提高陶瓷原料白度的工藝措施

摘 要：陶瓷礦產(chǎn)資源是不可再生資源，如何將劣質(zhì)原料作為一種新資源進(jìn)行開發(fā)利用，提高資源綜合利用率，變廢為寶，是陶瓷行業(yè)的發(fā)展趨勢。本文通過一系列的原料處理、工藝處理、配方調(diào)整、燒成氣氛控制等方面的措施，大大提高了產(chǎn)品的白度。

關(guān)鍵詞：劣質(zhì)原料；制備；陶瓷產(chǎn)品；白度

1 前 言

陶瓷業(yè)的不斷發(fā)展，對瓷土的需求量與日俱增。由于長期以來大量開采使用瓷土，導(dǎo)致高品位優(yōu)質(zhì)原料日漸枯竭。陶瓷礦產(chǎn)資源是不可再生資源，如何將劣質(zhì)原料作為一種新資源進(jìn)行開發(fā)利用，提高資源綜合利用率，變廢為寶，是陶瓷行業(yè)的發(fā)展趨勢。

隨著人們生活水平的提高和環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，以環(huán)保、節(jié)能為基礎(chǔ)的日用陶瓷以及產(chǎn)品對環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，成為日用陶瓷未來發(fā)展的趨向。本文的主要目的是利用劣質(zhì)原料，生產(chǎn)高白度的日用陶瓷制品。

2 提高陶瓷制品白度的方法

當(dāng)原料的質(zhì)量較差時(shí)，生產(chǎn)出來的陶瓷白度相對較低。因此，可以采用物理、化學(xué)、工藝處理等方法，來提高陶瓷制品的白度。但由于生產(chǎn)場地的限制，無法使用化學(xué)方法進(jìn)行提純。因此，本文主要采用物理、工藝處理兩種方法來處理劣質(zhì)原料，以達(dá)到提高陶瓷白度的目的，其具體內(nèi)容如下。

2.1 原料預(yù)處理提高白度

2.1.1原料的揀選

無論硬質(zhì)原料，還是軟質(zhì)原料，進(jìn)廠后均需按照原料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行揀選，以提高原料的質(zhì)量。

（1） 硬質(zhì)原料（如長石、石英等）需經(jīng)過水洗、錘選，除去含鐵、錳多的雜質(zhì)原料。

（2） 軟質(zhì)原料一般進(jìn)行人工揀選。如把含鐵質(zhì)多的塊狀和外觀特征差異較大的原料，以及樹枝、草根等雜物揀出。外觀特征不易判斷的，可將原料與正常原料放在窯內(nèi)一起煅燒，以此作為直觀的判斷依據(jù)。另外，在揀選的同時(shí)需進(jìn)行翻料，使原料混合均勻。

2.1.2原料的粉碎

塊狀軟質(zhì)原料粗碎至能機(jī)碎，或進(jìn)入球磨細(xì)碎即可。硬質(zhì)原料經(jīng)顎式破碎機(jī)粗碎至3~5cm，再經(jīng)輪碾機(jī)細(xì)碎至2~3mm，干法除鐵兩次后，進(jìn)行球磨細(xì)碎至符合工藝要求。

2.1.3原料的淘洗

劣質(zhì)原料機(jī)碎一定時(shí)間后，置于攪拌池中淘洗，粗顆粒原料（如石英砂等）和比重較大的含鐵質(zhì)礦物會(huì)沉積于攪拌池底。懸浮液由攪拌池流入粗砂沉淀池，粗粒雜質(zhì)在粗砂沉淀池中沉淀下來。然后進(jìn)入除砂溝，經(jīng)過一定時(shí)間的流動(dòng)，懸浮液中的較細(xì)粒雜質(zhì)在除砂溝中沉淀下來，而相對密度小的有用泥漿流至泥漿沉淀池。懸浮液由攪拌池流入除砂溝的過程需過篩，以除去木屑、雜草等雜質(zhì)。泥漿沉淀池的漿料為配制坯料用漿，配料前需經(jīng)除鐵器除鐵。

