热分析在建筑陶瓷材料的应用

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1、热分析在建筑陶瓷材料的应用摘 要 介绍了差热分析、失重分析、热膨胀分析、综合热分析等热 分析方法在陶瓷生产中的应用，包括原料分析、工艺过程和材料检测。 这些热分析技术提供了测量陶瓷原料的组成及其在受热和冷却过程 中特性评价的方法，为陶瓷材料烧成制度的制订提供了依据， 在材料 性能测试方面也有广泛的应用，是陶瓷材料领域中重要的分析测试方 法。关键字：热重分析 建筑陶瓷 差热分析 缺陷0引言建筑陶瓷在我们的生活中起着不可或缺的作用，人们生产生活都离不开建 筑陶瓷。建筑陶瓷是指房屋、道路、给排水和庭园等各种土木建筑工程用的陶瓷 制品，是一种包括几百种以上的陶瓷砖总称，范围广，种类多。陶瓷面砖是用作

2、墙、地面等贴面的薄片或薄板状陶瓷质装修材料， 也可用作炉灶、浴池、洗濯槽等贴面材料。有内墙 面砖、外墙面砖、地面砖、陶瓷锦砖和陶瓷壁画等。彩色瓷粒为散粒状彩色瓷质颗粒，用合成树脂乳液 作粘合剂，形成彩砂涂料，涂敷于外墙面上，施工 方便，不易退色。陶管则是用于民房、工业和农田 建筑给水、排水系统的陶质管道，有施釉和不施釉两种，采用承插方式连接。陶 管具有较高的耐酸碱性，管内表面有光滑釉层，不会附生藻类而阻碍液体流通。建筑陶瓷的共同特点是强度高、防潮、防火、耐酸、耐碱、抗冻、不老化、不变 质、不褪色、易清洁等，并具有丰富的艺术装饰效果。在建筑陶瓷材料的研究过程中，经常会遇到一些与热量的吸收和释放、

3、质量 的增减以及几何尺寸的伸缩等相关的化学或物理变化 ，如分解反应、相转变、熔 融、结晶和热膨胀等。为了探索合理的制备工艺和深入了解材料的化学物理性质 ， 有必要对这些过程进行较为精细的研究 ，热分析法就是关于物质物理性质（能 量、质量、尺寸等）依赖于温度变化而进行测量的一项技术。而陶瓷材料的结构 和性能主要取决于其热历史。在陶瓷材料的制备过程中，尤其是烧结（sintering） 过程中，热历史是最关键的因素。所以，各种热分析技术在陶瓷的生产、性能与 结构的表征等领域有着重要应用。热分析技术为材料的研究提供了一种动态的分 析手段，它简明实用，目的性强，因此广为研究人员使用。陶瓷研究人员可用热

4、分析仪器来解释问题，控制质量及研究开发。目前，在陶瓷行业中应用较多的热 分析技术有差热分析、失重分析、热膨胀分析、热应力分析、梯温炉测试、高温 显微镜测试分析等。差热分析（DTA可以根据矿物在加热过程中的物理一化学现象做出相应准 确的测定以供分析。差热分析在陶瓷生产中的应用有陶瓷原料的定性和定量分 析，差热分析主要应用有对陶瓷原料的定性和定量分析，用于制定合理的工艺制度和利用差热分析曲线的吸热放热特征鉴别陶瓷材料。失重分析法（TGA）就是在程序控制温度下，测量物质的质量随温度变化的一 种试验技术。利用失重分析，我们可以研究物质热变化过程中试样的组成、热稳 定性、热分解温度、热分解增物及推知反应

