湖南保靖縣紫砂陶成瓷試驗及應用

歐陽小勝 袁勇 江良 饒宗旺 朱俊

（1.景德鎮陶瓷學院，江西景德鎮333001；2.中國輕工業陶瓷研究所，江西景德鎮333000）

0 引言

保靖縣境內紫砂陶土、鎂質瓷泥資源十分豐富，素有“中南陶城”美譽[1]。據保靖縣國土資源局檔案資料顯示，紫砂陶地質儲量達16億噸以上，鎂質瓷泥儲量達1億噸以上，且陶土質量上乘，強度高，耐酸堿性好，是全國著名的“紫砂陶土”之鄉，并已申請紫砂陶地理標志產品保護。紫砂陶土主要特點是三氧化二鐵含量高，氧化鈦的含量低，且含有許多的微量元素，我們可利用其鐵含量較高的特點，生產棕紅色紫砂陶產品。目前，湖南保靖每年生產所用的陶土總量約在4萬噸左右，僅為當地陶土資源總儲量的四萬分之一左右。而紫砂陶是一種精陶，其質地細膩、色澤勻稱、柔和、透氣性強、并含有多種微量元素，因此紫砂陶系列產品具有良好保健作用，廣泛應用于陶瓷制品、茶具、火鍋、電飯煲內膽、保溫瓶內膽以及各類中高檔藝術品。目前國內生產紫砂陶制品的地區只有江蘇宜興和廣東佛山等地，而佛山資源短缺。因此，利用湖南保靖得天獨厚的資源優勢開發紫砂陶制品，其市場前景看好[2]。

1 成瓷試驗

1.1 試驗原料

1.1.1 紫砂陶

紫砂陶，礦物成分為水云母及不等量的高嶺巖、石英、云母屑和鐵。含有氧化鐵、氧化鋁、氧化鎂、氧化鉀、氧化鈉等化學成分，外觀呈暗褐色。其化學分成見表1。從表中可以看出紫砂陶Fe2O3含量達到7.29％，氧化鈦的含量也比較低，根據其含鐵高的特點可以制成棕紅色制品。

1.1.2 鎂質粘土

鎂質粘土中主要礦物是滑石和游離石英，方解石的數量不定，還含有少量的海泡石、伊利石、綠泥石、富鎂蒙脫石等粘土礦物以及磁鐵礦、鈦鐵礦等。其化學成分見表2。從表中可以看出，鎂質粘土主要成分是SiO2、MgO；其中MgO為24.29，SiO2和MgO比重為2.68，超過滑石和海泡石重的比值，可見其中含有游離氧化硅。氧化鐵、氧化鈦等著色氧化物和氧化鉀、氧化鈉的含量也很低[3]。

1.1.3 鋁礬土

表1 紫砂陶的化學全分析Tab.1 Chem ical com position of purple sand clay

表2 鎂質粘土化學全分析Tab.2 Chem ical composition ofmagnesia clay

礬土礦，又名鋁土礦、鋁礬土。其組成成分異常復雜，是多種地質來源極不相同的含水氧化鋁礦石的總稱。鋁土礦一般是化學風化或外生作用形成的，很少有純礦物，總是含有一些雜質礦物，或多或少含有粘土礦物、鐵礦物、鈦礦物及碎屑重礦物等等。礬土在配方中引入可形成堇青石的一種，提高溫度，防止變形。

圖1 試驗工藝流程圖Fig.1 The process of the experiment

表3 試驗主要配方Tab.3 Test formulas

1.1.4 鋰輝石

鋰輝石是一種偉晶巖礦物，產于花崗偉晶巖中，常與水晶、電氣石、綠柱石等伴生，呈棕紅色[4]。在配方中引入鋰輝石，用以降低熱膨脹系數，提高它們的熱穩定性、抗熱震性、尺寸穩定性、耐壓強度和耐腐蝕性能。

1.2 試驗步驟

試驗工藝流程如圖1所示。

豐田的管理模式是PDCA，也叫持續改善。三星幾乎時時處于變革狀態，幾乎隔幾年就有一次大的變革。這些大的、好的企業，都有變革的管理和變革的基因，變革是管理的主要任務。怎樣不斷地淘汰過時的思維與機制，發現環境的變化，引導企業跟著變化走，這也是管理的具體工作。

1.3 坯料配方

坯料配方是本次試驗的關鍵，試驗的主導思想是根據湖南保靖紫砂陶的特點，經過多次試驗最終獲得適合1060℃氧化焰燒成，既能滿足各項工業性能要求，生產出的產品又具有明顯的當地特色，適合于現代市場要求。這給坯料配方工作帶來了極大的難度。首先我們在試驗過程中就遇到了產品膨脹系數比較高，易變形、燒結溫度過低；其次，產品表面不鮮艷，沒有顆粒感。為了解決湖南保靖紫砂陶在成瓷中遇到的難題，我們進行了許多系統的配方試驗，采取各種不同的配方手段，終于達到了初步成果。試驗主要配方如表3所示。

