陶瓷原料资源分析报告文档格式.docx
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有较强粘结力,有可塑性,化浆后流动性差,容易触变,经过1200℃煅烧后,线收缩率为9.64%,烧失量5.78%,烧后试样基本呈烧结状态(吸水率约为0%),外观为锗灰色,颜色较深(较差),产地为陈尔山丘陵地带(路边),伴生在石英砂岩上方,矿层较薄,存量不多。
钠长石
硬质石块状,约6~8cm,硬度6~7,浅黑白花斑色,属于花岗岩类,无粘性,水磨化浆后产生沉淀,经过1200℃煅烧后,线收缩率为13.82%,烧失量2.13%,烧后试样呈完全烧结状态(吸水率为0%),表面有少许光泽,外观为浅玉黄色,颜色较浅(较好),产地甘肃省永登地区。
本地砂
(石碑沟)
松散砂土状,基本无粘性,夹有2~3cm小砂土团,呈红白黑斑色,颜色比较杂,含有较多明显砂粒。
有粘结性,化浆后流动性差,触变性大,经过1200℃煅烧后,线收缩率为10.20%,烧失量产5.99%,烧后试样完全烧结状态(吸水率为0%),表面有光泽,外观为锗灰色,颜色较深(较差),产地为平川区石碑沟。
焦宝石
块状硬质粘土,外观呈灰黑色、灰白色,块状表皮有光泽,敲击易碎,露天堆放易风化,有较强的粘结性,化浆后较稠,流动性差,经过1200℃煅烧后,线收缩率为11.21%,烧失量为8.33%,烧后试样呈半烧结状态(吸水率约为2~3%),外观为米黄色、浅黄色,颜色深度一般,产地为平川区陈尔山的山坡上,呈层状矿脉,矿点比较分散。
软白砂
半风化石块状、松散砂状,呈灰色、锗灰色,含有明显的石英砂粒,属于典型石英砂岩类,敲击易碎,基本无可塑性,化浆后沉淀,经过1200℃煅烧后,线收缩率为1.04%,烧失量接近0%,烧后试样呈疏松状态(吸水率大于20%),用手瓣捏易碎,外观纯白色,颜色很好,产地为平川区刀棱山(以及陈尔山一带的丘陵地带)。
宝矸
块状硬质石块,约4~5cm,硬度4~5,灰黑色、灰色,表皮略带黄色斑块,有光泽,长时间露天堆放可风化碎裂,外观与山东地区焦宝石相似。
有一定可塑性,化浆后有良好流动性,经过1200℃煅烧后,线收缩率为2.83%,烧失量9.21%,烧后试样呈疏松结团状态(吸水率大于20%),外观为白色、微灰白色,颜色很浅(很好),产地为平川区陈尔山一带丘陵地区。
白土
半石质土块状,约6~8cm,硬度约3~4,属于硬质粘土类,外观呈灰白色,露天长时间堆放可风化,外观与白砂土相似。
有较强的可塑性,化浆后有良好流动性,经过1200℃煅烧后,线收缩率为4.44%,烧失量9.10%,烧后试样呈疏松结团状态(吸水率大于20%),外观为米白色、浅黄白色,颜色很浅(很好),产地为平川区上甘沟。
黑焦宝
块状硬质粘土,有明显的层状纹理,呈黑色、灰黑色,敲击易碎,外观与黑粘土基本相同,露天堆放易风化,有较强的粘结性和可塑性,化浆后粘稠性大,流动性差,触变性小,经过1200℃煅烧后,线收缩率为12.06%,烧失量产15.01%,烧后试样基本呈烧结状态(吸水率约为0%),有轻度黑心和开裂,外观为浅灰色、灰黄白色,颜色较浅(较好),产地为平川区瓷窑沟。