5、机理等内容。同时可以了解陶瓷烧成 反应。热膨胀分析（TDA）是测定材料尺寸随温度的变化关系。很多材料加热或冷却 时的尺寸变化决定了这种材料的用途，加工的尺寸和形状，与其它材料的匹配， 以及为最佳工艺条件提供数据。这些工艺条件包括材质成份，可以加工的尺寸和 形状以及烧成制度。梯温炉热分析测试是一种简便、快捷的测试方法，可以测试出各种温度下（一 般在陶瓷烧结温度范围）陶瓷的烧成情况，确定陶瓷材料的始熔点、半熔点、烧 结点与熔化点。在陶瓷生产中，确定釉的烧成范围，指导釉料配方的研制与开发 工作。高温显微镜与梯温炉测试一样可以测试出陶瓷材料的始熔点、半熔点、烧结点与熔化点，是一种比梯温炉测试更详细、更

6、精确地热分析手段。陶瓷材料领域的分析技术中，热分析方法也只是其中普遍使用的一种，其它 的分析技术如电子能谱分析、X-射线衍射分析、透射及扫描电镜分析等分析方法在陶瓷材料领域的应用也非常广泛。合适的分析技术能够成为科研工作者的有力 工具，也是制备高性能的陶瓷材料所必需的。1陶瓷材料原料分析过程中的热分析应用热分析方法是原料分析中物性分析所运用的一种重要方法， 用来分析原料矿 物组成及化学组成。陶瓷原料分析是热分析方法最早应用的领域之一。热分析在原料分析中的应用主要有通过测定了解被测原料在加热、冷却过程中的物理一化学反应，从而确定其所属类型及大体纯度；检查出被测原料中某些杂质，有助于合理利用原料，

7、为选矿提供依据；反映 出坯料加工过程中问题，如组分、粒度变化, 及该坯料在加热过程中物化反应和烧成过 程中应注意哪几个温度范围，从而达到指 导生产的目的。在原料分析中最常用的分析 方法是热重一差热分析方法。1.1原料组分及大体纯度测定基于每种物质均有其固定的热效应特 征，如果某一物料中含有一些杂质，这些杂质达一定含量时便可在热效应曲线上 表现出来。对于某一纯物料来说，在一定的实验条件下都具有固定的热峰峰形和 热峰温度。图1是几种较纯陶瓷原料在一定条件下测定的差热曲线。当利用热分析法来鉴定某一原料时，可以根据实验过程测出的峰形及其温 度，与其有关的标准矿样的热效应曲线进行对比，即可鉴定该原料中所

8、含的主 要矿物。在一定条件下，还可根据热效应曲线中的峰谷面积与产生这一效应的作 用物质的质量之间的比例关系进行定量分析。例如：黏土矿物中水的存在形式有 吸附水（层间水）、结晶水和结构水。在加热过程中，各种水的溢出温度不同， 如结构水的溢出温度最高，故呈不同特征的差热曲线，从而可以区分粘土矿物。粘土原料的几个工艺性能如可塑性、烧成温度等取决于组成中的主要矿物类 型和结构，当我们利用热分析法确定了某一粘土原料的主要矿物组成之后，必须针对其特点，在生产过程中采取适应的工艺措施。下面是一个运用热分析对粘 土的组份进行定量分析的例子。100J?90 r96 94唏92 o & 4O 9- 9 B 1 魯

9、刍害*c-Non-cnm m uEOcel2 土200400 GOO 800 1W0 1200 _Temperature/V随着人们的生活水 平和对环境要求的不 断提高以及各地污水 厂的逐步配套，城市污 水厂污泥的产生量急 剧增长，这已成为企业 和国家的巨大负担,污图2.两种粘土的热重分析曲线泥处理不当会造成二次污染。将污泥作为原 料烧制水处理填料和建材用品的想法被越来越多的专家和学者所重视。下面是在利用污泥烧制陶粒过程中对原料一一两种不同的污泥进行组成组分含量测定例 子。根据图2,在120C以前粘土 2和粘土 1的质量损失分别为0.90%和3.25%,这主 要是由于粘土吸附水的散失造成的。1

