whiteware body composition and calculationeng.sut.ac.th/ceramic/old/course_link/36.pdf ·...

body composition IIIbody composition III 11Part IIIPart III

Whiteware Body Composition and Calculation

Part III

WhitewaresWhitewares body composition IIIbody composition III 22

General body propertiesGeneral body properties

<1<1<1<1<1<1<1<1<1<188% Water % Water absorptionabsorption

108010801080108013501350135013501280128010801080GlostGlostfiringfiring

120012001240124090090090090090090011401140BisqueBisque

11001100120012001400140012001200950950570570Fired MORFired MOR

888.58.599998866--77DD--F F shrinkageshrinkage

4.54.54.44.44444774.54.5--66WW--D D shrinkageshrinkage

30303030303030305050--60603232--4242Green Green MORMOR

Vitreous Vitreous chinachina

Bone Bone chinachina

Porcelain Porcelain aluminaalumina

Porcelain Porcelain hardhard

StoneStonewareware

EarthenwareEarthenware

VitreousVitreousPorousPorousPropertiesProperties


Body compositionBody composition� By raw materials: X-ray, DTA-TGA, SEM

kaolin 38.5%Ball clay 22.2%Feldspar 26.2%Flint 13.1%

� By mineralsClay substance 43.04%Quartz 26.46%Feldspar 30.50%

� By chemical composition: wet technique, XRFSiO2 66.71%Al2O3 21.58%Fe2O3 0.47%....

� By Seger formulaRO R2O3 RO21 0.36 5.24


ก�� ก��ก�� ก��

�� XX--ray ray diffractometerdiffractometer�� DTADTA--TGATGA�� Scanning electron microscopeScanning electron microscope�� Infrared SpectroscopyInfrared Spectroscopy


��ก�� ก��ก�� ก��

�� คํานวณโดยคิดจากคํานวณโดยคิดจาก mica (mica convention mica (mica convention technique)technique)

�� คํานวณโดยคิดจากคํานวณโดยคิดจาก feldspar (feldspar convention feldspar (feldspar convention technique)technique)


Mica convention techniqueMica convention technique

�� KK22O O ในรปูในรปู muscovite mica (Kmuscovite mica (K22O.3AlO.3Al22OO33.6SiO.6SiO22.2H.2H22O)O)�� NaNa22O O ในรปูในรปู paragoniteparagonite mica (Namica (Na22O.3AlO.3Al22OO33.6SiO.6SiO22.2H.2H22O)O)�� หักปริมาณหักปริมาณ Al Al22OO33, SiO, SiO22, H, H22OO�� จากปริมาณจากปริมาณ AlAl22OO33 หาหา kaolinitekaolinite (Al(Al22OO33.2SiO.2SiO22.2H.2H22O)O)�� หักปริมาณหักปริมาณ SiOSiO22, H, H22OO�� ปรมิาณปรมิาณ SiOSiO22 หาหา Free quartzFree quartz�� CaOCaO �� MgOMgO ��ก�� ก�� CaCOCaCO33, MgCO, MgCO33

�� COCO22 �� Ignition lossIgnition loss

�� Organic matterOrganic matter


�� ก�� ก��วิเคราะหเคมีของดินวิเคราะหเคมีของดินSiOSiO22 48.0848.08 AlAl22OO33 3636FeFe22OO33 0.540.54 TiOTiO22 0.050.05CaOCaO 0.260.26 MgOMgO 0.160.16KK22OO 1.701.70 NaNa22OO 0.360.36LOILOI 12.8512.85��Muscovite (KMuscovite (K22O.3AlO.3Al22OO33.6SiO.6SiO22.2H.2H22O)O)

KK22OO 11.81%11.81%AlAl22OO33 38.44%38.44%SiOSiO22 45.23%45.23%HH22OO 4.52%4.52%


• Paragonite (Na2O.3Al2O3.6SiO2.2H2O)Na2O 8.12%Al2O3 40.05%SiO2 47.12%H2O 4.71%

% Muscovite = (100 / 11.81) x 1.7 = 14.39%% Paragonite = (100 / 8.12) x 0.36 = 4.43%Thus, total of mica = 14.39 + 4.43 = 18.82%• calculate Al2O3, SiO2, ignition (H2O) จาก mica

Al2O3 in Muscovite Al2O3 in Paragonite(38.44 /100) x 14.39 = 5.53% (40.05 / 100) x 4.43 = 1.77%Thus, Al2O3 in mica = 5.53 + 1.77 = 7.30%Remained Al2O3 � in kaolin = 36 – 7.30 = 28.70%