白砂
为风化石英砂岩,松散砂状,呈灰色、诸灰色,含有明显石英砂粒,与软白砂的外观极为相似。
有一定的可塑性,化浆后流动性差,触变性大,经过1200℃煅烧后,线收缩率8.08%,烧失量5.44%,烧后试样基本呈烧结团状态(吸水率约为0%),外观为灰色、锗灰色,颜色较深(较差),产地平川区瓷窑沟。
黑土
块状硬质粘土、半石块状,有明显的层状纹理,呈黑色、灰黑色,敲击易碎,内夹有明显植物化石痕迹,外观与黑粘土基本相同,露天堆放易风化。
有较强的粘结性和可塑性,化浆后流动性比较好,经过1200℃煅烧后,线收缩率为12.06%,烧失量为10.32%,烧后试样基本呈烧结状态(吸水率约为0%),外观为灰色、青灰白色,颜色较深(较差),产地为平川区上甘沟。
钾长石
块状硬质石块,呈肉红色,偶含有黑色斑块,硬度约6~7。
无可塑性,水磨化浆后产生沉淀,经过1200℃煅烧后,线收缩率为13.83%,烧失量1.01%,烧后试样呈完全烧结团状态(吸水率为0%),表面有少许光泽,外观为灰色、灰黑色,颜色较深(较差),产地为平川区红会三矿土劳子村(山上),矿层比较集中,矿源储量大。
黄土
(黑釉土)
结团粘土状,用手捏压易碎,外观土黄色、暗桔黄色,颗粒细小均匀,有一定可塑性,粘结性能比较差,化浆后有良好流动性,经过1200℃煅烧后,烧失量9.21%,烧后试样呈熔融状态(吸水率为0%),有轻度膨胀,表面光滑圆角,有玻璃光泽,外观为棕色、咖啡色,颜色很深,产地为平川区磁窑沟的黄土坡上(在平川地区分布非常广泛),矿层很厚面均匀,矿层丰富。
白软土
半石质、硬质土块状,散土与硬块混合渗半,属于硬质粘土类,外观灰黑色、灰褐色,有轻度油腻感,有较强的可塑性,化浆后流动性比较差,有触变性,经过1200℃煅烧后,线收缩率为8.67%,烧失量10.63%,烧后试样吸水率约15~20%,外观为米黄色,颜色较浅(较好),产地为平川区石碑沟的山坡上。
通渭砂
(寄样)
风化散砂状,颗粒较细,夹带有少量粗砂粒,黄褐色、暗红黄色,粘结性差,化浆后易触变,外观与石碑沟砂相似,经过1200℃煅烧后,线收缩率为10.11%,烧失量7.70%,烧后试样完全玻化(吸水率为0%),有轻微膨胀,呈灰褐色,颜色较深(较差),产地通渭县李家店。
滑石
原矿片状石块,硬度2~3,外观黑色、黑灰色,夹有少许白斑块,手感油腻,基本无可塑性,化浆后呈糊状,经过1200℃煅烧后,线收缩率为4.33%,烧失量7.15%,烧后试样呈疏松结团状态(吸水率大于20%),外观为纯白色,颜色很浅(很好),产地为青海省乐都县。
二、原料样本化学成份及主要矿物成份组成
1、原料样本化学成份分析
名称
Al2O3
SiO2
K2O
Na2O
CaO
MgO
TiO2
Fe2O3
IL.