試驗運用了多個配方體系和試驗手段，重點對坯的燒結溫度和膨脹性能兩種因素進行綜合考慮，把湖南保靖陶土鐵鈦含量高、可塑性好、燒成溫度低等特點在配方中充分體現，通過對原料用量、成瓷溫度、膨脹性能等諸多因素進行對比分析，通過鋰輝石形式引入氧化鋰，以提高成品耐熱度；由于紫砂陶燒成溫度過低，因此通過加入高礬土，引入更多的氧化鋁，從而提高坯體燒成溫度；通過不斷調整配方，最后獲得了試驗無明顯變形，顏色棕紅色，色澤艷麗的紫砂陶配方，試驗成熟配方如表4。

2 應用

2.1 紫砂鍋內膽

如今的電飯煲、煲湯鍋具主要有兩種材質：紫砂陶和金屬材質。紫砂內膽與金屬內膽的區別在于：紫砂內膽是采用天然紫砂作為原料，在加熱過程中能發出遠紅外線，有利人體健康。同時，遠紅外線還有活化脂肪酶的作用，紫砂所含的部分微量元素也能夠活躍分解脂肪的酶素，所以紫砂炊具煮出的食物柔美而不膩。紫砂的微孔結構還能使紫砂炊具保鮮食物，令食物“盛暑越宿而不餿”；金屬內膽則沒有以上功效，且很多為了達到不沾效果噴涂了有機涂料，反而有害人體健康[5]。

表4 試驗成熟配方Tab.4 Obtained formula

目前，紫砂煲內膽銷量連年上升，而消費者選擇紫砂陶電飯煲內膽是因其健康、營養、養生等優點。然而經相關部門調查中發現，許多紫砂煲產品的內膽泥料，實際上都是用田土、黃土、黑土等普通陶土，添加鐵紅粉、二氧化錳等化學顏料配制加工而成，并非宣傳的“純正紫砂”。本研究研制的全新紫砂煲內膽不含任何化學顏料，因此市場前景非常大。

紫砂內膽特點：

（2）紫砂內膽經1060℃高溫燒結而成，不含任何對人體有害的物質；

（3）成份穩定，耐酸耐堿，耐高溫，抗腐蝕；

（4）配方中加入了鋰輝石等低膨脹原料，解決了傳統紫砂電飯煲受熱不均、內膽易爆裂缺陷。

2.2 紫砂茶具

紫砂茶具屬陶器茶具的一種。它坯質致密堅硬，取天然泥色，大多為紫砂，亦有紅砂、白砂。在紫砂茶具中，以江蘇宜興的原礦紫砂為上品，原礦紫砂的特殊材質決定了它作為茶具既不奪茶香，泡茶又不容易變味，因而備受愛茶人的追捧。然而江蘇宜興紫砂礦破壞嚴重，宜興市2005年開始實行紫砂礦禁采令，原材料減少，市面上真正紫砂制品減少。經相關部門調查發現，市面上許多紫砂茶具為人工加入“色素”的假冒紫砂茶具，該茶具不具備紫砂茶具特點，而且重金屬溶出量出現異常，嚴重危害身體健康。本試驗生產的紫砂茶具采用的湖南保靖紫砂陶土與江蘇宜興紫砂一樣，具有天然色澤，不需添加色素，也不添加其它有毒害物質，因此產品健康環保，市場前景廣闊。

茶具特點：

（1）經1060℃燒制，產品呈天然暗紫紅色，品味高雅大方。

（2）冷熱急變適應性強，壺內注入沸水，不因溫度突變而脹裂。置于溫火，不易爆裂。

（3）砂具砂質傳熱緩慢，保溫性強，提握撫摸不感炙手。

（4）壺具易吸茶汁，內壁不刷而無異味，壺經久耐用。

3 結論

（1）湖南保靖紫砂陶經過合適的配比，在1060℃氧化焰燒制成陶，坯料中紫砂陶加上當地鎂質粘土使用率達到80％，可大大降低原料成本，發揮當地資源優勢，形成特色產品；其化學配方為：湖南保靖紫砂陶60～70％，鎂質粘土10～20％，礬土10～20％，鋰輝石10～20％。

（2）在配方中引入適量的鎂質粘土和釩土，可有效的提高產品的溫度穩定性能，引入一定的鋰輝石可以降低其膨脹系數，降低變形。

（3）產品吸水率較高，耐熱性能好，能生產各種器皿的產品，產品的各項指標達到陶器產品的國家標準。

（4）為了使產品更具有變化多樣性，在成型工藝中采用了注漿、滾壓、塑壓等幾種成型方式，可生產多種異型產品，產品造型新穎、美觀；工藝流程、工藝參數合理，能夠適應批量生產。

1彭書鳳，向洪光.保靖紫砂陶越來越牛.湖南：團結報，2009

2姚建江，董道平.搶抓機遇-實現新跨越.湖南：中國民族，2002

3李家駒，繆松蘭等.陶瓷工藝學.北京：中國輕工業出版社，2008

4胡志強.無機材料科學基礎.北京：化學工業出版社，2005

5王小龍，高麗君.紫砂朱泥的初步研發.中國陶瓷工業，2009，（6）