10、20600C之间两种粘土的质量损失分别为 2.50%和6.60% ,这是由于毛细管水和结合水的散失造成的。在 600E以前两种粘 土主要是进行脱水反应。600C以后两种粘土的热重量曲线有了明显的不同：粘土 2的热重量曲线从7001100C基本上没有发生变化；淄博粘土从600900E质量 上升1.55%,9001100C质量上升0.90 % ,这可能是由于粘土中低价态的铁 （FeO、FaO）与空气中的氧气反应生成FqQ造成的。因此，可以得出，在粘土 1 中，铁及其氧化物的含量比较多。1.2检测原料中的杂质如果某一物料中含有一些杂质，这些杂质达一定含量时便可在热效应曲线 上表现出该种物质特有的热效

11、应。故此，在某些含有有机物的粘土作为原料，进 行的陶瓷生产中可采用热分析法来检定粘土和长石原料中是否含有游离石英；当粘土原料中的CaCO含量达1%寸，也可以借此法检出，此外，在某些含有有机物 的粘土原料，这些有机物所属类型同样可以测定判别。从图3.1-中可以看到， 石英晶体在573 C有个小的吸 热峰，据分析，那是石英晶体 的晶型转变峰，我们可以通过 分析粘土的热分析曲线，来鉴 定粘土是否含有石英砂。当检 定粘土原料中有无游离石英存 在时，由于石英的转晶温度（刃3。）重叠于咼岭石的脱水图3.几种含杂质的长石、粘土的差热曲线效应范围之内（图3. 2-）， 故利用加热过程的差热曲线是无法察觉出来的

12、 ，只有将粘土试料进行预烧（至950C）以消除高岭石的脱水效应,而存在的游离石英则可通过其晶形（B-a） 型可逆转变的特性在冷却的或重新加热的曲线上表现出来 ，图3中经淘洗过的 某地高岭土之差热曲线2-便是一个实例。1.3检测出坯料加工过程中的问题通过热分析知道坯料在加热过程中物化反应及组分变化，可以得知烧成过程 中应注意哪几个温度范围，从而达到指导生产的目的。下面是煤矸石为主一次低 温快烧琉璃瓦的工业生产中，利用 Netzsch公司的STA 409C热综合分析仪对 优化后的坯体进行DSC分析测试的一个例子。测试条件为：空气气氛，参比物为 AI2Q，温度范围251200C，升温速率5C/min

13、。在180C左右，出现了强吸热峰，说明此温度区间有大量水分蒸发，坯料在 此温度区间排除干燥时未能排除的残留水分，包括高岭石与吉林黏土的结构吸附水与蒙脱石的层间吸附水。为了防止因大量水汽同时蒸发造成坯体开裂，此温度 区间升温速度要较慢。500 600 E范围内出现吸热峰，因为石英在573 E发生了晶型转变。600 C附近放热峰的出现是由于煤矸石内碳元素氧化反应引起的。接下来的弱吸热峰的出现说明高岭石发生了脱水反应生成偏高岭石,反应式为A120j -2SiOj-2SiO, +2H,0*fc-A- &X0950 r左右因滑石发生分解出现了吸热峰。滑石分解为偏硅酸铝（顽火辉石）和SiO2,反应式为:3

14、MgO-4SiO:4I2O -8 970 * +3(MgO*SiO2) +SiO3 +H,0980iooo r出现放热峰是脱水高岭石转变为尖晶石所致。iooo r左右出现了放热峰和吸热峰，主要是坯体内生成钙长石与莫来石和硅灰石发生了晶型转 变。相关反应式如下2L AhUr2SiO32 AUOrJSiO. +3Si(h 尖品石厂 3宙0 訂 t2(3AJO 昇 2SiOJ +5SiO2尖炳右臭来冇U)CaSiO + Al?百订人()H4-aAlSLO5 辞获行高岭石钙长石+ SiO2 +2ILO(6)I 150弋开始“皿心口云GSi(h 低温钙尺和髙温-钙长石1170C后没有再出现峰，这时候进行