• SiO2 จาก muscovite และ paragoniteSiO2 in muscovite SiO2 in paragonite

(45.23 / 100) x 14.39 = 6.51%,(47.12 /100) x 4.43 = 2.09%Thus, SiO2 in mica = 6.51 + 2.09 = 8.60%Remained SiO2 (for kaolin, free SiO2)

= 48.08-8.60 = 39.48%• H2O จาก muscovite และ paragonite

H2O in muscovite H2O in paragonite(4.52/100) x 14.39 = 0.65% (4.71/100) x 4.43 = 0.21%Thus, ignition in mica = 0.65 +0.21 = 0.86%• H2O ที่เหลือสําหรับ kaolin และ organic etc.

= 12.89 – 0.86 = 12.03%• Kaolinite (Al2O3.2 SiO2. 2 H2O)

Al2O3 39.53%SiO2 46.51%H2O 13.96%

Kaolinite = (28.70 / 39.53) x 100 = 72.6%


• calculate SiO2, H2O จาก kaoliniteSiO2 = (46.51/100) x 72.6 = 33.77 %

Free SiO2 = 39.48 – 33.77 = 5.71%H2O in kaolin = (13.96/100) x 72.6 = 10.14%

Remained (CaCO3, MgCO3, Lignite) = 12.03 – 10.14 = 1.89%• CaCO3 � CaO + CO2

100 56 44 MgCO3 � MgO + CO2100 47.8 52.2

CaCO3 = (100 /56) x 0.26 = 0.46%Remained CO2 = 0.46 – 0.26 = 0.20% MgCO3 = (100/47.8) x 0.16 = 0.33%Remained CO2 = 0.33 – 0.16 = 0.17%Thus, CO2 (total) = 0.20 + 0.17 = 0.37% Lignite = 1.89 – 0.37 = 1.52%


• แรที่อาจปะปนอาจเปน Ilmenite (Fe2O3, TiO2)67% Fe2O3 , 33% TiO2

Ilmenite : TiO2100/33 : x / 0.05Thus, Ilmenite = (100/33) x 0.05 = 0.15%Fe2O3 in Ilmanite = (67/100) x 0.15 = 0.101%Fe2O3 = 0.54 – 0.101 = 0.439%Thus:

Mica 18.82%clay 72.60%Silica 5.71%CaCO3 0.46%MgCO3 0.33%Ilmanite 0.15%Rutile 0.439%Lignite(org.) 1.52%


Feldspar Convention techniqueFeldspar Convention technique

� นิยมใชกบัดินที่มีผลวิเคราะหเคมีของโพแทสและโซดา รวมกันแลวมีคาอยูในระหวาง 2-4%

� K2O and Na2O in feldspar1 molecule K2O = 1 molecule potash feldspar94 parts K2O = 556 parts potash feldspar1 part K2O = 556 / 94 parts potash feldspar

= 5.92 potash feldspar Soda feldspar (Na2O.Al2O3.6SiO2)1 part Na2O = 8.45 soda feldspar


ตัวอยางตัวอยาง � ผลวิเคราะหทางเคมีของดินสโตนแวร ใหคํานวณหาปริมาณแรที่ประกอบในสตูรSiO2 65%Al2O3 20.1%Fe2O3 2.7%TiO2 0.3%CaO 0.34%MgO 0.22%K2O 2.15% Na2O 0.8%LOI 8.39%


� ขั้นที่ 1 หาปริมาณ feldspar จาก K2O, Na2O� หาปริมาณโพแทสเซียมเฟลดสปารจาก K2O

K2O. Al2O3. 6 SiO2

94 102 360.6 = 556.6Thus, K2O 1 สวน มาจาก Potash feld. = 556.6/94 = 5.92 สวนดงันั้นถาพบ K2O 1 สวน มีดนิที่มีแร potash feld. = 5.92 สวน� หาปริมาณ soda feld. จาก Na2O

Na2O.Al2O3.6SiO2

62 102 360.6 = 524.6Thus, Na2O 1 สวน มาจาก soda feld. = 524.6 / 62 = 8.46 สวนดงันั้นถาพบ Na2O 1 สวน แสดงวาในดนิมีแร soda feld. 8.46 สวนโดยทัว่ไปถาปริมาณ alkali (K2O, Na2O) ต่ําประมาณ 2-4 % และปริมาณ K2O > Na2O ประมาณ 2 เทา ดงันั้นสามารถใช 5.92 potash feldspar ในการ

