關于滲花拋光磚出現(xiàn)中心裂的答疑等

關于滲花拋光磚出現(xiàn)中心裂的答疑

問：我廠是北方的一家陶瓷廠，生產(chǎn)滲花磚。今年三月以來，窯爐燒出磚出現(xiàn)中心裂。對此原因我廠的技術人員意見有分歧，主要有兩種觀點：一是配方強度不夠，由于使用的是北方原料，我廠600mm×600mm磚的生坯強度在1.0~1.3MPa；另一種觀點是認為窯爐排煙段拱頂結(jié)構設計不合理，造成靠窯爐主動邊的磚容易出現(xiàn)中心裂。請問程工，此問題到底出在哪里？該怎樣去處理？

答：處理生產(chǎn)問題要保持客觀的認識，盡可能多地找出生產(chǎn)問題存在的規(guī)律性，在判斷不準的情況下，也可以通過規(guī)律性，采用“排除法”來逐一對應處理。

滲花拋光磚中心裂的產(chǎn)生形式表現(xiàn)為三種：機械性中心裂、熱應力式中心裂、花釉特性式工藝裂。機械性中心裂產(chǎn)生的重點環(huán)節(jié)在料車布料、壓機壓制、翻坯機與輥臺、釉線、干燥窯輥棒、印花噴水后釉線、窯爐預熱段輥棒等等；熱應力式中心裂產(chǎn)生的重點環(huán)節(jié)在干燥窯的前中段供熱排濕分布、滲花后窯外干燥過程、窯爐排煙預熱排煙段的干燥排水分布等。而花釉式工藝裂，影響的重要環(huán)節(jié)是花釉本身的滲透特性、花網(wǎng)的圖案設計、花網(wǎng)目數(shù)、印花溫度、噴水分布等等。

貴廠的生坯干燥強度在1.0～1.3MPa，且靠窯爐主動邊的磚容易出中心裂，這就說明在需要調(diào)整配方之前，要盡可能地減少窯爐排煙段環(huán)節(jié)的影響因素。要檢查窯爐主動邊與被動邊兩對應位置的輥上側(cè)溫度、輥下側(cè)溫度，平衡性是否達到較好的狀態(tài)。調(diào)試窯爐必須以具體參數(shù)作指導，并且是前后分別對比參數(shù)變化。此外，坯料配方整體強度增加，對解決相對長裂紋大裂口的中心裂有顯著益處。

窯爐排煙段設計為拱頂式，可能設計人員是為了減小排煙段的煙氣阻力，增大截面煙氣流通面積（最終有利于減輕排煙風機的選型負荷，降低裝機容量）。但不容忽視的是，因滲花拋光磚入窯磚坯水分大，窯爐排煙段極容易產(chǎn)生“水紋裂”即小邊裂，也容易產(chǎn)生中心裂。所以要求在排煙預熱段，窯爐左中右橫截面上煙氣氣流盡可能平衡，對應的3件600mm×600mm磚坯干燥排水速度同步為好。可見，在生產(chǎn)滲花磚時，窯爐排煙段設計拱頂是不大合理的（在不考慮窯爐排煙段施工因素的影響而言）。

（程昭華）

微粉拋光磚在窯頭預熱段出現(xiàn)缺陷的預防措施（二）

問：我廠有一條380m的輥道窯，采用水煤氣作為燃料，主要生產(chǎn)800mm×800mm規(guī)格的微粉透晶產(chǎn)品，很容易出現(xiàn)邊裂和面裂。如果長時間空窯，再進磚生產(chǎn)，稍微操作不當，也容易出現(xiàn)炸磚現(xiàn)象。請問潘工，我們在日常操作中，應該如何掌控和預防這些問題的發(fā)生？

答：上期《專家門診》欄目已經(jīng)分析了透晶微粉拋光磚坯體經(jīng)過輥道窯預熱階段（室溫至350℃）的主要特征、相關缺陷及其預防措施，這一期談談透晶微粉拋光磚坯體經(jīng)過輥道窯第二階段（350~700℃）的主要特征。

