石英砂是一種天然風(fēng)化的硅質(zhì)砂灰石,一般含SiO293%以上,呈顆粒狀、顆粒大小為0．05～0．5毫米。無(wú)膠結(jié)物的石英砂具有不規(guī)則形狀和不整齊邊緣，彼此齒狀結(jié)合緊接，如有膠結(jié)物的石英砂顆粒是圓的和帶角的，是蛋白石及正綠方石英，它們以復(fù)膜形態(tài)包圍石英顆粒；從宏觀構(gòu)造看很致密，色彩呈淺灰深灰色，斷口常呈貝殼狀，堅(jiān)硬。各地的石英砂稍有差別，但相差不大。
化學(xué)組分為：SiO2 93～99%。個(gè)別達(dá)到99.9%
Al2O3 0.15—2% Fe2O3 0.2—1.5% CaO 15—1.5%
比重2.30—2.65
目前，石英砂應(yīng)用在陶瓷工業(yè)中作原料最大的難題是燒成時(shí)制品膨脹收縮太大容易開(kāi)裂。為此，我們對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)解決這個(gè)難題是：燒成的石英砂顆粒組成因素是主要原因。
石英砂只有致密的砂石顆粒才能應(yīng)用到陶瓷原料，因?yàn)橹挥羞@種石英砂石才能制造在燒成時(shí)完全熱穩(wěn)定的生坯及具有致密的陶瓷坯體。而熱穩(wěn)定性又取決于石英砂的膨脹的開(kāi)始溫度,溫度對(duì)于不同的石英砂是不同的，一般在1150-1225℃，這個(gè)溫度較低，生坯形成裂紋的傾向愈大，這是由于坯體中不存在緩和應(yīng)力的液相，或者存在液相但其粘性很高。燒成時(shí)激烈膨脹開(kāi)始溫度低于1150℃時(shí)的熱穩(wěn)性差，在大于1150-1225℃時(shí)，燒成熱穩(wěn)定性好，大于1225℃以上燒成時(shí)，高度穩(wěn)定性好。
對(duì)于石英砂的技術(shù)評(píng)價(jià)必須是在試驗(yàn)后所測(cè)定的性質(zhì)而決定，主要看生坯在窯爐中燒成的狀況。好的生坯在燒成時(shí)就抵抗破裂，劇烈膨脹的開(kāi)始點(diǎn)低于1120-1150℃，坯料斷面致密,反之則生坯在燒成時(shí)不抵抗破裂,劇烈膨脹開(kāi)始點(diǎn)低于1150℃，生坯料略顯燒結(jié)或砂狀、松散、氣孔率高、強(qiáng)度低，在不同的石英砂配料中，生坯的激烈膨脹開(kāi)始 溫度，是由加入配料中粗顆粒部分的石英砂所決定。對(duì)在同一種石英砂中其激烈膨脹開(kāi)始溫度又取決于石英砂粉末的顆粒組成、顆粒愈粗，此溫度就愈低。在燒成時(shí)的膨脹不相同的一般波動(dòng)在0.139—0.357%的范圍內(nèi)。在每一類石英砂中，其顯微結(jié)構(gòu)愈粗，這種膨脹就愈大，因?yàn)榧?xì)顆粒有較好的流動(dòng)性，且膨脹比較粗顆粒更容易被生坯中的氣孔所消除。在燒成時(shí)生坯中同時(shí)進(jìn)行著兩個(gè)過(guò)程，一是由于粗顆粒度而造成的松軟，和細(xì)顆粒轉(zhuǎn)變而引起的燒結(jié)，細(xì)顆粒部分，特別是﹤0.0880毫米部分，在生坯中是促進(jìn)生坯燒結(jié)的活性最大的體現(xiàn)者，因此，為了合理地降低陶瓷制品在燒成時(shí)的膨脹,采用顆粒組成較細(xì)的粉末制造產(chǎn)品十分有利。