คํานวณหาคาเฟลดสปารรวมไดพบวา K2O = 2.15 2.95

Na2O = 0.80 ดงันั้น มีปริมาณแร feldspar ในตวัอยางดิน = 2.95 x 5.92 = 17.46%


� หา SiO2 และ Al2O3 ใน feldsparFeldspar 1 สวน ประกอบดวย SiO2 = 360.6 / 556.6 = 0.648 สวน

ดงันั้น ปริมาณ feldspar ในดนิ 17.46% มี SiO2 = 0.648 x 17.46 = 11.31%Feldspar 1 สวน ประกอบดวย Al2O3 = 102/556.6 = 0.183 สวน

ดงันั้นปริมาณ Feldspar ในดนิ 17.46% มี Al2O3 = 0.183 x 17.46 = 3.195%� หาปริมาณแรดนิจากอะลูมินา

Al2O3 เหลือ = 20.1-3.19 = 16.91แรดนิ Al2O3. 2SiO2. 2H2O

(102) (120.2) (36) = 258.1Al2O3 1 สวน มาจากแรดนิ 258.1/102 = 2.53 สวนดงันั้น Al2O3 16.91% แสดงวาในดนิมีแรดนิ = 16.91 x 2.53 = 42.78%

� หาปริมาณ SiO2 ในดินและ SiO2 อิสระ แรดนิ 1 สวน ประกอบดวย SiO2 = 120.2/258.1 = 0.466 สวน

ดงันั้น แรดิน 42.78% จะมีซิลิกา 42.78 x 0.466 = 19.94%ปริมาณ SiO2 ในรูป quartz = 65 - (19.94 + 11.31) = 33.75%


� หาคา LOI แรดนิ 1 สวนมีน้ํา 36 / 258.1 = 0.140 สวน

ปริมาณแรดนิ 42.78% มีน้ํา 42.78 x 0.140 = 5.99%ปริมาณคาที่หายไปหลังเผา LOI = 8.39%หักคาโมเลกุลน้ําในสตูรดนิ = 5.99 %คงเหลือปริมาณ C และอินทรียสาร = 2.4%� เขียนสตูรสวนผสมของแรธาตใุนดนิ

แรดนิ 42.78%เฟลดสปาร 17.46%ควอทซ 33.75%เหล็ก 2.09%Ilmenite 0.91%MgCO3 0.46%CaCO3 0.61%อินทรียสาร 2.4%


ก��ก� ��ก� ��ก� � �!��"��ก��ก� ��ก� ��ก� � �!��"��

� ตัวอยางเนื้อดินปอรซเลนเผาที่อุณหภูมิสูง 1300°c มีสวนผสมวัตถุดิบด ังนี้

kaolin 50%Potash feldspar 25%Quartz 25%

� เอา M.W. หารวัตถุดิบทุกตัว โมเลกุลของ kaolin = 50/258 = 0.1938โมเลกุลของ potash feldspar = 25 / 556 = 0.0450โมเลกุลของ quartz = 25/60 = 0.416


นําคาที่คํานวณไดของวัตถุดิบแตละชนิดนําคาที่คํานวณไดของวัตถุดิบแตละชนิด มากระจายแลวรวมมากระจายแลวรวมคาน้ําหนักทุกตัวคาน้ําหนักทุกตัว

6.9766.97664.4664.4624.3624.364.234.23OxideOxide

0.3876 x 0.3876 x 1818

1.0743 x 601.0743 x 600.2388 x 0.2388 x 102102

0.045 x 940.045 x 94Oxide x M.W.Oxide x M.W.

--0.41670.4167----0.4467 SiO0.4467 SiO22

--0.27000.27000.0450.0450.0450.0450.0450.045KK22O.AlO.Al22OO33.6SiO.6SiO22

0.38760.38760.38760.38760.19380.1938--0.1938 0.1938 AlAl22OO33.2SiO.2SiO22.2H.2H22OO

HH22OOSiOSiO22AlAl22OO33KK22OOวัตถดุบิวัตถดุบิ

Total = 93.05 g• หาอัตราสวนรอยละโดยน้ําหนัก

K2O = 4.23 x 100 / 93.05 = 4.55%Al2O3 = 24.36 x 100 / 93.05 = 26.18%SiO2 = 64.46 x 100 / 93.05 = 69.27%