（1） 主要特征

1） 此階段坯體中各種有機物開始燒除，碳化物、硫化物開始分解、揮發(fā)和發(fā)生脫水反應；

2） 坯體中的晶體重組，分子間的“結(jié)晶水”被排除，坯體收縮，氣孔率增多。坯體失重迅速增加，粘土結(jié)晶體結(jié)構遭到破壞，強度降低；

3） 在573℃時，坯體中的β－石英向α－石英晶型轉(zhuǎn)變，并伴有約8%～10%的體積膨脹。如果此階段升溫速率控制不好，比較容易產(chǎn)生裂紋；

4） 形成新的硅酸鹽類及復雜的硅鋁酸鹽相物質(zhì)；

5） 各種不同成分的礦物開始分解，產(chǎn)生游離的CaO及MgO；

6） 由于透晶微粉坯體中，通常情況下坯體表層面料當中含有30%~50%左右的低溫透晶料，這種原料含K或Na的化學成分比較多，相對同一坯體中其它的粉料的溫度要低30～50℃，此原料進到這一溫度區(qū)間時，開始出現(xiàn)較多的液相；

7） 此區(qū)段后期會因石英轉(zhuǎn)換又出現(xiàn)體積膨脹，如果坯體擠壓過密時，會出現(xiàn)裂紋或崩邊角缺陷；

8） 這一區(qū)域坯體前后排間距過小時，也會造成坯體出現(xiàn)前邊或后邊的裂紋現(xiàn)象。

（2） 控制要求及注意事項。

1） 在500～600℃之間應緩慢升溫，以保證石英晶型安全轉(zhuǎn)變而不產(chǎn)生坯裂；

2） 在負壓氧化氣氛中操控，使坯體得以充分氧化分解，嚴禁在正壓狀態(tài)下操作；

3） 此階段常設置了一道擋火墻/板，生產(chǎn)過程中，可根據(jù)所生產(chǎn)產(chǎn)品性能的需求而靈活地升高或降低，原則上入窯坯體含水量較大時，該擋火板需降低些，使之緩慢升溫，避免產(chǎn)生裂紋（如滲花磚類型產(chǎn)品）。如果入窯產(chǎn)品含水率較低（如微粉拋光磚）時，該處的擋火板可以去掉，有利于提高單位時間產(chǎn)量；

4） 此階段的擋火板，可根據(jù)窯內(nèi)溫差的大小及邊裂、面裂等實際情況，調(diào)節(jié)單件陶瓷纖維板的高度；

5） 此階段煙氣中的濕氣或SO2廢氣也較多，對輥棒的腐蝕性也較大，容易結(jié)瘤造成運行中的坯體走偏，而引起局部變形；

6） 此階段的輥棒頭被腐蝕后容易斷裂，引起堵塞事故，需要重點檢查；

7） 這階段坯體會出現(xiàn)膨脹現(xiàn)象，前后排之間必須保持不低于1～2cm的距離，否則會出現(xiàn)擠磚而引起變形或者裂紋現(xiàn)象；

8） 由于目前各企業(yè)都追求單位時間內(nèi)的產(chǎn)能最大化，為減少輥道窯預熱、氧化階段的缺陷，在設計時應盡量升高該區(qū)域窯道的有效空間，這樣既可以保證有足夠量的熱氣對快速運行的坯體進行均勻加溫，同時又可降低煙氣流速，減慢煙氣排出窯外的時間，更大化地提高熱利用率，降低單位產(chǎn)品的能耗量。例如：薩克米寬體窯爐預熱段比較低，引進到中國使用，當產(chǎn)量拉大時就會出現(xiàn)裂紋或者氧化不良現(xiàn)象，經(jīng)過改進可以解決上述缺陷；

9） 坯體在573℃石英晶型轉(zhuǎn)換階段應緩慢升溫，避免晶型轉(zhuǎn)換過快而產(chǎn)生裂紋缺陷；

10） 這一區(qū)域由于是強負壓控制，特別是現(xiàn)在的加長窯爐要求的產(chǎn)量很大，所以窯爐排煙風機的抽力也會相應增大，如果該區(qū)域的斷棒抽出來后未及時更換或堵上保溫棉，很容易吸入冷風而造成坯體裂紋。

11） 這一階段的坯體強度比較低，不能加入“人工造釘”的異形棍棒，否則會引起坯體出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。

（潘雄）

關于硅酸鋯與超白磚的探討

問：韓工，請您核實一下，您在《佛山陶瓷》2010年第9期《專家門診》欄目發(fā)表的文章“對越南某公司拋光磚二次反彈問題的答疑”一文中，硅酸鋯的化學成分氧化鋁有41.36%，氧化鋯才0.57%，而燒失量則達到33.89%。