在顆粒組成較細(xì)的制品液料中,有部分石英轉(zhuǎn)變?yōu)轺[石英。獲得的方石英數(shù)量較少，對(duì)于不同顆粒組成的液料，它們的比重也有不同，其比重也與顆粒組成部分有關(guān)，顆粒細(xì)其比重越大，氣孔率也越小，在最小0.088毫米篩分的含量，氣孔率可最小，并可獲得致密的制品。結(jié)晶物體的顆粒在超過(guò)一定的粉碎程度后，在同一溫度下，溶解度就越大，晶格已改變或變形，溶解度就提高，形成飽和的溶液,當(dāng)晶體繼續(xù)粉碎到一定極限時(shí)，在每一個(gè)晶體相當(dāng)大的一部分容積中發(fā)生晶變形,并且由此對(duì)非常細(xì)碎的晶體是飽和的溶體；對(duì)于較粗的晶體來(lái)說(shuō)則是過(guò)飽和，然后呈鱗石英形態(tài)從熔體中結(jié)晶出來(lái)，在1000～1450℃區(qū)間，鱗石英是最穩(wěn)定的形態(tài)。
粗顆粒在不同程度上進(jìn)行上述再結(jié)晶作用，因?yàn)榇诸w粒在燃燒中過(guò)程會(huì)裂開(kāi)，熔體會(huì)滲入這些裂縫中，鱗石英從熔體中結(jié)晶出來(lái)的同時(shí)，石英顆粒還起著方石英的作用，由于在低于1470℃的溫度下制品的燃燒中有一部分方石英也熔解在熔體中，并且隨后結(jié)晶成為鱗石英。在制品坯體中，大約有50-70%的石英轉(zhuǎn)變?yōu)轺[石英，沒(méi)轉(zhuǎn)化的微粒也與方石英連成一片。在煅燒時(shí)，生坯的總膨脹取決于石英轉(zhuǎn)變?yōu)轺[石英和方石英的程度。從燒成曲線上看，在接近石英轉(zhuǎn)變效應(yīng)的溫度573℃時(shí)，溫度的上升速度應(yīng)該減慢，在700-1250℃之間，只要保證生坯加熱均勻，可以盡快地升溫，此后升溫速度應(yīng)該逐漸減低，直到燒成的止火溫度為止。
從目前石英砂礦物來(lái)看，氧化硅的含量在90%以上都可以使用，而且礦物呈粉末形態(tài)，雜質(zhì)含量少，絕大部分本身已具備陶瓷生坯料的細(xì)度；但從原礦細(xì)度組成來(lái)看，仍然需要再加工粉碎篩選、分級(jí)；從配料來(lái)看，調(diào)節(jié)石英砂顆粒細(xì)度可以減少制品的膨脹收縮變形。由于石英砂毫無(wú)粘性，因此在成型中還應(yīng)增加塑性材料。從試驗(yàn)來(lái)看，石英砂制成的泥料應(yīng)該具有顆粒細(xì)度組成：最大顆粒不能超過(guò)4-5毫米，含量不能大于1%，在3-2毫米的顆粒中的含量為12-15%，小于0．5毫米的含量為40-50%，小于0.088毫米的含量在35-40%。在陶瓷的制品中，利用石英砂使原材料可以降低粉碎費(fèi)用及提高耐火度是有利的，加入量的多少數(shù)量取決于石英砂的顆粒組成，可以在25-40%的范圍內(nèi)變動(dòng)。
據(jù)資料介紹，我國(guó)石英砂礦藏資源比較豐富，在江西、湖南、浙江和廣東等省其儲(chǔ)量都在千萬(wàn)噸以上。而且，石英砂氧化硅含量高，含有害雜質(zhì)少，稍為加工后的細(xì)度符合生產(chǎn)工藝要求。在應(yīng)用上發(fā)生坯料膨脹收縮大，制品易開(kāi)裂。只要我們掌握了石英砂在配料中的粗細(xì)顆粒組分就可以避免這個(gè)問(wèn)題的出現(xiàn)。所以，我們只要掌握了石英砂的細(xì)度和工藝制作要求，石英砂完全可以作為陶瓷原料來(lái)應(yīng)用。（謝建忠）