14.01
68.84
1.47
0.59
0.63
0.57
1.34
7.07
5.21
17.32
73.53
0.79
0.07
0.31
0.20
0.92
5.69
20.66
54.45
4.42
1.38
1.03
2.45
0.82
8.70
5.68
9.69
81.56
1.85
2.04
1.25
0.11
0.73
2.08
26.36
53.54
2.46
0.32
0.56
1.11
0.52
3.08
12.05
25.31
61.91
1.07
1.12
0.77
8.20
14.51
59.46
1.27
3.29
6.23
5.19
0.50
8.61
0.85
73.34
1.55
1.23
1.56
1.86
5.02
15.07
74.41
2.85
4.43
0.96
0.05
0.03
0.41
11.10
72.99
2.36
1.29
3.48
1.13
5.67
33.59
46.31
2.64
0.80
0.48
1.50
11.25
95.58
0.06
0.25
0.08
0.14
0.65
23.98
64.11
0.53
0.15
1.16
0.72
8.39
24.85
62.13
1.09
0.47
0.39
0.43
1.17
8.34
27.21
56.87
2.71
0.27
0.35
1.06
0.89
1.58
8.69
9.39
78.18
1.05
3.18
0.28
0.74
4.92
26.37
54.41
2.67
0.71
1.18
0.90
10.32
钾长厂
14.26
75.06
4.46
4.04
0.78
0.38
0.67
12.45
56.17
2.29
2.32
8.11
0.66
4.75
9.27
30.37
52.81
1.98
0.62
0.18
1.28
1.65
10.12
2、原料样本矿物成份分析
经过对原料样本进行X-射线衍射分析、煅烧性能及其他的物理分析,及结合化学分析结果,原料样本的基本的矿物组成如下。
主 要 矿 物 组 成
碱 土
高岭土30~35%,石英45~55%,赤铁矿7~8%,少量长石、碳酸盐、膨润土、板钛矿。
白砂土
高岭土38~45%,石英45~55%,微量长石、碳酸盐、赤铁矿。
高岭土45~50%,石英30~35%,赤铁矿8~9%,长石4~5%,碳酸盐3~5%。
瓷石
高岭土20~25%,石英60~70,长石2~3%,碳酸盐1~3%,微量云母,赤铁矿。
黑粘土
高岭土65~70%,石英20~25%,赤铁矿2~3%,长石2~3,有机物6~8%,少量水云母、水铝石、碳酸盐。
软土
高岭土60~65%,石英30~35%,碳酸盐1~2%,长石1~2%。
花岗石
高岭土3~5%,黑云母15~20%,白云母3~5%,长石3~4,石英30~40%,碳酸盐15~20。
绿粘土
高岭土25~30,石英50~55%,长石2~3%,碳酸盐1~2%,赤铁矿1~2%。
钠长石
长石50~55%,石英30~35%,高岭土3~5%,微量碳酸盐、赤铁矿。
本地砂
高岭土20~25%,石英55~60%,长石3~4%,碳酸盐7~9%,少量赤铁矿。
焦宝石
高岭土80~85%,石英5~6,水铝石3~5%,长石2~3,碳酸盐5~7%,少量板钛矿、云母、有机物。
软白砂
石英93~95%,少量高岭土、长石。
宝矸
高岭土55~60,石英30~35%,少量长石、碳酸盐、板钛矿、有机物。
白土
高岭土60~65%,石英25~30%,长石1~2%,碳酸盐1~2%。
黑焦宝
高岭土63~68%,石英20~25%,长石2~3%,碳酸盐1~2%,少量板钛矿、水铝石、有机物。
白砂
石英75~80%,高岭土2~3%,长石1~2%,碳酸盐5~7%,少量赤铁矿。
黑土
高岭土60~65%,石英20~25%,长石2~3%,赤铁矿2~3%,少量碳酸盐、有机物。
钾长石
长石60~65%,石英28~32%,高岭土1~2%,少量赤铁矿。
黄土
高岭土20~25%,石英25~30%,长石30~35%,碳酸盐15~20%,赤铁矿4~5%,少量滑石、有机物。
白软土