答：蔡工，很感謝您的指正，在這里也向《佛山陶瓷》讀者致歉，由于疏忽造成氧化鋯和燒失質(zhì)量百分比的對調(diào)，給讀者造成了誤導，在此表示歉意。

問：韓工，越南某公司的硅酸鋯存在一定問題，鋁含量高達41.36%，這是嚴重摻假的硅酸鋯，摻假率高達45%，正常值應該小于1%。針對越南某公司出現(xiàn)的問題，請您談談超白陶瓷磚的出路。

答：謝謝蔡工，發(fā)表于《佛山陶瓷》2010年第9期的文章“對越南某公司拋光磚二次反彈問題的答疑”一文中，硅酸鋯的鋁含量確實是41.36%。針對這樣的問題，我們既痛恨商家發(fā)不義之財?shù)膼盒校矠楣杷徜啽q所導致的“超白磚”之尷尬。

對陶瓷磚增白問題，您和孔海發(fā)高工都做過這方面的深入研究，《佛山陶瓷》2008年第2期孔海發(fā)做了“關于加入石英能否提高拋光磚白度的答疑”；您在《佛山陶瓷》2010年第6期也做了“關于拋光磚用超白水洗泥問題的探討”。針對硅酸鋯“出軌”問題，其實有兩個緣由：一是硅酸鋯價格高漲、缺貨；二是硅酸鋯屢屢導致放射性指數(shù)超標，尤其是內(nèi)放射指數(shù)。

硅酸鋯作為一種陶瓷增白劑，并非不可替代。“超白磚”增白的途徑其實很多，分析起來大概有以下幾種：

（1） 降低鐵、鈦含量。影響拋光磚白度最主要的因素是原料中的氧化鐵和二氧化鈦的含量，特別是氧化鐵的含量。生產(chǎn)拋光磚的原料主要分為兩部分，一是包括長石和高溫砂在內(nèi)的占80%左右的非塑性原料，另一就是占20%左右的具有塑性的粘土類原料。包括長石在內(nèi)的非塑性原料中的氧化鐵含量一般可控制在0.2%以內(nèi)，精加工(如水磨)的非塑性原料甚至可以將氧化鐵含量控制在0.08%以下；而塑性原料由于氧化鐵呈膠體狀態(tài)，它們和粘土膠體交織在一起，靠物理方法很難去除，所以氧化鐵含量一般較高，原礦粘土氧化鐵含量約在1.2%~1.8%，個別甚至在3.0%以上；經(jīng)水洗的粘土氧化鐵含量在1.2%左右；經(jīng)過酸洗精加工后的超白球土，氧化鐵含量才會控制在0.8%以內(nèi)。氧化鐵含量小于0.5%的球土屬于超白球土，電爐燒成白度可能大于90°。除了選擇超白球土外，選擇高塑性粘土原料和高效增塑劑也是控制鐵、鈦含量的關鍵。此外，少用鐵含量高的原料也是降低鐵、鈦含量的好途徑。有些公司利用塑性更高、鐵含量更低的鈉基膨潤土替代鐵含量高、塑性低的球土，也取得了較好的成效。

（2） 改變鐵、鈦價態(tài)。高價的鐵氧化物比低價的鐵氧化物對陶瓷坯體白度的影響更大；而鈦剛好相反，低價態(tài)呈黃色，高價的鈦呈白色，如何使陶瓷體泛青和泛陰，避免泛紅和泛黃，既要從配方角度，也要從窯爐燒成制度角度，通過改變鐵、鈦的價態(tài)來提高陶瓷坯體的白度。在950~1120℃，保證充分氧化分解；在1120~1220℃，減少空氣中的氧含量，使燃燒氣氛略呈還原態(tài)，使高價鐵轉(zhuǎn)化為低價鐵，再通過保溫使得這些氧化物與硅酸鹽形成的結(jié)合體穩(wěn)定存在，是解決高鐵陶瓷體白度的必要途徑。而針對低鐵、高鈦陶瓷坯體，卻要在1120~1220℃增加空氣中的氧含量，使燃燒氣氛略呈氧化態(tài)，使得高價鈦穩(wěn)定不變，再通過保溫使得這些氧化物與硅酸鹽形成穩(wěn)定的結(jié)合體，是提高高鈦陶瓷坯體白度的根本途徑。