化學(xué)組分為：SiO2 93～99%。個(gè)別達(dá)到99.9%
Al2O3 0.15—2% Fe2O3 0.2—1.5% CaO 15—1.5%
比重2.30—2.65
目前，石英砂應(yīng)用在陶瓷工業(yè)中作原料最大的難題是燒成時(shí)制品膨脹收縮太大容易開(kāi)裂。為此，我們對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)解決這個(gè)難題是：燒成的石英砂顆粒組成因素是主要原因。
石英砂只有致密的砂石顆粒才能應(yīng)用到陶瓷原料，因?yàn)橹挥羞@種石英砂石才能制造在燒成時(shí)完全熱穩(wěn)定的生坯及具有致密的陶瓷坯體。而熱穩(wěn)定性又取決于石英砂的膨脹的開(kāi)始溫度,溫度對(duì)于不同的石英砂是不同的，一般在1150-1225℃，這個(gè)溫度較低，生坯形成裂紋的傾向愈大，這是由于坯體中不存在緩和應(yīng)力的液相，或者存在液相但其粘性很高。燒成時(shí)激烈膨脹開(kāi)始溫度低于1150℃時(shí)的熱穩(wěn)性差，在大于1150-1225℃時(shí)，燒成熱穩(wěn)定性好，大于1225℃以上燒成時(shí)，高度穩(wěn)定性好。
對(duì)于石英砂的技術(shù)評(píng)價(jià)必須是在試驗(yàn)后所測(cè)定的性質(zhì)而決定，主要看生坯在窯爐中燒成的狀況。好的生坯在燒成時(shí)就抵抗破裂，劇烈膨脹的開(kāi)始點(diǎn)低于1120-1150℃，坯料斷面致密,反之則生坯在燒成時(shí)不抵抗破裂,劇烈膨脹開(kāi)始點(diǎn)低于1150℃，生坯料略顯燒結(jié)或砂狀、松散、氣孔率高、強(qiáng)度低，在不同的石英砂配料中，生坯的激烈膨脹開(kāi)始 溫度，是由加入配料中粗顆粒部分的石英砂所決定。對(duì)在同一種石英砂中其激烈膨脹開(kāi)始溫度又取決于石英砂粉末的顆粒組成、顆粒愈粗，此溫度就愈低。在燒成時(shí)的膨脹不相同的一般波動(dòng)在0.139—0.357%的范圍內(nèi)。在每一類石英砂中，其顯微結(jié)構(gòu)愈粗，這種膨脹就愈大，因?yàn)榧?xì)顆粒有較好的流動(dòng)性，且膨脹比較粗顆粒更容易被生坯中的氣孔所消除。在燒成時(shí)生坯中同時(shí)進(jìn)行著兩個(gè)過(guò)程，一是由于粗顆粒度而造成的松軟，和細(xì)顆粒轉(zhuǎn)變而引起的燒結(jié)，細(xì)顆粒部分，特別是﹤0.0880毫米部分，在生坯中是促進(jìn)生坯燒結(jié)的活性最大的體現(xiàn)者，因此，為了合理地降低陶瓷制品在燒成時(shí)的膨脹,采用顆粒組成較細(xì)的粉末制造產(chǎn)品十分有利。