15、保温处理使得反应进行得更加完全。2用于确定烧成制度陶瓷材料的性能不仅与其化学组成有关，还与材料的显微结构密切相关。烧成是将硅酸盐制品在一定条件下进行热处理，使之发生一系列物理化学变化， 形成预期的矿物组成和显微结构，从而达到固定外形并获得所要求性能的工序。烧成时发生脱水、分解、化合等物理和化学变化，使制品具有充分机械强度和其 他需要性能。拟定烧成制度的重要依据之一就是坯料在加热过程中的性状变化， 具体可利用的有相图、热分析数据、高温相分析、烧成曲线 (气孔率、烧成线收 缩、吸水率及密度变化曲线)等技术资料。如根据坯料系统有关的相图，可初步 估计坯体烧结温度的高低和烧结范围的宽窄。因材料坯料的实

16、际组成情况与相图往往有出入，坯料的热分析曲线对于拟定烧成制度就相对重要。而且，目前用热分析方法来研究相图问题也是热分析的 重要应用之一。烧成是陶瓷生产成本最高的工序，它也是最后的工序。如果烧成出现问题， 前面所有的工作便前功尽弃，造成的损失就会很大且无法弥补。顾名思义，不难理解，热分析技术最适合研究烧成过程，这是它在陶瓷材料开发和生产中应用 的一个主要方向。2.1热分析技术应用于指导烧成过程热分析在烧成过程中，陶瓷材料会发生一系列变化，了解和控制这些变化将有助于改进烧成制度和进行合理的产品配方设计，在烧成过程中，陶瓷材料所发生的变化主要表现在以下几个方面。(1)失水。例如，游离水的蒸发、高岭石

17、在500C失去结晶水。(2)分解。例如，有机物的烧失、碳酸钙在950C分解放出。(3)氧化。例如，粘土中有机物的氧化。(4)相变。例如，石英的相变。(5)熔融。例如，玻璃相的形成。(6)晶格破坏和重构。例如，莫来石的生成。这些变化通常都伴随着放热或吸热以及重量或体积的变化,从而成为DTATG和DIL分析的基础。通过对陶瓷材料采用上述的一种或几种热分析方法，可以确定烧成时升温、 降温速度,避免陶瓷釉面针孔和气泡的出现，防止产品在烧成过程中因升温、降温 速度不当出现开裂可以确定陶瓷产品烧成最高温度 ，防止生烧或过烧可以确定釉 料的烧成范围，从而指导烧成工作。(KU-io Kh-1Q 5I弭0IIW

18、程扣I妙 E苗厦（口IC/-M1(. KM15M.lt图4坯体的热膨胀曲线图5产品热分析图谱下面是一个根据相关热分析指导烧成的例子。以烧滑石为主要原料，镁一铝一硅系统在瓷质砖上的应用需要解决产品烧结范围窄及生坯强度差等问题。坯体的热膨胀仪测试曲线见图4。由图4可知：坯由热膨胀仪测试曲线可求出 最佳烧成温度：坯体在1211.1-3263.8 C之间有一个较为平缓的收缩过程，超过 这个温度收缩将急剧增加，说明只要烧成温度控制得挡，放缓升温速度，产品烧 成温度范围的问题可以顺利解决。通过热重分析测试在检测产品冷却过程中是否发生晶型转变：由图5可知，在514C和985 E处各出现了放热峰，但峰值较小，

19、表明晶型转变不严重，不会造 成产品后期老化，即说明该产品适合棍道窑快速冷却工艺。2.2运用热分析技术分析产品开裂的原因普通陶瓷的坯体通常会含有石央相，由于石央相变时的体积变化较大，若 石英含量过多，易造成坯体开裂，特别是在冷却阶段。一般来说，墙地砖生产厂家的技术人员在配料时会监控陶瓷坯体中化学成分的变化，但由化学成分分析中所测定的含量并非完全是石英相含量。在陶瓷坯体中，只有当烧成后游离石英相的含量过大时，才有可能出现砖坯在冷却阶段 发生开裂，通过差热分析可以测定砖坯中游离石英相的大致含量，从而可以由图6瓷质砖生坯的热膨胀曲线差热分析曲线分析砖坯开裂是否 因砖坯中含有过多的游离石英相 而引起。图