高岭土70~75%,石英15~20%,长石1~2%,碳酸盐1~2%,少量赤铁矿、有机物。
通渭砂
滑石
三、陶瓷原料墙地砖配方试验及应用比较
利用原料样本进行配方小试,考虑每种原料数量较少,因此,对一些性能相近的原料进行混合使用,其中将宝矸、白软土、白土、软土混合称为“白粘土”,将黑粘土、黑土、黑焦宝混合称为“黑粘土”。
1、内墙砖配方试验
1#试验配方:
白粘土37%,黑粘土3%,石灰石(广东)12%,素坯渣(广东)8%,软白砂10%,钠长石30%。
2#试验配方:
白粘土30%,黑粘土10%,石灰石(广东)12%,素坯渣(广东)8%,软白砂8%,钠长石30,钾长石2%。
试验结果:
素烧温度1180℃,两个配方性能基本相同,只是1#方比2#方白度理想得多,其中试样吸水率16~18%,收缩率0.56%,其中1#方白度达到广东同类产品水平。
2、抛光砖配方试验
白粘土25%,黑粘土2%,钠长石65%,生滑石3%,软白砂5%。
白粘土22%,黑粘土5%,钠长石60%,钾长石20%,生滑石3%,软白砂5%。
煅烧温度1220℃,两个配方性能基本相同,只是1#方比2#方白得多,其中试样完全烧结(吸水率接近0%),有釉光,收缩率9.8%,1#方白度基本达到广东抛光砖水平。
3、仿古砖配方试验
白粘土20%,黑粘土8%,白砂20%,瓷石10%,透辉石(山东)10%,钾长石32%。
白粘土33%,软白砂5%,钠长石45%,透辉石(山东)12%,滑石5%。
煅烧温度1190℃,1#方试样吸水率6~7%,收缩率5~6%,2#方吸水率4~5%,收缩率6~7%,1#方白度不理想,2#白度理想。
4、配方应用成本比较
将平川地区的墙地砖坯料与国内主要陶瓷产区坯料比较如下:
地区名称
抛光砖坯料
(元/吨)
内墙砖坯料
普通地砖坯料
广东佛山
100~130
70~100
四川夹江
250~280
90~120
山东淄博
170~190
60~90
50~80
甘肃平川
100~120
90~110
四、陶瓷原料性能及储藏情况评估
综合以上的分析,如果从原料在墙地砖的使用特点上分,可以将平川地区的陶瓷原料大体上分为六大类。
1、高铝硬质粘土类
这类原料主要代表例如有黑粘土、黑土、黑焦宝、焦宝石、宝矸、软土、白土、软白土等如果从含有机物的情况分析,这类粘土又可以分为黑矸和白矸两种,Al2O3含量一般为24~30%,以高岭土为主要矿物成份,有较强的可塑性和粘结性,其中以黑粘土更为突出,由于粘土中吸附了较多的K2O、Na2O、TiO2、Fe2O3,耐火度并不很高,一般在1200~1300℃,有些粘土TiO2、Fe2O3很低,烧后白度非常好,很适合生产抛光砖,完全可以替代广东黑泥。
高铝硬质粘土类是平川地区资源最为丰富的陶瓷原料之一,广泛地分布于平川地区多个丘陵地带,目前已经形成开采的矿井主要集中在两个区域,即宝积乡区域(石碑子沟-刀椤山-磁窑)和水泉乡区域(井尔川-碱水-大营水),距离市区中心大约为5~30公里,运输条件非常方便,一般到厂价为30~50元/吨。
平川区的硬质粘土资源主要集中在表土层,基本上为露天井开采,矿源距离地表一般为0.5~5.0m,矿层厚度2~10m,开采工作非常便利,总储量超12亿吨,也就是讲,如果当地有100条墙地砖生产线,完全可以开采使用700年以上。
2、高硅风化瓷砂类
为类原料的主要代表例如有碱土、白砂土、白砂、本地砂、绿粘土等,SiO2含量一般为70~80%,Al2O3含量一般为10~17%,CaO、MgO含量相对比较高。
主要矿物成份为石英,含有适量的高岭土、膨润土、长石、碳酸盐,可塑性一般比较差,个别含有膨润土的有一定的触变性,烧结温度一般为1180~1240℃,通常可以代替长石、低温瓷砂使用,大部份的原料烧后白度不太理想,高温煅烧时容易发泡,一般只能适应生产带釉面的非烧结类产品,例如水晶砖、内墙砖、仿古砖等。
高硅风化瓷砂类的开采矿点目前主要集中在城尔山-磁窑沟一带,距离市区中心约3~15公里,常与石英砂岩基本伴生在一块,大部份矿源浮现在表层,开采极为方便,但各个矿点的储量不太集中,预计总储存量为2~3亿吨,目前原料到厂价为30~40元/吨。
