二次燒無硅灰石坯料配方試制
2007-01-01 00:00:00陳迪晴
佛山陶瓷 2007年4期
摘要本文主要介紹了二次燒成無硅灰石坯料配方的試制方法，該方法適用于任何一種有釉磚坯體配方的試制，也可作為拋光磚坯體配方制作的參考。
關(guān)鍵詞硅灰石，坯體，膨脹系數(shù)
1前 言
目前國內(nèi)的瓷片坯料特別是一次燒的產(chǎn)品都會(huì)加入大量的硅灰石，有些配方中硅灰石用量更是驚人。隨著陶瓷行業(yè)硅灰石需求量的增大，這種不可再生資源面臨著枯竭的危險(xiǎn)。
硅灰石在配方原料中價(jià)格最高，因此研制無硅灰石坯料配方不但可以避免資源的加速匱乏，還可降低成本，為廠家?guī)砝妫溲兄埔饬x深遠(yuǎn)。
2配方計(jì)算
配方計(jì)算的方法較多，各種方法適應(yīng)條件不同，使用最廣的是逐項(xiàng)滿足法。舉例如下：
（1） 首先選好原料，列出其化學(xué)組成和物理性能，如表1所示（廠家在計(jì)算時(shí)盡可能取多次測(cè)量的平均值）。
（2） 確定底釉、面釉，并檢測(cè)其物化性能，其中膨脹系數(shù)的大小會(huì)對(duì)坯體產(chǎn)生影響。某廠的底釉和面釉（熔塊釉）的膨脹系數(shù)以及原坯料配方和中試配方的膨脹系數(shù)，如圖1所示（也可由化學(xué)組成計(jì)算其膨脹系數(shù)作為理論參考）。
一般廠家的底釉膨脹系數(shù)較大，在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)按低膨脹系數(shù)的底釉來對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。其配方如表2所示（僅供參考）。表中的E8底釉的膨脹系數(shù)為212×10-7，偏大。在實(shí)際生產(chǎn)中往往要加入20～50%的50C底釉來調(diào)節(jié)其膨脹系數(shù)。
（3） 確定化學(xué)組成范圍，計(jì)算配方。由圖1可看出原坯料配方的膨脹系數(shù)曲線出現(xiàn)了異常。曲線的末端出現(xiàn)大幅度上升，此配方的25～850℃膨脹系數(shù)是228×10-7，在25～780℃其膨脹都比較正常，780℃之后突然大幅度膨脹，必然會(huì)產(chǎn)生變形、開裂的現(xiàn)象。該配方在實(shí)際生產(chǎn)中，就出現(xiàn)了大量的蛇形缺陷，導(dǎo)致當(dāng)天所有素坯報(bào)廢。它的化學(xué)組成如表3中的參考化學(xué)組成，其化學(xué)組成中鉀鈉的含量偏高，鋁含量偏低。這樣雖然可以降低吸水率，但液相增多易軟化變形。
從圖1膨脹系數(shù)曲線的走向和中試配方計(jì)算表3中的化學(xué)組成可以看出：中試配方的Al2O3含量上升了1.88%，SiO2含量上升了0.67%，而K2O、Na2O含量降低了0.43%。此配方中生成的液相量必然會(huì)減少，而生成莫來石的晶相量必然會(huì)增加。在計(jì)算配方時(shí)，應(yīng)盡可能使其化學(xué)組成在參考范圍之內(nèi)。
3實(shí)驗(yàn)室配方小試及參數(shù)檢測(cè)
3.1 取樣、混合
上、中、下、前、后不同部位以及顏色的原料各取少量混合。
3.2 配料、球磨
首先把已混合均勻、烘干的單種原料（測(cè)水份），按照配方比例進(jìn)行配料。200g干料加水100g球磨8min左右，添加劑按配方加入。球磨后，過80目篩，烘干。
3.3 稱量、打餅
（1） 烘干料后，加入7%水份混合，然后過20目篩；
（2） 稱量25g±0.5g過好篩的粉料，做成四個(gè)樣品；
（3） 樣品烘干后，稱量干重，并用游標(biāo)卡尺量取尺寸，保留小數(shù)點(diǎn)后兩位數(shù)字；
（4） 記錄燒前尺寸、日期、燒前重量，并標(biāo)注燒成溫度。
3.4 標(biāo)注、試燒
試燒三個(gè)樣品，一個(gè)燒后淋釉，釉燒。三個(gè)樣品都要測(cè)吸水率、收縮及燒失量，并測(cè)量其白度、膨脹系數(shù)等。
4坯料中試及參數(shù)檢測(cè)
