硅灰石是一種鈣硅酸鹽礦物，它是由英國礦物學(xué)家沃蘭斯頓的名字所命名，沃蘭斯頓Ｗｏｌｌｓｔｏｎ即硅灰石的英文名字。硅灰石在地球上分布很廣，具有普遍的工業(yè)意義。早在20世紀50年代起美國就開始利用天然硅灰石生產(chǎn)陶瓷釉面磚。我國硅灰石資源比較豐富，自20世紀70年代在湖北省大冶地區(qū)發(fā)現(xiàn)儲量大的硅灰石礦，后來又在福建、吉林、遼寧、安徽等地發(fā)現(xiàn)了硅灰石礦，為我國建筑陶瓷生產(chǎn)硅灰石－臘石－黏土系列的釉面磚提供了豐厚的基礎(chǔ)。近年來作為開發(fā)利用于建筑衛(wèi)生陶瓷用原料，尤其是在用做低溫快燒陶瓷原料方面頗受青睞，人們漸漸對它抱有較大的關(guān)注。
　?。?、硅灰石的礦物特征：硅灰石一般產(chǎn)于石灰?guī)r或大理巖與花崗巖相接觸變質(zhì)帶內(nèi)，常與透閃石相共生，二者容易混淆，但硅灰石質(zhì)軟，二透閃石性脆極容易折斷。另外在火成巖的富鈣巖中也能夠生成。我國大冶出產(chǎn)的硅灰石礦物組成，硅灰石占75%以上，另外是鈣鐵石榴子石大約占15－02%左右，透輝石大約占５－10%，其次還有少量的蛋白石、石英、方解石及極微量的綠簾石、符山石、磁鐵礦、黃鐵礦等。硅灰石由于其中的鈣常被鐵、錳、鎂、鍶以類質(zhì)同相方式所取代，因此自然界中對純的硅灰石較難找到。硅灰石分為高溫相與低溫相兩種，前者叫假硅灰石，屬于三斜晶系呈假斜方系或假六方系晶體。后者分為硅灰石三晶斜系與付硅灰石單斜晶系兩種變體。硅灰石的識別特征為外表呈白色或者帶灰與淺紅的白色，也有少量呈現(xiàn)肉紅色，部分還有呈灰色、暗褐色或棕色。硅灰石為三斜狀晶體或柱狀晶體，晶體粗大，普通長１－１０厘米，的有達到80厘米的。其集合體多為放射狀、纖維狀、致密塊狀等形態(tài)。硅灰石呈玻璃光澤，有條痕白色。其硬度為4.5－5.5莫氏硬度。密度為2.8－2.9克／立方厘米。硅灰石性脆且斷口參差不齊，呈透明或半透明狀。 硅灰石的熔點高達1540度，有雜質(zhì)的情況下，熔點可以大大降低。
　　硅灰石的化學(xué)分子式為硫酸鈣或氧化鈣與二氧化硅形態(tài)。其理論組成為二氧化硅含量51.7%；氧化鈣含量48.3%；氧化鐵含量低于1.5%；氧化鎂含量為2.8%，二氧化碳的含量占10%左右。與硅灰石共生的礦物有方解石、透輝石、鈣鋁石榴石、綠簾石、符山是、稍石等。在20世紀80年代中期，全世界已經(jīng)發(fā)現(xiàn)硅灰石的儲量為9000萬噸。我國湖北、山東、江蘇、福建、廣東、河南、四川、新疆、青海、西藏等地富含接觸變質(zhì)鐵礦區(qū)，在酸性火成巖與不純灰?guī)r接觸變質(zhì)硅卡巖帶均具備形成硅灰石的地質(zhì)條件。湖北大冶的硅灰石礦物中，硅灰石的含量很高，超過了俄羅斯，而與美國硅灰石礦純度相當(dāng)為其在建筑衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品中的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。
　　２、硅灰石在建筑衛(wèi)生陶瓷中的應(yīng)用
　　事實證明硅灰石可以大量應(yīng)用于陶瓷工業(yè)?，F(xiàn)在，地球上天然硅灰石質(zhì)量很純的原料儲藏不多，因此常常需要經(jīng)過礦物工藝的處理，如手工選礦、磁力篩選礦干式或濕式、螺旋式分離法、浮選方法等，才能將硅灰石礦體精制提高到工業(yè)原料的純度。目前世界上美國、丹麥、意大利、英國、德國、俄羅斯等國的陶瓷行業(yè)，大多采用工業(yè)合成的方法生產(chǎn)硅灰石原料，以推廣其用途?，F(xiàn)在硅灰石的合成方法有熔鑄法、燒結(jié)法、水溶液合成法、高壓熱水合成法及磷渣改造法等。美國采用高壓熱水合成法制成的硅灰石陶瓷原料已經(jīng)上市銷售多年，頗受陶瓷廠家歡迎。另外，近年來由于發(fā)現(xiàn)磷渣成分與硅灰石相似，英國、日本、德國、美國已經(jīng)開始采用直接利用磷礦渣生產(chǎn)建筑衛(wèi)生陶瓷的原料。