（3） 改變有色氧化物的晶體形態(tài)。不是所有高價鐵都影響陶瓷坯體的白度，F(xiàn)e³⁺在硅酸鹽玻璃相中以[FeO₄]四面體存在，有著較強的著色能力；而在磷酸鹽玻璃相中，則成[FeO₆]八面體，幾乎不著色。引入一定量的滑石，由于滑石中的Mg²⁺離子半徑為0.78A，能與Fe²⁺(0.82A)形成（MgFeO₂]）固溶體，能與TiO₂]形成（MgTiO₃]）固溶體，實際上也是改變了鐵在玻璃相中的晶體形態(tài)。除此之外，鐵鈦與鋅、鋇、鈰、鋰、鋯、錫、銻、砷等氧化物都能形成新的固溶體，改變了鐵在玻璃相中的晶體形態(tài)，可達到增白的目的。

也就是說，并非硅酸鋯是唯一的增白劑和最佳的增白劑，大家都知道天然的硅酸鋯由于伴生輻射元素鈧、鈾等氧化物，導致使用硅酸鋯的陶瓷產(chǎn)品出現(xiàn)放射性。如果換用新的增白劑如氧化鋅、碳酸鋰、氧化鈰、碳酸鋇、氧化銻、氧化砷也是可行的，但前提是要重新調(diào)整配方結(jié)構。在《佛山陶瓷》2008年第2期《專家門診》中，孔海發(fā)做了“關于加入石英能否提高拋光磚白度”的答疑，孔工告誡在傳統(tǒng)配方中加入石英并不能提高坯體白度，反而殘余石英晶體還會對燒成急冷造成不必要的麻煩。但是在選用新的增白劑如氧化鋅、碳酸鋰、鋰輝石時，由于鋅、鋰的固溶能力更強，加入高白石英有利于提高鋰、鋅硅鋁酸鹽固溶體的產(chǎn)生，有利于提高陶瓷體的白度。

（4）改變晶相類別、數(shù)量、大小、形態(tài)和取向光照射在物體上，它的能量分配有三個方面，即：反射、吸收和透射。能量總體是平衡的，也就是說三者的加和值恒定，所以陶瓷體的白度在一定情況下受光澤度、透光度影響，但是針對白色是對七色光的等量吸收，而黑色是對七色光的全部吸收，其它光是對七色光的選擇吸收，因此光的吸收方式更影響陶瓷坯體的白度。光具有波粒二象性，光的吸收、反射和透射與陶瓷體的表面有關，更與陶瓷體的內(nèi)部微觀結(jié)構有關。作為陶瓷體，它是由玻璃相、晶相、氣相及雜質(zhì)構成，相與相界是決定光的能量分配的根本要素，也是決定陶瓷磚白度的最根本原因。

硅酸鋯貴了，可以少用點，怎么少用？其實，其它含鋯原料如鋯英砂、鋯英粉、超細粉等也都具有增白效果，其中低鐵超細粉增白效果優(yōu)于前兩者。如何增白、減量、降本、減輻是一個大課題。

首先，筆者認為對傳統(tǒng)以硅酸鋯為增白劑的方式進行改良是必須的，添加鋁、銥等氧化物制品，使得硅酸鋯在高溫燒制時晶體分叉、晶體變小、數(shù)量增多、形態(tài)和取向等更有利于固溶鐵鈦有色物質(zhì)，所以添加氧化鋁從技術角度講是可行的。

其次，改變配方結(jié)構，打破傳統(tǒng)的長石、石英、高嶺土原料組成結(jié)構形成的玻璃相、莫來石晶相的微觀結(jié)構。莫來石晶相體格粗大，鉀鈉硅鋁玻璃相透光率高，不利于淺色鐵鈦價態(tài)、淺色形態(tài)及淺色晶態(tài)的形成，也不利于提高其他物理性能。如果在莫來石晶相上嫁接鋰輝石、鋇長石、硅鋅礦、鋯英石、硅灰石、透輝石、堇青石晶體，也就是在燒制時，通過固溶、分相、析晶、晶體分叉、晶體變小、晶體數(shù)量增多、晶體形態(tài)改變和晶體取向改變，而達到增白、增韌的目的。顯然這比前者高了一級，起到增白、減量、降本、減輻的作用。

其三，從玻璃相上做文章。乳白玻璃和超白透明玻璃的白度也很高，如何使玻璃相產(chǎn)生分相？如何使玻璃相更澄清、色更正？不外乎有幾點：一是補色，在鐵鈦含量高的陶瓷體中添加微量的氧化鈷，鈷的青藍色與鐵、鈦尖晶石的棕紅色互為補色，可以調(diào)整吸收色譜；二是脫色，如氧化鈰、氧化銻、氧化砷、氧化錫就有脫色作用，可以脫去氧化鐵、鈦的顏色；三是分相，調(diào)整硅鋁比，摻入易分相的物質(zhì)，如氧化鋅、氧化鋇、氧化鎂、氧化鈣、氧化鋰、氧化磷，使得玻璃相分相，光在小液滴相的界面發(fā)生新的能量分配，改變對光的吸收方式，從而達到增白的目的。