4.1 球磨、制粉
（1） 轉(zhuǎn)換：測(cè)出配方中各種原料的水份（取樣要準(zhǔn)確），然后把配方進(jìn)行轉(zhuǎn)換，算出含水原料的用量；
（2） 下料：寫好下料單，并注明工藝參數(shù)和工藝要求；
（3） 球 磨：細(xì)度合格后放漿，要求水份控制在33%左右，細(xì)度3.0g/100mL，流速35s左右，球磨8h，經(jīng)噴霧塔制粉。
4.2 壓制、燒成
（1） 噴霧塔制粉，陳腐幾天后送至壓機(jī)上料倉、壓制。表4所示的是250mm×300mm規(guī)格磚坯料壓制參數(shù)表。
（2） 壓制磚坯后，干燥燒成。干燥后的坯體含水率應(yīng)小于0.5%，有利于快燒，預(yù)熱帶進(jìn)窯溫度最高可達(dá)到500～550℃。素?zé)G和釉燒窯的燒成曲線如圖2、3所示。
（3） 釉燒，中試磚淋釉釉燒，釉線工藝參數(shù)如表5所示。
4.3 燒后檢測(cè)
一般坯料燒成的主要檢測(cè)項(xiàng)目有：素坯尺寸、平整度、吸水率、抗折強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、膨脹系數(shù)、化學(xué)組成以及白度等。
（1） 素?zé)叽缛绫?所示。由于釉燒溫度比素?zé)郎囟鹊偷枚啵瑢?duì)產(chǎn)品尺寸的影響不大。
（2） 素?zé)⒂詿蟠u坯的平直度
從圖4、5可以看出：淋過釉后，燒出來磚的平整度有很大變化。因此必須調(diào)整好底釉和面釉的膨脹系數(shù)以適應(yīng)坯體。生產(chǎn)中素坯不允許有反翹，而燒出來的成品磚更不允許反翹現(xiàn)象。一般剛出窯的成品是很拱的，等冷卻至室溫后會(huì)慢慢變直，故應(yīng)保證成品拱一點(diǎn)。成品經(jīng)過冷卻、磨邊泡水（磨邊會(huì)受壓），磚的平直度將發(fā)生很大變化。
另外，應(yīng)注意釉面磚的坯體吸水率一般都有10%以上，磨邊泡水后，坯體會(huì)發(fā)生膨脹，因此必須烘干，以避免坯體吸水后造成坯體后期反彈和開裂。目前釉面磚后期反彈已成為陶瓷企業(yè)的一大難題。
（3） 其它性能檢測(cè)如表7所示。
5其它類型坯料配方及化學(xué)組成實(shí)例
分析和比較各種釉料和坯料的膨脹曲線圖，可以看出，除原配方曲線不同之外，其它曲線都或多或少存在相似。筆者認(rèn)為若坯釉結(jié)合良好，其坯釉的膨脹曲線會(huì)平行。表現(xiàn)在實(shí)際生產(chǎn)中，就是在同一溫度下能共同膨脹或共同收縮。這樣即使曲線波動(dòng)再大，也可制定出合適的燒成曲線與之適應(yīng)；反之，如果坯釉膨脹曲線不平行，也就是說在坯釉開始石英晶型轉(zhuǎn)變（膨脹）時(shí)，釉料的這一膨脹提前或滯后不利于坯釉結(jié)合，容易導(dǎo)致產(chǎn)品開裂。
一次燒瓷片和仿古磚等有釉磚坯料配方的計(jì)算方法與二次燒瓷片相同。其區(qū)別是所用原料不同，一次燒對(duì)原料要求很高，仿古磚坯料一般都是低吸水率(＜0.5%瓷質(zhì)或＜8%炻質(zhì))坯體。其坯體配方中鉀鈉的含量很高。生產(chǎn)中無需考慮坯釉結(jié)合的問題，但因?yàn)闊o釉的遮蓋，應(yīng)注意避免拋光后坯體的各種缺陷，如坯體的白度、坯體針孔等。據(jù)資料介紹，一般瓷質(zhì)磚的化學(xué)組成范圍（wt%）是：SiO2：65～73，Al2O3：16～23，CaO和MgO：1～3，K2O和Na2O：4～7，F(xiàn)e2O3：＜1.5，TiO2：＜1。
6結(jié)束語
多數(shù)人認(rèn)為為防止后期龜裂和磚形反彈應(yīng)采用硅灰石。但據(jù)了解，國外很多配方里都不加硅灰石。筆者也認(rèn)為:二次燒瓷片坯體無硅灰石配方是可行的。當(dāng)然，也可降低其用量或用其它含鈣量高的原料來代替，以降低坯料成本和節(jié)約硅灰石資源，三水某廠就用一種高鈣砂部分取代硅灰石和石灰石。
參考文獻(xiàn)
1 汪嘯穆.陶瓷工藝學(xué)[M]
2 蔡飛虎，馮國娟.實(shí)用墻地磚生產(chǎn)技術(shù).佛山陶瓷，2003年增刊