3、风化石英砂岩类
这类原料的主要矿物成份为石英,SiO2含量大于95%,颗粒细小且均匀,基本无可塑性和粘性,烧后白度非常理想,白度一般超过85度,目前主要供应附近的玻璃厂作为生产原料,少量在日用陶瓷的坯、釉中使用,目前到厂价格为50~60元/吨。
开采矿点主要集中在平川区内的城尔山-磁窑沟一带,矿体长达5公里,距离市中心约10~15公里,矿源基本浮露在地表层,开采非常方便,预计总储量为2~3亿吨。
在未来的陶瓷生产中,风化石英砂岩类原料应该可以得到更广泛的应用,例如应用在广场砖、外墙砖坯料中,甚至使用在抛光砖坯料、釉料熔块都可以使用。
除了风化的石英砂岩外,在距离平川区中心约80~100公里的 地区,有一处品位极高的脉石英矿,外观呈现半透明状态,有油脂光泽,SiO2纯度达到98%以上,预计到厂单价约为70~80元/吨。
4、长石及花岗岩类
长石是陶瓷生产中必需使用的熔剂原料,目前发现的长石矿区暂主要的红会钾长石矿点(实际上属于钾钠长石矿),距离市区中心约40~50公里。
矿源以大石块形式完全暴露在山头上,矿脉集中,矿层丰厚,基本上没有其他岩层的参入,开采极为方便,预计储量为1.0~1.2亿吨。
K2O、Na2O含量为8~9%,煅烧熔融温度一般为1180~1200℃,但该矿点的长石烧后白度不太理想,只能适用于生产带釉面类的产品。
在红会长石矿区内,与之一起共生的有一种始熔温度很低的花岗岩石(具体参见上面分析结果),1150℃便开始熔融,1200℃已经基本上玻璃化,烧后黑色,无发泡,与广东生产广场砖的“子洞石”非常相似,完全可以取代“子洞石”应用在广场砖的特殊粒子上,或者代替广东的“狮山灰”应用在一些对坯体颜色没有特别要求的产品上。
在距离平川区西南面约150公里的永登县,目前已经正在开采使用的钠长石矿(具体参见上面分析结果),矿源的品位比较高,K2O、Na2O含量7~8%,煅烧熔块温度1180~1200℃煅烧白度比较理想,基本上可以在抛光砖坯料内使用,到厂价格为90~100元/吨。
5、黄土类
作为大西北,黄土类资源是非常丰富的,连绵的山丘,一望无边,真是取之不尽,用之不绝,可惜的是目前还没能够确定广泛地在陶瓷墙地砖得到应用,只是少量地应用于日用陶瓷的特殊釉料中,到厂价大约为15~20元/吨。
黄土原料最大的特点是烧后呈黑褐色,熔融温度非常低,化学成份中除了Fe2O3含量高以外,K2O、Na2O、CaO、MgO的含量都比较高,特别是CaO的含量达到8%以上。
确实,我们非常期待有一天,通过技术进步能够将黄土大量地应用地陶瓷墙地砖生产中,那将是对环保、经济、资源利用的极大贡献。
6、其他原料类
石灰石也是当地资源非常丰富的原料之一,大量地分布于平川区各个乡镇,目前已经形成一定开采规模的主要有城尔山矿区、红渠矿区,距离市区中心均约8~10公里,CaO一般含量为45~48%,个别品位较高的可以达到50%,烧后白度理想,完全可以适合在内墙砖坯料、釉料中使用,预计到厂价为20~30元/吨。
平川区目前境内暂未有发现滑石、透辉石、硅灰石矿源,在平川区西南面约300公里的青海省乐都县,已经开采在用的一处品位较高的滑石矿,MgO含量为20~25%,烧后白度理想,完全可以在抛光砖及其他陶瓷墙地砖产品中使用,也可以通过进一步加工后,在釉料中得到应用,预计到厂价为120~130元/吨。
另外,在平川区东南面约400公里的天水市,目前已经开采在用的有一些透辉石资源,CaO含量为19~22%,烧后白度比较理想,是内墙砖、水晶砖、仿古砖坯料上应用的合适原料,到厂价约为150~160元/吨。
五、综合意见
作为要建设一定规模的陶瓷工业基地,平川区目前的陶瓷资源状况是完全能够满足要求的,基本上用量大的主要原料都集中在平川区自身境内,用量较少的个别配套原料也能够在平川区周边地区得到满足,并且随着陶瓷工业基地的不断发展,必定会带动陶瓷上游、下游产业的发展,到时候慢慢地会形成更大的原料供应经济网络,更多、更好的原料资源会不断地被发现、开采、应用起来。
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