�� 3.23.2 ลักษณะเฉพาะของดินแหลงตางๆที่จะนํามาใชเปนเนือ้ดินปนที่จะสราลักษณะเฉพาะของดินแหลงตางๆที่จะนํามาใชเปนเนือ้ดินปนที่จะสรางขึ้นใหมงขึ้นใหม

��!�� !��

�� A �� B ��"�� A ��#$��%�A ��#$��%�B#��& ��"�� B


�� 3.33.3 ลักษณะเฉพาะของเนือ้ดินปนลักษณะเฉพาะของเนือ้ดินปนมาตราฐานมาตราฐานเดิมเดิม�� A �� B ��"�� A ��#$��%�A #��&

WhitewaresWhitewares body composition IIIbody composition III 21212.7--2.7CEC (meq.MB/100g.)

8871553422157

6421---

27181141--

5549422921157

��% < 20 µµµµm

< 10 µµµµm< 5 µµµµm< 2 µµµµm< 1 µµµµm< 0.5 µµµµm< 0.2 µµµµm

39.531.45.00.9

-8.8--

-13.9

--

39.58.75.00.9

% clayquartzmicaOrganic

65.922.40.480.820.190.100.502.497.02

8.8--------

27.34.8

0.09-

0.140.050.062.390.45

29.717.60.390.820.050.050.440.106.57

SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgOK2ONa2OLOI

99.88.8435.2255.72% wt

�� B�� !��"ก��$

�� 3.43.4 ลักษณะเฉพาะของเนื้อดินปนเมื่อมีการแทนที่หินฟนมาลักษณะเฉพาะของเนื้อดินปนเมื่อมีการแทนที่หินฟนมา


�� 33 ลักษณะเฉพาะของเนื้อดินปนเมื่อมกีารแทนที่หินฟนมาลักษณะเฉพาะของเนื้อดินปนเมื่อมกีารแทนที่หินฟนมา


�� 44 แสดงการปรับปรุงและลักษณะเฉพาะทีข่องเนื้อดินปนที่สรางใหมแสดงการปรับปรุงและลักษณะเฉพาะทีข่องเนื้อดินปนที่สรางใหม

WhitewaresWhitewares body composition IIIbody composition III 24242.7230.84.531.4441.23.0722.766.599.74��%��

0.210.10.40.51.00.030.51.12.008) �&��$'!A �(�)��(�)�� CEC

2.5220.74.130.9440.23.0422.26597.74��%��

----+6.8---+6.8+6.87)�(�)��

2.5220.74.124.1440.23.0422.258.290.94��%��

----13.94-2.644.827.335.226)�&��

2.5220.74.110.240.20.4017.430.955.72��%��

0.22--0.64.4-1.82.65.005)�&��! B

2.3200.74.19.635.80.415.628.350.72��%��

-0.4-2-0.1-0.1-1.4-2.7-0.06-1.3-2.9-5.004)%��$'! A

2.7220.84.21138.50.4616.931.255.72��%��

-0.1-1-0.1-0.5-0.7-1.2-0.05-0.7-1.7-2.683)%��$'! B

2.8230.94.711.739.70.5117.632.958.4��%��

0.710--3.024.00.059.514.127.072)�&��! B

2.1130.94.78.715.70.468.118.831.33��%��

-0.6-8--0.3--23.8-0.03-9.5-10.9-24.391) %��! A

2.7210.95.08.739.50.5417.629.755.72��

Org.micaQuartzclayKNaOAl2O3SiO2

CEC< 1µµµµm

� !��"ก��*� � !��"ก��$��+�$),-�ก��

�� 3.5


�� 55 สวนผสมวัตถดุบิและลักษณะเฉพาะของเนื้อดินปนที่สรางขึ้นใหมสวนผสมวัตถดุบิและลักษณะเฉพาะของเนื้อดินปนที่สรางขึ้นใหม


��!��%��!��%�� +,�� $-�� ก�� , SiO2 68.2%, Al2O3 24.6%, K2O 1.8% , Na2O 1.8%�%��ก./ก0��1��"� ��!�� !��+� potash feldspar, Soda-

feldspar, Kaolin, Flint ก��% �,��ก2��ก��"� ��ก34�&�+�

SiO2= 60Al2O3 = 102K2O = 94Na2O = 62H2O = 18

Fe2O3 = 160TiO2 = 80MgO = 40CaO = 56

whiteware body composition and calculationeng.sut.ac.th/ceramic/old/course_link/36.pdf ·...

Documents