Bột tràng thạch Felspat là gì?

Cấu trúc tinh thể Felspat

Felspat là loại nguyên liệu alumosilicat kiềm và tinh thể thuộc loại cấu trúc khung. Trong khung mạng không gian một phần Si⁴⁺ được thay thế đồng hình bởi một lượng Al³⁺ tương đương và điện tích âm thừa trong mạng lưới được trung hoà bởi các ion hoá trị một như K⁺ và Na⁺.

Tính chất vật lý và hóa học Felspat bột tràng thạch

Dựa theo thành phần khoáng, Felspat được phân thành các loại chính có thành phần hóa học và các tính chất khi nóng chảy theo bảng dưới đây.

 Bảng . Thành phần hoá học và nhiệt độ chảy của các khoáng Felspat

Khoáng	Thành phần hoá học, %					Nhiệt độ chảy, 0C	Khoảng chảy	Độ nhớt
	SiO2	Al2O3	CaO	K2O	Na2O
Felspat kali K2O.Al2O3.6SiO2(octoclaz)	64,70	18,40	–	16,90	–	1170	Rộng	Cao
Felspat natri Na2O.Al2O3.6SiO2(anbit)	68,60	19,60	–	–	11,80	1120	Hẹp	Thấp
Felspat canxi CaO.Al2O3.2SiO2(anoctit)	43,00	39,60	20,10	–	–	1552

 

Trong thiên nhiên ít gặp Felspat trong dạng khoáng riêng lẻ, thường gặp Felspat trong dạng hỗn hợp đồng hình của các khoáng khác nhau, giữa Felspat kali và Felspat natri, giữa Felspat natri và Felspat canxi (plagioclaz). Diễn biến của Felspat kali – natri khi đốt nóng như trên hình sau.

Felspat kali nóng chảy phân huỷ thành Lơ xit (K₂O.Al₂O₃.4SiO₂) và chất nóng chảy lỏng ở nhiệt độ 1170⁰C. Lơxit lưu lại trong chất nóng chảy lỏng ở dạng pha rắn và làm tăng độ nhớt của Felspat nóng chảy. Ở nhiệt độ cao, các tinh thể Lơxit lớn lên, nhưng số lượng lại giảm xuống. Lơxit chảy hoàn toàn ở 1530⁰C. Như vậy khoảng chảy của Felspat kali khá rộng, có thể đến 300⁰C.

Felspat natri chảy không phân huỷ ở nhiệt độ 1120⁰C và chất nóng chảy lỏng có độ nhớt nhỏ, loại Felspat này dùng cho phối liệu xương sẽ làm giảm mạnh nhiệt độ kết khối, giảm nhiệt độ xuất hiện pha lỏng, giảm độ nhớt của pha lỏng nóng chảy. Vì vậy khi dùng Felspat natri với lượng lớn trong phối liệu xương cần chú ý đến các yếu tố nhiệt độ nung, thời điểm xuất hiện pha lỏng… để kiểm soát được các hiện tượng thoát khí, hiện tượng biến dạng và co ngót sản phẩm. Tuy nhiên, với những đặc tính của Felspat natri khi nóng chảy như đã nêu trên, nguyên liệu này rất phù hợp khi dùng làm nguyên liệu cho men gốm.

Điểm ơtecti của hỗn hợp Felspat K – Na ở nhiệt độ 1070⁰C với thành phần 65% Felspat kali và 35% Felspat natri.

Loại Felspat thường dùng trong gốm sứ là hỗn hợp Felspat kali – natri. Khi cần hạ thấp nhiệt độ nung như trong sản xuất gạch ốp lát, người ta ưa dùng Felspat giàu natri và loại có tỷ lệ K₂O/Na₂O xấp xỉ nhau. Hiệu quả giảm nhiệt độ kết khối của phối liệu chứa các loại Felspat này tốt hơn so với  Felspat giàu kali.

Loại Felspat natri – canxi có nhiệt độ chảy cao và khoảng nhiệt độ chảy ngắn nên hầu như không dùng để sản xuất gốm sứ. Sự có mặt của khoáng này trong một số loại nguyên liệu được xem là thành phần tạp chất lẫn vào.

Bên cạnh Felspat, người ta còn sử dụng phổ biến pecmatit, đây là loại hỗn hợp tự nhiên của Felspat và thạch anh. Pecmatit chứa 60 – 70% Felspat và 25 – 30% thạch anh, phần còn lại là mica và các khoáng khác. Tổng lượng oxyt kiềm trong pecmatit loại tốt thường lớn hơn 8% và lượng Fe₂O₃ < 0,3%.

Vai trò của Felspat trong phối liệu gốm:

Felspat là một nguyên liệu gầy. Tác dụng làm gầy ở chỗ làm giảm độ co sấy của sản phẩm để tránh hiện tượng cong vênh và nứt, mặt khác tạo điều kiện thoát ẩm tốt hơn nên sấy sản phẩm nhanh hơn.

Felspat có nhiệt độ chảy thấp, khi nóng chảy trong sản phẩm nó sẽ hoà tan các nguyên liệu khác để sản phẩm kết khối ở nhiệt độ thấp hơn, tạo điều kiện kết tinh mulit và chống biến dạng cho sản phẩm khi nung.

Hạt Felspat càng mịn và tốc độ đốt nóng càng chậm làm cho nhiệt độ nóng chảy Felspat càng thấp.

Felspat đưa vào phối liệu gốm sứ với một tỷ lệ thích hợp tạo được chất nóng chảy lỏng vừa có khả năng hoà tan các nguyên liệu khác, vừa có độ nhớt cao và tạo được nhiều tinh thể mulit để hình thành bộ khung không gian trong xương sản phẩm, đây là những điều kiện cần thiết giúp cho sản phẩm nung chống được biến dạng do tải trọng bản thân.

Các loại Felspat chứa nhiều K₂O càng làm tăng khả năng chống biến dạng của sản phẩm và các nghiên cứu cho thấy tỷ lệ K₂O/Na₂O trong Felspat lớn hơn hai không những ảnh hưởng tốt đến khả năng chống biến dạng mà còn đến nhiều tính chất kỹ thuật khác của gốm sứ.

Tuy nhiên phối liệu chứa nhiều Felspat sẽ có hại do tạo pha lỏng nhiều hơn mức cần thiết, kết quả là xu hướng biến dạng của sản phẩm khi nung tăng, độ bền nhiệt và độ bền cơ sản phẩm sau nung bị hạ thấp.