20、6、图7分别是某厂生产 正常时和开裂多时砖坯的热膨胀 曲线和物理热膨胀系数曲线，后 者也称真热膨胀系数，它能给出 每一温度时刻试样尺寸的变化程 度，更灵敏地反映一些细小的变化和差异。从图7、图8的对比中可知,600 C附近那个峰显然是石英相变所致的, 峰高度对应于石英的含量。可以看出，开裂坯体的石英含量高。找到原因后，问 题就不难解决了。|愴7MM -IH jg图7开裂多时的砖坯热膨胀曲线诜空9及物理热膨胀系数曲线线及物理热膨胀系数曲线2.3气氛对烧成的影响及其热分析应用陶瓷产品的烧成气氛是指在烧制的过程中，窑炉内的燃烧产物中所含的游离 氧与还原成分的百分比。一般将烧成气氛分为氧化气氛和还原气

21、氛两种。 在实际 生产中，采用何种气氛制度来烧制陶瓷产品， 要根据产品配方中原料的组成以及 烧制过程中各阶段的物化反映情况来确定。当原料中所含有机物和碳较少，且粘 性低、吸附性弱、含铁量较高时，适合于还原气氛烧成；反之，则适合于氧化气 氛烧成。陶瓷产品在烧成过程中发生的水分的蒸发， 盐类的分解，有机物、碳和硫化 物的氧化，晶型的转变，晶相的形成等一系列的物理化学反应的速度，除了受温 度影响之外，气氛对其也有很大的影响，如果控制不当，就会使陶瓷产品产生各 种缺陷，下面介绍最常见的几种缺陷。陶瓷产品的黑心是指在坯体的烧成过程中， 有机物、硫化物、碳化物等因氧 化不足而生成碳粒和铁质的还原物，致使坯

22、体中间呈黑色或者灰色、黄色等现象。 黑心缺陷的存在会影响陶瓷产品的强度、 吸水率、色泽等性能指标。陶瓷产品在 烧成过程的低温阶段，除了发生氧化反应外，还伴随着碳酸盐的分解，反应的速 度和完全程度都受到气氛的影响，氧化气氛足够时，反应会快且进行得更完全； 反之，反应速度变缓且不完全。当烧成过程进入高温阶段后，坯体出现液相，反 应所产生的气体无法自由排出坯体外， 于是便出现针孔、气泡等缺陷。陶瓷产品 的色差是指单件产品的各部位或单件（批）产品之间的呈色深浅不一的显现。在 陶瓷坯体和釉料的原料中，总会或多或少地引入一些铁、 钛化合物，在烧结过程中烧成气氛的不同会影响到铁、钛存在的价数，不同价数的铁、

23、钛会有不同的呈 色，当烧成气氛不稳定时，坯体的呈色相应改变，从而形成产品的色差。烧成气氛的控制受到窑炉结构和设备配置的限制， 比如风机风量的大小，风管直径的大小，排烟口、抽热口、(爭平皋古早I 1 V r IIQO 2W 30QMO eoo 7W BOO WO 1DOO混度（I）E 抽湿口位置的设置等，都会影响到 烧成气氛的控制。但是，最关键的 还是稳定压力制度和合理操作燃烧 器。下面是一个用热分析来处理气 氛对烧成影响的例子。某陶瓷公司生产含有3.5%左右 结合剂的不同尺寸形状的干压成形氧化铝小部件（2.54-10.16cm ），在图9空气与氮气的热膨胀曲线隧道窑中以24小时为周期进行烧成，