　　由于硅灰石礦物中富含有二氧化硅50%左右、氧化鈣44－48%左右，可以為陶瓷產(chǎn)品提供豐富的二氧化硅瘠性原料及氧化鈣熔劑原料，因此，硅灰石很適合用于陶瓷坯料的配方。硅灰石的陶瓷工藝特點主要有以下幾個方面。其中有的有利于陶瓷生產(chǎn)工藝的改進，有的有害于陶瓷生產(chǎn)應(yīng)用。但在對含硅灰石坯料進行優(yōu)選配方或改性之后，完全可以趨利避害，使其成為較優(yōu)良的陶瓷坯體原料 。
１硅灰石在建筑衛(wèi)生陶瓷的坯料中，具有明顯的溶劑作用，適量使用可以大大降低坯體的燒成溫度。尤其在當(dāng)前需要節(jié)能與低溫?zé)晒に嚨男蝿菹?，坯體原料中采用硅灰石是很好的選擇。如采用普通原料燒成時的溫度為1250度時，如果在坯料內(nèi)其中加入25%的硅灰石時，燒成溫度可以降低到1150度。采用傳統(tǒng)配方的坯料，燒成時間通常需要幾十個小時，如在坯料內(nèi)加入20%的硅灰石原料，燒成時間可縮短到幾個小時。如果再適量提高加入量，燒成時間還可減少。僅此兩項即可節(jié)省能源消耗60%以上；
２由于硅灰石燒成灼減量小，受熱膨脹率低、呈線形膨脹且變化均勻，因此在1200度之前不會發(fā)生明顯的吸熱或放熱效應(yīng)，也不會發(fā)生相變，因此非常適宜于快速燒成工藝，并且能夠明顯縮短燒成周期，具有明顯的節(jié)能效果；
３在燒成中硅灰石可以減少燒成收縮，顯著改變產(chǎn)品的撓曲與裂縫。提高產(chǎn)品的機械強度。因此能夠保證產(chǎn)品的規(guī)整度與實物質(zhì)量；
４硅灰石由于其節(jié)能、低溫?zé)?、省時、和產(chǎn)品理化性能的改善等優(yōu)點形成的綜合效應(yīng)，可以促進陶瓷生產(chǎn)工藝、窯爐結(jié)構(gòu)與燒成工藝、操作方法的改進。實踐證明采用硅灰石原料的坯體配方縮短了燒成時間，簡化了生產(chǎn)工藝，節(jié)約了能源，降低了生產(chǎn)產(chǎn)品的成本，提高了產(chǎn)量與經(jīng)濟效益。當(dāng)然，天然硅灰石必須經(jīng)過有益的工藝配方，使其發(fā)揮的優(yōu)越心能。否則也會出現(xiàn)許多麻煩。例如由于硅灰石屬于低溫礦物原料，高溫?zé)蓵r的相轉(zhuǎn)變點在1120度上下之間，其轉(zhuǎn)變過程比較緩慢；硅灰石質(zhì)坯體燒成溫度超過1100度時，容易發(fā)生變形，因此導(dǎo)致其燒成溫度范圍尚狹窄；硅灰石的膨脹系數(shù)較低，所以其坯體難以與釉料相結(jié)合；再者，由于硅灰石呈現(xiàn)針狀晶體狀，難以粉碎磨細，因此球磨粉碎時間較長。不過這些并非是不能解決的問題。經(jīng)過陶瓷工藝科技實驗與改進，完全可以找到佳的科學(xué)配方。近20年來，我國各地的許多家陶瓷企業(yè)成功地采用硅灰石陶瓷原料生產(chǎn)建筑衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品，取得許多成功的經(jīng)驗，改進了生產(chǎn)工藝，降低了生產(chǎn)成本，大大提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益。
　　近年來，有的陶瓷企業(yè)利用硅灰石優(yōu)化陶瓷釉料的品質(zhì)，如使用硅灰石改善日用陶瓷產(chǎn)品的釉面質(zhì)量。試驗表明由于硅灰石自身不含有有機物及結(jié)晶水等揮發(fā)成分，因此在燒成中坯體不會形成熱分解釋放出有害于釉面的氣體。又由于硅灰石坯體的干燥收縮與燒成收縮均小，熱膨脹系數(shù)小，非常有益于低溫快速燒成新工藝。在日用陶瓷的釉料中適量加入硅灰石后，能夠頂替部分石英與石灰石原料，可以完全避免因石灰石分解排出的二氧化碳氣體，所造成的釉面針孔以及釉泡缺陷。在燒成中硅灰石可以降低釉的高溫黏度，優(yōu)化瓷器釉面的光澤度和光潤平整度。目前硅灰石已經(jīng)被用于生產(chǎn)瓷磚、半透明工藝品、美術(shù)陶瓷、日用精陶器、特種陶瓷中的多空陶瓷、低損耗電磁、陶瓷鑄模等等。在建筑衛(wèi)生陶瓷工業(yè)方面則可以生產(chǎn)彩釉墻地磚、錦磚、衛(wèi)生潔具與部分釉料半產(chǎn)品，形成了很大的進展。各地陶瓷企業(yè)今后有必要對硅灰石加強進一步的研究與開發(fā)，要逐漸擴大其使用范圍。隨著陶瓷科技進步的不斷推進與提高，將來硅灰石原料在陶瓷工業(yè)中會有大的用途。