Study of the reasons for heterogeneity in feldspar-quartz material after firing

This article presents a study of two pellets formed from feldspar-quartz materials that differ from each other in particle size distribution and chemical composition. After firing at 1200°C, dark inclusions of metallic luster and different sizes (7–8 and 500–600 μm respectively) appeared on their surface. In order to identify the mineralogical character of this heterogeneity and to determine the causes of the inclusions’ variation, the samples were examined by scanning (SEM/EDS) and reflected light microscopy. The research resulted in the conclusion that the formation of the inclusions is a consequence of the mineral and chemical composition of the raw materials, especially the content of ferruginous phases. Hematite was found as the main mineral phase of the inclusions. It is suggested that the formation of its clusters in the firing process is a result of the decomposition of iron-bearing minerals (biotite, chlorite) and further separation of ferruginous mineral phases from the alloy. The difference in the size of the inclusions can be associated with different particle size distribution of the raw materials used in the pellets’ preparation. The existence of a relationship between grain size and the degree of sintering and uniformity of the fired ceramic material has been confirmed by the results of studies published by other authors. Optimal comminution of the raw materials used in the process of the ceramics’ fast firing is essential to obtaining materials free from unwanted inclusions, characterized by dense microstructure and the required parameters.

METADATA IN OTHER LANGUAGES:

Polish

Badania przyczyn niejednorodności surowca skaleniowo-kwarcowego po wypaleniu

surowce skaleniowo-kwarcowe, uziarnienie surowca, mikrostruktura, materiał ceramiczny

Artykuł przedstawia wyniki badań dwóch pastylek uformowanych z surowców skaleniowo-kwarcowych o różnym uziarnieniu i składzie chemicznym, na powierzchni których po wypaleniu w 1200°C ujawniły się różnej wielkości (odpowiednio 7–8 i 500–600 μm) ciemne wrostki o metalicznym połysku. W celu identyfikacji mineralogicznej tych niejednorodności oraz ustalenia przyczyn ich zróżnicowania przeprowadzono badania metodą mikroskopii scanningowej (SEM/EDS) oraz obserwacje mikroskopowe w świetle przechodzącym i odbitym. Badania te pozwoliły na powiązanie genezy powstania wrostków ze składem mineralnym i chemicznym próbek w stanie surowym, a zwłaszcza udziałem w nich faz żelazistych. Jako główną fazę mineralną budującą wrostki zidentyfikowano hematyt. Wysnuto przypuszczenie, że powstanie jego skupień w procesie wypalania mogło być skutkiem rozpadu minerałów będących nośnikami żelaza (biotyt, chloryt) oraz wydzielenia z powstałego stopu wtórnej, skoncentrowanej żelazonośnej fazy mineralnej. Różnicę wielkości wytrąceń autorzy wiążą z różnym uziarnieniem surowców wykorzystanych do sporządzenia pastylek. Istnienie zależności pomiędzy wielkością ziaren a stopniem spieczenia i jednorodnością tworzywa ceramicznego po wypaleniu potwierdzają opublikowane badania innych autorów. Optymalne rozdrobnienie surowców stosowanych zwłaszcza w procesie szybkiego wypalania mas ceramicznych ma kluczowe znaczenie dla uzyskania tworzywa pozbawionego niepożądanych wrostków, o zwartej mikrostrukturze i wymaganych parametrach.

REFERENCES (11)

Amorós i in. 2007 – Amorós, J.L., Orts, M.J., García, J., Gozalbo, A. i Sánchez, E. 2007. Effect of the green porous texture on porcelain tile properties. Journal of the European Ceramic Society 27, s. 2295–2301.

Google Scholar

Andji i in. 2009 – Andji, J.Y.Y., Abba Toure, A., Kra, G., Jumas, J.C., Yvon, J. i Blanchart, P. 2009. Iron role on mechanical properties of ceramics with clays from Ivory Coast. Ceramics International 35, s. 571–577.

Google Scholar

Borkowska, M. i Smulikowski, K. 1973. Minerały skałotwórcze. Warszawa: Wyd. Geologiczne, s. 287.

Google Scholar

Czerny, J. i Skowroński, A. 2008. Skały magmowe. Wprowadzenie. [W:] Manecki A. i Muszyński M. red. Przewodnik do petrografii, s. 17–33.

Google Scholar

Ding i in. 1997 – Ding, J., McCormick, P.G. i Street, R. 1997. Formation of spinel Mn-ferrite during mechanical alloying. Journal of Magnetism and Magnetic Minerals 171, s. 309–314.

Google Scholar

Kivitz i in. 2009 – Kivitz, E., Palm, B., Heinrich, J.G., Blumm, J. i Kolb, G. 2009. Reduction of the porcelain firing temperature by preparation of the raw materials. Journal of the European Ceramic Society 29, s. 2691–2696.

Google Scholar

Konratowska, A. 2010. Otrzymywanie, właściwości i zastosowanie wybranych tlenków i hydroksytlenków żelaza. Praca doktorska. Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny. Wydz. Technologii i Inżynierii Chemicznej i Procesowej.

Google Scholar

Lassinantti Gualtieri i in. 2011 – Lassinantti Gualtieri,M., Ramagnoli, M. i Gualtieri, A.F. 2011. Influence of body composition on the technological properties and mineralogy of stoneware: A DOE and mineralogical-microstructural study. Journal of the European Ceramic Society 31, s. 673–685.

Google Scholar

Lewicka, E. 2003. Podaż surowców skaleniowych w Polsce a ekspansja krajowej branży płytek ceramicznych. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 19(2), s. 29–41.

Google Scholar

10.

Lewicka, E., 2013. Barwa po wypaleniu a skład mineralny kopalin skaleniowych z rejonu Sobótki. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 29(1), s. 35–51.

Google Scholar

11.

Ting, J.M. i Lin, R.Y. 1994. Effect of particle-size distribution on sintering. Part IModelling. Journal of Materials Science 29, s. 1867–1872.

Google Scholar

Submit your paper

For Authors

eISSN:	2299-2324
ISSN:	0860-0953