24、由于发生丝状裂纹而导致40%勺废品率。为了考察结合剂的燃烧效应，该公司分别在空气和氮气中对加结合剂的氧化铝样品 用DTA/TGA综合热分析仪及热膨胀仪（TDA 进行分析。图九的TDA曲线,图10、图10空气中的DTA/TGA曲线图11.氮气中的DTA/TGA曲线图11的TDA/TGA曲线，表明了烧成过程中有空气与否的显著区别。图10和图11的TGA曲线表明在空气和氮气中的失重是一样的，但从图9、图10中可以看出，在空气中350-500 C期间，由于结合剂燃烧导致的放热反应很剧烈，使得样品温 度超过炉温，并因结合剂燃烧留下的气孔空间被烧结助剂和氧化铝的共熔物所填充，产生巨大收缩。这样一方面制品温

25、度急剧上升，另一方面又急剧收缩，致使 制品容易产生裂纹；从图9、图11中可以看出，在氮气中350-600 C期间，样品是 吸热反应，表明结合剂是分解而非氧化反应，此吸热反应强度远低于空气中的放 热反应的强度，TDA曲线表明样品在氮气中没有产生巨大收缩，所以样品在氮气中，整个升温过程比较平稳，没有急剧升温和收缩现象，不会产生裂纹缺陷。解决方法：根据热分析结果，确认在结合剂燃烧区要尽量减少窑炉气氛中的氧含量，以便更好地控制结合剂的燃烧反应， 使结合剂产生分解反应。烧成试验表明，将氧 含量降至5沖下时结合剂燃烧反应弱，制品基本上不出现裂纹。具体实现措施是： 在隧道窑300至600r区间进行遮挡，不让

26、外界空气流入和减少助燃空气量。2.4运用热分析分析釉面龟裂及气泡内墙釉面砖的面釉和坯体的膨胀系数是影响其结合性好坏和衡量其适应性 的关键因素，若釉的膨胀系数大于坯体，冷却时，釉的收缩大于坯体，使坯体承 受压应力，而釉中出现拉应力，此时釉层出现裂纹；若釉的膨胀系数小于坯体， 冷却时釉层承受压应力而坯体承受拉应力，若超过坯釉结合强度及釉的允许的压 应力时，釉层出现剥落，图14表示了坯釉膨胀系数不相适应的两种情况。一般 情况下，釉抗压应力的能力大于抗拉应力能力的10倍以上，因此一般要求坯体的膨胀系数略大于釉的膨胀系数，使釉层处于微压状态，对釉面砖而言，坯釉二者 的膨胀系数应逐步减少，一般情况下其体积

27、膨胀系数之差在以下范围：Aa= a 坯一a 釉=（1 4 ）X 10-6/ C式中：A坯釉膨胀系数之差a坯一坯体膨胀系数a釉一釉的膨胀系数图12.正常陶瓷釉面热应力图图13出现龟裂陶瓷釉面热应力图釉面是普通陶瓷的一个重要特征。在釉面砖、餐具和卫生洁具等釉面陶瓷的 生产中，釉层的热膨胀系数应略低于坯体的，使釉层处于压应力状态，避免釉面裂 纹的产生,不过需要注意的是，这种裂纹的产生出现在产品烧成后，即通常所说的 后期龟裂,所以应分别测量烧成后釉和坯的试样，而不是生坯和生釉的。另外，可 以通过测试其坯釉之间釉所受的应力为拉应力还是压应力来调整坯料、釉料配方,使釉面处于受一适当压应力作用，提高抗裂性能

28、及机械强度。图12、图13很清楚 的表示出陶瓷釉面龟裂时与正常状态下的热应力受力情况。?00400 SCO 600 TOO sno Wfi10O1 1IW8 7 5 4 3 kN半睾图15.坯体烧失量-温度曲线它们适配，热分析可以提供相应的信息如果坯体中含有碳酸盐、硫 酸盐和硫化物等成分，在加热 过程中它们就会分解，放出气 体。这些成分，有些是在配方中 有意引入的，有些则是粘土等 原料中的杂质。在烧成过程中， 如果釉面熔融后气体尚未排放 完，就会使釉面形成气泡。因此 需要调节坯体和釉料的组成使 产生气体的过程分别有：坯釉料中游离水和结晶水的脱出，其温度一般在500700C以前；坯料及釉料中有机

