質(zhì)坯體中加入一定量膨潤土，則所得結(jié)果正好在長石質(zhì)坯體中加入一定量膨潤土，則所得結(jié)果正好相反（試樣相反（試樣B2），即在還原氣氛中過燒），即在還原氣氛中過燒40的膨脹反而比氧的膨脹反而比氧化氣氛中要大，而且隨著膨潤土量的增加而增大。化氣氛中要大，而且隨著膨潤土量的增加而增大。 同是含膨潤土的坯體，在加入同是含膨潤土的坯體，在加入1.2%的的Fe2O3時（試樣時（試樣B3），它在還原氣氛中過燒時的膨脹仍大于氧化氣氛燒成，），它在還原

57、氣氛中過燒時的膨脹仍大于氧化氣氛燒成，同時在氧化氣氛中過燒的膨脹也顯著增大。同時在氧化氣氛中過燒的膨脹也顯著增大。 2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系64 不同氣氛對瓷坯線收縮速率的影響不同氣氛對瓷坯線收縮速率的影響 除個別瓷坯外，所有瓷坯在還原氣氛中的最大線收縮速率除個別瓷坯外，所有瓷坯在還原氣氛中的最大線收縮速率都比在氧化氣氛中要大。都比在氧化氣氛中要大。A1 A2 A3 B1 B2 B3 B4 組成組成 A：瓷石質(zhì)坯；：瓷石質(zhì)坯；B：長石質(zhì)坯：長石質(zhì)坯最大線收縮速率（最大線收縮速率（mm/20） 0 0.5 1.0 1.5 2.0日用瓷坯在不同氣氛中加熱時最大線收縮速率的比較日

58、用瓷坯在不同氣氛中加熱時最大線收縮速率的比較 2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系65 氣氛對瓷坯的顏色和透光度及釉面質(zhì)氣氛對瓷坯的顏色和透光度及釉面質(zhì)量的影響量的影響 ）影響鐵和鈦的價數(shù)）影響鐵和鈦的價數(shù) ）使）使SiO2和和CO還原還原 2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系66 ）影響鐵和鈦的價數(shù)）影響鐵和鈦的價數(shù) 氧化焰燒成，冷卻時即由其中析出膠態(tài)的氧化焰燒成，冷卻時即由其中析出膠態(tài)的Fe2O3使瓷坯顯使瓷坯顯黃色。還原焰燒成時，形成的黃色。還原焰燒成時，形成的FeO熔化在玻璃相中而呈淡青色。熔化在玻璃相中而呈淡青色。 液相增加和坯內(nèi)氣孔率降低都相應(yīng)提高瓷坯的透光性。當(dāng)液

59、相增加和坯內(nèi)氣孔率降低都相應(yīng)提高瓷坯的透光性。當(dāng)坯體中的氧化鐵含量一定時，若用氧化焰燒成，被釉層所封閉的坯體中的氧化鐵含量一定時，若用氧化焰燒成，被釉層所封閉的Fe2O3將有一部分與將有一部分與SiO2反應(yīng)生成鐵橄欖石并放出氧，其反應(yīng)如下：反應(yīng)生成鐵橄欖石并放出氧，其反應(yīng)如下： 2Fe2O3 +2 SiO2 2（2 FeOSiO2）+ O2 2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系67 反應(yīng)生成的氧會使釉面形成氣泡與孔洞，而殘反應(yīng)生成的氧會使釉面形成氣泡與孔洞，而殘留的留的Fe2O3會使瓷坯呈黃色。會使瓷坯呈黃色。 對含鈦較高的坯料應(yīng)避免燒還原焰，否則部分對含鈦較高的坯料應(yīng)避免燒還原焰，否

60、則部分TiO2會變成藍(lán)至紫色的會變成藍(lán)至紫色的Ti2O3，還可能形成黑色的，還可能形成黑色的FeO. Ti2O3尖晶石和一系列鐵鈦混合晶體，從而加深鐵的呈色。尖晶石和一系列鐵鈦混合晶體，從而加深鐵的呈色。2021-10-29合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系68 ）使）使SiO2和和CO還原還原 2 SiOSiO2 +Si 在制品表面形成在制品表面形成Si 的黑斑。的黑斑。 2COCO2+C CO的分解速度在的分解速度在800以上比以上比較明顯，低于較明顯，低于800需要一定的催化劑。需要一定的催化劑。 催化劑有碳和游離態(tài)的氧化鐵。催化劑有碳和游離態(tài)的氧化鐵。 CO分解出碳沉積在坯、釉上形成黑斑。在繼續(xù)