（韓復興）

關于陶瓷色料生產(chǎn)用窯爐的選型

問：某陶瓷色料廠家，主要生產(chǎn)釉用色料，目前有6m3梭式窯3條，使用液化石油氣為燃料。近期準備擴大生產(chǎn)規(guī)模并推出坯用色料，請問秦工，目前色料生產(chǎn)主要應用哪幾種窯爐，各自的優(yōu)勢如何？哪種窯爐適合坯用色料的生產(chǎn)？

答：目前，陶瓷色料的主要生產(chǎn)工藝還是固相合成法。陶瓷色料行業(yè)經(jīng)過近幾年的高速發(fā)展，相關的配套設備也已成熟和專業(yè)化，較為成熟的生產(chǎn)色料的窯爐有梭式窯、轉(zhuǎn)窯、推板窯、隧道窯、電窯。

以上幾種窯爐的主要優(yōu)點有：

（1） 梭式窯一次性固定投資較少，生產(chǎn)靈活性高，燒成產(chǎn)品范圍廣，操作簡單，可以根據(jù)生產(chǎn)銷售情況進行合理控制；產(chǎn)品質(zhì)量控制穩(wěn)定，所生產(chǎn)的產(chǎn)品發(fā)色鮮艷，飽和度也較好，外觀顏色也好于其他窯爐，單條窯爐的日產(chǎn)量在2t左右。

（2） 轉(zhuǎn)窯主要用于坯用色料的生產(chǎn)，產(chǎn)量控制靈活，可以通過控制轉(zhuǎn)速來控制產(chǎn)量，適合進行大量的連續(xù)性生產(chǎn)；溫度控制相對穩(wěn)定，生產(chǎn)過程中不需要使用匣缽，污染和浪費較少，但是只能進行單一色系產(chǎn)品的生產(chǎn)，燒成產(chǎn)品的溫度不宜過高，通常在1150℃以下，日產(chǎn)量在2~6t。

（3） 推板窯可分為隔焰和不隔焰兩種。產(chǎn)量穩(wěn)定適中，燒成氣氛也容易控制。隔焰窯非常適合進行鋯系產(chǎn)品的生產(chǎn)，兩種窯爐都不宜進行高溫色料的生產(chǎn)。明焰窯較之隔焰窯生產(chǎn)溫度可適當提高，通常在1200℃以下，日產(chǎn)量可控制在2~4t。

（4） 隧道窯的一次性固定投資較大，建設周期長于其它幾種窯爐，窯爐控制相對復雜一點，煅燒產(chǎn)品范圍廣、產(chǎn)量大，適合進行大規(guī)模量化生產(chǎn)，單位燒成產(chǎn)品成本低，可進行高低溫產(chǎn)品生產(chǎn)，適合進行單一產(chǎn)品的連續(xù)性大規(guī)模生產(chǎn)，日產(chǎn)量在4~8t。

（5） 電窯產(chǎn)量低，溫度和氣氛控制精確，適合進行精益化生產(chǎn)，對燒成溫度和產(chǎn)品有限制，不宜生產(chǎn)煙氣較大的產(chǎn)品。

轉(zhuǎn)窯和隧道窯在生產(chǎn)坯體色料方面的優(yōu)勢較為明顯，窯爐種類的選擇需要根據(jù)貴廠的經(jīng)濟實力和銷售情況來決定。如果只是進行單一品種的生產(chǎn)，月產(chǎn)量控制在250t以內(nèi)時，建議投資轉(zhuǎn)窯的生產(chǎn)。轉(zhuǎn)窯適合生產(chǎn)坯用桔黃和黑色兩大系列產(chǎn)品，產(chǎn)量大、污染和浪費少，不需要使用匣缽，成本可控制在1500元/t。其次，設備操作簡單，只需要2~3個工人就可以進行窯爐生產(chǎn)和后期加工。

如果需要擴大生產(chǎn)規(guī)模或進行其他色料的生產(chǎn)，建議投資隧道窯。隧道窯的月產(chǎn)量可以到達400t左右，燒成溫度范圍廣，可保證產(chǎn)品的品質(zhì)穩(wěn)定。但只有進行大規(guī)模連續(xù)性量化生產(chǎn)時才能體現(xiàn)出隧道窯的成本優(yōu)勢。

（秦 威）