29、杂 质和有机添加物（如碳、甲基纤维素等）的氧化，其反应一般在700r左右发生； 坯釉成分在高温分解，如碳酸盐、硫酸盐、铁化台物以及坯体中可熔性盐类的 分解，其反应温度为8001000r左右。在实际生产中表现为：产品在烧成时其 烧失量在室温至600E之前快速递增，在600r至880r前缓慢增大，880C以后烧 失量趋于稳定，表明这些反应基本完成。图15是某厂彩釉墙地砖坯料在不同温度 下的烧失量。上述反应一般都要求在釉料开始熔融前尽快完成，如果升温速度不合理，使得反应没有充分的时间进行，产生滞后效应，则是产生针孔和釉泡的主要原因。3综合热分析工业应用实例随着国内建筑装饰陶瓷市场的迅猛发展，传统配方

30、所需的优质原材料愈来愈 少，且价格不断攀升，供应紧张，导致产品成本偏高，致使需要利用工业生产中ID I) IU 263*.o 12.0 锹Q 阪卩 JU 血D图16粉煤灰X衍射矿物分析图图17.粉煤灰差热分析曲线产生的废弃物一粉煤灰以降低产品生产成本。粉煤灰通常呈灰白到黑色，密度为1. 9 2.4g /m其化学成分主 要为SiO2, AI2O。我国大 多数粉煤灰的成分（质量）为：SiO2 40 60，AI2OI540，Mgo0,5 2,5， FqQ 3 10， Cao 25,灼减量120,它 们可以作为陶瓷原料用 来生产建筑陶瓷。X射线衍射矿物分 析（见16）表明粉煤灰矿 物组成以玻璃相为主

31、（占7C8O%）并含有少 量的结晶矿物莫来石和石英，粉煤灰的差热分析（见图17）表明粉煤灰尚有未燃尽 的炭，粉煤灰在50080OC之间有一放热峰，这是因为炭燃烧放热的缘故。粉煤灰是经高温烧制而成的多组分混合物。从其化学成分来看，它与传统的 弱塑性粘土很相近，但从其矿物组成来看，由于粉煤灰含有大量的玻璃相，致使 粉煤灰陶瓷坯体在高温下因玻璃相熔融产生大量熔体而造成坯体收缩大，易变 形，且坯体强度低。另一方面粉煤灰中炭及其他盐类的氧化分解速度慢，并伴有大量气体产生，致使坯体升温速度缓慢，否则坯体易开裂并伴有黑心。同时坯体在高温下的莫来 石化反应也使坯体的升温速度不易过快，由此产生的坯体烧成周期延长

32、，使粉煤灰地砖与辊道窑快速烧成不相适宜，且产品因收缩大易变形，成品率下降。根据粉煤灰的特点，为了在辊道窑中能实现快速烧成，采用二次烧成工艺进 行生产。其素烧温度为1100 C,素烧周期为40min；釉烧温度为1080 C，釉烧周 期为30min,从而防止黑心等其他缺陷的产生。生产中素烧和釉烧合格率均在90% 以上。4展望基于热分析方法的研究对象只能限定在热处理条件下能产生热效应的一些物理化学变化，对于无热效应形成的某些变化则受到限制，而陶瓷坯体中矿物 组成的鉴定也只能依靠显微镜分析法和X射线分析法了。因此，热分析法仅是研 究陶瓷原料和坯料的热变化特性之一个重要方法 ，而不是陶瓷研究的唯一方法。