在顆粒組成較細(xì)的制品液料中,有部分石英轉(zhuǎn)變?yōu)轺[石英。獲得的方石英數(shù)量較少，對(duì)于不同顆粒組成的液料，它們的比重也有不同，其比重也與顆粒組成部分有關(guān)，顆粒細(xì)其比重越大，氣孔率也越小，在最小0.088毫米篩分的含量，氣孔率可最小，并可獲得致密的制品。結(jié)晶物體的顆粒在超過(guò)一定的粉碎程度后，在同一溫度下，溶解度就越大，晶格已改變或變形，溶解度就提高，形成飽和的溶液,當(dāng)晶體繼續(xù)粉碎到一定極限時(shí)，在每一個(gè)晶體相當(dāng)大的一部分容積中發(fā)生晶變形,并且由此對(duì)非常細(xì)碎的晶體是飽和的溶體；對(duì)于較粗的晶體來(lái)說(shuō)則是過(guò)飽和，然后呈鱗石英形態(tài)從熔體中結(jié)晶出來(lái)，在1000～1450℃區(qū)間，鱗石英是最穩(wěn)定的形態(tài)。
粗顆粒在不同程度上進(jìn)行上述再結(jié)晶作用，因?yàn)榇诸w粒在燃燒中過(guò)程會(huì)裂開(kāi)，熔體會(huì)滲入這些裂縫中，鱗石英從熔體中結(jié)晶出來(lái)的同時(shí)，石英顆粒還起著方石英的作用，由于在低于1470℃的溫度下制品的燃燒中有一部分方石英也熔解在熔體中，并且隨后結(jié)晶成為鱗石英。在制品坯體中，大約有50-70%的石英轉(zhuǎn)變?yōu)轺[石英，沒(méi)轉(zhuǎn)化的微粒也與方石英連成一片。在煅燒時(shí)，生坯的總膨脹取決于石英轉(zhuǎn)變?yōu)轺[石英和方石英的程度。從燒成曲線上看，在接近石英轉(zhuǎn)變效應(yīng)的溫度573℃時(shí)，溫度的上升速度應(yīng)該減慢，在700-1250℃之間，只要保證生坯加熱均勻，可以盡快地升溫，此后升溫速度應(yīng)該逐漸減低，直到燒成的止火溫度為止。
從目前石英砂礦物來(lái)看，氧化硅的含量在90%以上都可以使用，而且礦物呈粉末形態(tài)，雜質(zhì)含量少，絕大部分本身已具備陶瓷生坯料的細(xì)度；但從原礦細(xì)度組成來(lái)看，仍然需要再加工粉碎篩選、分級(jí)；從配料來(lái)看，調(diào)節(jié)石英砂顆粒細(xì)度可以減少制品的膨脹收縮變形。由于石英砂毫無(wú)粘性，因此在成型中還應(yīng)增加塑性材料。從試驗(yàn)來(lái)看，石英砂制成的泥料應(yīng)該具有顆粒細(xì)度組成：最大顆粒不能超過(guò)4-5毫米，含量不能大于1%，在3-2毫米的顆粒中的含量為12-15%，小于0．5毫米的含量為40-50%，小于0.088毫米的含量在35-40%。在陶瓷的制品中，利用石英砂使原材料可以降低粉碎費(fèi)用及提高耐火度是有利的，加入量的多少數(shù)量取決于石英砂的顆粒組成，可以在25-40%的范圍內(nèi)變動(dòng)。
據(jù)資料介紹，我國(guó)石英砂礦藏資源比較豐富，在江西、湖南、浙江和廣東等省其儲(chǔ)量都在千萬(wàn)噸以上。而且，石英砂氧化硅含量高，含有害雜質(zhì)少，稍為加工后的細(xì)度符合生產(chǎn)工藝要求。在應(yīng)用上發(fā)生坯料膨脹收縮大，制品易開(kāi)裂。只要我們掌握了石英砂在配料中的粗細(xì)顆粒組分就可以避免這個(gè)問(wèn)題的出現(xiàn)。所以，我們只要掌握了石英砂的細(xì)度和工藝制作要求，石英砂完全可以作為陶瓷原料來(lái)應(yīng)用。（謝建忠）
