论瓷石和高岭土的联系与区别



  景德镇地區的制瓷原料从历史上来分析,大致可以分为瓷石和高岭土两大类。从五代开始一直到宋末元初,景德镇地區基本上是用瓷石单独制瓷。到宋末元初,由于上层瓷石原料的匮乏而导致的原料危机,引出影响和改变中国制瓷史的高岭土,从而形成“二元配方”,即“瓷石加高岭土”。那么什么是瓷石,什么是高岭土,他们之间是什么关系?它们的矿物组成都是什么?其矿物组成的各种成分在成瓷过程中都起什么作用?我们下面就瓷石和高岭土的定义及使用情况,瓷石和高岭土的受热情况分析,瓷石和高岭土所含主要矿物成分在成瓷过程中各起的作用几个方面来探讨一下:

  一、瓷石和高岭土的定义及使用情况

  瓷器的产生和出现与瓷石原料的发现和利用有密切的关系。瓷石是一种石质原料,它是由细晶岩石英斑、次生石英岩等酸性浅成岩经热液蚀变而成,其主要的矿物组成包括石英、长石、绢云母和高岭石等。这些矿物成分构成了天然混配好的成瓷组分。其主要化学成分为二氧化硅(一般高于70%)、氧化铝(一般不超过20%)、氧化钠、氧化钾、氧化铁(一般小于1%)、氧化钙、氧化镁等。瓷石通常呈灰色或灰青色,经粉碎加水后,具有一定的可塑性和干燥强度。在1200-1300℃的温度下经烧结即可瓷化成致密的瓷器。

  高岭土俗称瓷土,是以高岭石或多水高岭石为主要矿物成分的软质粘土。因首先发现于景德镇以东40km的高岭山而得名。高岭土是由铝硅酸盐类岩石经风化淋滤,残积及外生沉积作用而形成的粘土,或为热液对围岩交化蚀变的产物。其主要的化学成分为氧化铝、氧化硅,含少量的氧化铁、氧化钙、氧化镁、氧化钾、氧化钠和氧化锰。高岭土呈白色,含杂质时泛黄、灰、浅灰等色。因其含三氧化二铝甚高,其烧结和瓷化温度比瓷石高得多,到1400%仍不能烧结。古代的烧成温度使其无法成瓷,烧后为白色。

  瓷石和高岭土都是重要的制瓷原料,但瓷石属于石质材料,高岭土属于土质材料,二者由于矿物组成不同,矿物成因不同,性态不同,所以开采、加工和品级的方法也有很大的不同(本文不展开论述)。

  景德镇在元以前,瓷石单独作为一种制瓷原料被一直采用。当时用的是景德镇地區瓷石矿的上层瓷石,风化程度很高,其氧化铝含量一般高达19%左右,钾、钠氧化物的含量一般在3%左右,在1200℃的高温下不易变形。但到了宋末元初,上层瓷石用尽,中下层瓷石的氧化铝含量一般在14%左右,钾钠氧化物的含量却高达6%左右,焙烧时易变形,因而质量较差。再加上开采的艰难,成本加大,尽管采取了如加班加点、采用覆烧的方法加大产量生产的做法,但由于原料的问题,最终还是导致了当时许多小窑厂的倒闭。

  偶然加必然,上层瓷石的殆尽危机终于酝酿出了高岭土登上了瓷器史的舞台。它的出现,续写并改写了瓷器史。窑工们经过不断的实践,把高岭土和中下层瓷石相配合,发明使用了“二元配方”,不仅度过了原料的危机,还把瓷业大大地向前推进了。

  需说明的是,从宋末元初开始开采一直到明嘉靖、万历之际的200多年,实际开采的是高岭山东北的麻仓山上的麻仓土。从嘉靖、万历之后,由于其枯竭,取而代之的才是高岭山上的高岭土。高岭土和麻仓土二者性能相差不大。高岭山上的高岭土藏量大,质地好,服务时间长,给人们留下的印象深刻,清代以后,人们就把开发的一系列粘土都称为高岭土,而把具体的矿名称后面加上高岭二字,如前面说的麻仓土,就被称为麻仓高岭土。高岭矿开采于明嘉靖、万历,到清乾隆后期,经200多年的开采,已日渐枯竭。道光以后,开采时断时续,到1965年,高岭山只剩下供人凭吊的采掘遗迹了。

  乾隆后期随着高岭山的高岭土的枯竭,李黄矿开始使用,大洲矿是从清嘉庆年间开采,但二者因出土率不高和因生态环境问题被封禁,从18世纪末,景德镇地區烧瓷用土大多是来自于庐山星子县的星子高岭土。

  经过了宋末元初的原料危机后,时人都认识到了制瓷原料至关重要的作用,所以麻仓土一经发现使用,就被官府宣布为“御土”,由专为皇室贵族烧造瓷器的浮梁瓷局所垄断,民营窑厂不得问津。所以导致了官窑“精者甚精”,民窑“粗者甚粗”的局面。明建立后,依然垄断为“官土”,包括嘉靖、万历时期开采的高岭山的高岭土。到了天启以后,风雨飘摇中的明政府已无力顾及,民窑才得以大量使用优质的高岭土,使得许多的产品质量超越了官窑器。清建立以后,政府完全取消了对高岭土的限制,形成官民竞市、官民并精的局面。

  二、瓷石和高岭土的受热情况分析

  1.瓷石的受热变化

  我们上边已经提过,瓷石主要的矿物组成包括石英、长石、绢云母和高岭石等。特别是其中的长石,经蚀变后进一步绢云母化而生成绢云母。如果绢云母化不充分,瓷石中还会有残留的长石等矿物。风化程度好的瓷石,其中的绢云母受地质作用不断地向高岭石转化。瓷石受热后的特征,主要取决于瓷石风化后所残留的矿物的类型和数量。瓷石在400-700℃之间开始失水膨胀,当加热到1050℃以上时,其中的绢云母开始熔融玻化,瓷石开始收缩,随着温度的提高,逐渐增强致密化,气孔逐渐减少,到1250℃左右,开始转向过烧膨胀,此时瓷石达到了最致密的瓷化状态。

  2.高岭土的受热变化

  高岭土的理论组成为三氧化二铝39.5%,二氧化硅46.54%,水13.6%。但一般的高岭土或多或少含有杂质矿物。含杂质多的需经淘洗后才能用于制造瓷器。高岭土受热后发生复杂的物理化学变化,从室温到高温会发生脱水、分解、产生新结晶。高岭土受热变化有两个阶段,即结构水的脱水阶段和新结晶的形成和转化阶段。在100℃以上,排除吸附水,加热到450℃以上,高岭土的结构水缓慢排出,在脱水过程中,高岭石变成偏高岭石。继续加热,偏高岭石进一步反应形成硅-铝尖晶石。继续加热到1100℃左右,硅-铝尖晶石逐渐失去晶格中的二氧化硅,形成向莫来石过度的中间产物一一假莫来石。假莫来石继续加热,再失去二氧化硅,转变成莫来石晶体。使瓷器具有很好的机械强度、热稳定性和化学稳定性。