33、 为了更好地认识并掌握陶瓷生产这个客观事物，必须是几个研究方法的配合使用， 相辅而成。我们可以在热分析过程结合其他的测试技术，利用计算机进行整合处 理，从而的出一个完成的立体的“三维”热处理模型。从建筑陶瓷原料的定性定量分析，杂质的鉴定，确定烧成制度到解决烧成期间出现的问题，都离不开热分析。热分析技术已经变成从陶瓷产品的研究发展到 质量控制、过程控制和质量分析，并且是一个成热的标志。目前，利用陶瓷坯体的热分析结果，分析研究烧成过程中坯体内部物理化 学反应的热效应及有关变化，根据传热学原理，建立一个包含热效应和有关变 化的陶瓷坯体传热数学模型的研究正在兴起 ，它可以为陶瓷烧成过程计算机模 拟提供

34、更完整更接近实际的数学模型，在此基础上可进一步研究在烧成过程中 坯体内部物化反应、制品尺寸和烧成条件等各种因素对其内部温度场的影响 ，这 将为调整优化烧成曲线及最佳烧成曲线的研究制定提供更科学的依据。另外在建筑陶瓷产品质量分析及工业节能方面的应用并不广泛，可以加大研究力度。5结语总结了热分析在陶瓷生产过程中的应用及利用热分析发现陶瓷烧成中开裂、 气孔等问题产生原因并提出解决方法。目前的热分析技术已大大超出文中所提到的内容， 热分析技术在陶瓷材料领 域的应用也远不止这些，只是由此可见一斑。热分析技术为分析和研究陶瓷材料 的结构和性能，为陶瓷材料制备过程中产品质量的分析和控制提供了标准的和例 行的

35、检验方法，为陶瓷材料学科的热力学和动力学研究提供了操作简便、快速、 灵敏的等温法和非等温法研究手段。但应该知道，陶瓷材料的各种测试方法都有 它一定的应用范围及局限性，因此，在测试分析中必须根据试样条件和研究目 的，选择合适的一些方法进行综合研究。参考文献：1彩釉墙地砖釉面针孔和釉泡缺陷分析2用热分析方法改进产品质量3热分析技术在墙地砖生产中的应用4利用工业废渣生产高档建筑陶瓷材料5热分析技术在无机材料研究中的某些应用6热分析在新型陶瓷材料中的应用7有机模板浸渍工艺制备网眼可控多孔陶瓷的研究8粘土矿物的差热分析9陶瓷材料领域的现代热分析技术10差热分析在硅酸盐工业中的应用11煤矸石为主一次低温快

36、烧琉璃瓦坯体的研究12化学共沉淀法制备 BaTiOs陶瓷粉体及煅烧温度对粉体形貌的影响13薄型陶瓷板性能测试及分析14陶瓷材料性能与综合测试15利用工业废渣生产高档建筑陶瓷材料16利用工业废渣制备艺术型清水砖的研究17建陶抛光砖废渣制备轻质外墙砖研究18热重分析_TG_与质谱分析_MS界用技术在环境领域应用前景分析19热分析回顾与展望一一过去，现在，将来20卫生陶瓷泥浆性能改良的研究21热分析法在陶瓷工艺控制上的应用22利用差热_热重分析方法研究陶瓷原料控制产品质量23粘土中铁含量对烧制轻质 _超轻污泥陶粒的影响24铁矿尾矿矿相组成与制砖烧成工艺关系的研究25云母质珠光颜料研制及其在釉中稳定性的研究26生活垃圾焚烧飞灰的热性质27屋面材料研究中的热分析技术28陶瓷材料性能与综合测试29热分析在陶瓷生产中的应用30热分析在功能陶瓷材料中的应用31建筑陶瓷抛光废渣制备轻质陶瓷材料的研究32 一次烧成釉面砖坯釉配方设计及坯釉性能的研究33低温烧成碱渣釉面砖的研究34大规格强化陶瓷板的研制35利用工业废渣制备艺术型清水砖的研究36内墙砖吸湿膨胀的有关理论和实验37大规格地砖中添加粉煤灰的研究