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裂。為此，我們對這個(gè)問題進(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始溫度,溫度對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。
對于石英砂的技術(shù)評價(jià)必須是在試驗(yàn)后所測定的性質(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，生坯的激烈膨脹開始 溫度，是由加入配料中粗顆粒部分的石英砂所決定。對在同一種石英砂中其激烈膨脹開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,并且由此對非常細(xì)碎的晶體是飽和的溶體；對于較粗的晶體來說則是過飽和，然后呈鱗石英形態(tài)從熔體中結(jié)晶出來，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粒在燃燒中過程會裂開，熔體會滲入這些裂縫中，鱗石英從熔體中結(jié)晶出來的同時(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)度組成來看，仍然需要再加工粉碎篩選、分級；從配料來看，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。由于石英砂毫無粘性，因此在成型中還應(yīng)增加塑性材料。從試驗(yàn)來看，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量都在千萬噸以上。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裂。為此，我們對這個(gè)問題進(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始溫度,溫度對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。
對于石英砂的技術(shù)評價(jià)必須是在試驗(yàn)后所測定的性質(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，生坯的激烈膨脹開始 溫度，是由加入配料中粗顆粒部分的石英砂所決定。對在同一種石英砂中其激烈膨脹開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,并且由此對非常細(xì)碎的晶體是飽和的溶體；對于較粗的晶體來說則是過飽和，然后呈鱗石英形態(tài)從熔體中結(jié)晶出來，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粒在燃燒中過程會裂開，熔體會滲入這些裂縫中，鱗石英從熔體中結(jié)晶出來的同時(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)度組成來看，仍然需要再加工粉碎篩選、分級；從配料來看，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。由于石英砂毫無粘性，因此在成型中還應(yīng)增加塑性材料。從試驗(yàn)來看，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量都在千萬噸以上。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應(yīng)用。（謝建忠）