2.2 配方的確定、優(yōu)化提高白度

坯料配方中合理地配入熔劑性原料、石英、高嶺土，以及一定量的滑石和磷酸鹽，可以達(dá)到提高產(chǎn)品白度的目的。

（1） 坯料配方中引入少量的滑石（3MgO·4SiO2·H2O）。因?yàn)榛泻蠱g2+，能與Fe2+生成一種固熔體（Mg·FeO）。如含有TiO2，則生成MgO·TiO2，即Fe2+和TiO2被沉淀下來，可減弱鐵、鈦對產(chǎn)品發(fā)色的不良影響；同時(shí)，滑石引入Mg2+具有乳濁作用，也有利于提高白度。

（2） 坯料配方中加入一定量的磷酸鹽。因?yàn)樵诠杷猁}玻璃相中，坯料中含少量的Fe2+會(huì)使坯體呈青色。特別是Fe2＋在硅酸鹽玻璃中以[FeO4]的四面體的結(jié)構(gòu)團(tuán)存在時(shí)，成為顯黃色的強(qiáng)著色劑。而在磷酸鹽玻璃中，它以[FeO8]八面體的結(jié)構(gòu)團(tuán)存在時(shí)，幾乎沒有著色能力，所以在含有Fe2O3、TiO2較高的坯料中加入一定量的磷酸鹽可以提高產(chǎn)品的白度。

2.3 工藝流程及工藝參數(shù)對白度的影響

2.3.1原料的制備工藝流程

劣質(zhì)原料需經(jīng)過以下的工藝流程，才能獲得優(yōu)質(zhì)的泥料成品，其工藝流程如圖1所示。

由圖1可知，不管是硬質(zhì)原料，還是軟質(zhì)原料，都要經(jīng)過除鐵、過篩等過程，此目的是減少雜質(zhì)對產(chǎn)品呈色的影響。如果除鐵不干凈，將會(huì)嚴(yán)重影響到產(chǎn)品的白度。

2.3.2工藝參數(shù)

要想獲得優(yōu)質(zhì)的泥料，需滿足以下幾項(xiàng)工藝參數(shù)：

（1） 過篩次數(shù)。坯料泥漿在榨泥前需分別過120目、180目、200目等多層振動(dòng)篩，除去鐵、錳等雜質(zhì)。

泥漿多層過篩的目的是為了除去漿料中的粗顆粒。減少鐵雜質(zhì)的擴(kuò)大，或因有機(jī)物多的坯料碳素物過多，氧化不完全而成為黑點(diǎn)。

（2） 除鐵次數(shù)。泥漿需采用高強(qiáng)除鐵器進(jìn)行除鐵（至少3次），除去漿料中的鐵、錳等雜質(zhì)。

（3） 細(xì)度。泥漿過萬孔篩篩余為0.1％~0.3％之間（300目標(biāo)準(zhǔn)篩）。

（4） 陳腐與練泥。塑性原料應(yīng)加強(qiáng)陳腐與真空練泥，注漿料需進(jìn)行陳腐，并進(jìn)行慢速攪拌或真空脫氣，其目的是減少泥漿中的氣體。

2.4 燒成工藝控制對瓷器白度、透明度的影響

坯料制備過程中雖然經(jīng)過了多次過篩、除鐵，但發(fā)黃色的Fe3+很難除盡。粘土中含鐵礦物有針鐵礦（HFeO2）、赤鐵礦（Fe2O3）、水針鐵礦（HFeO2·nH2O）、黃鐵礦（FeS2）、菱鐵礦（FeCO3）等。其呈現(xiàn)方式多種多樣，可呈結(jié)核狀、浸染狀、網(wǎng)絡(luò)狀分布于粘土中。結(jié)核狀鐵質(zhì)可用淘洗等方法除去，分選度大的鐵雜質(zhì)則可采用電磁選機(jī)除鐵。但含鐵礦物除之不盡，只能把坯料中的鐵質(zhì)減少到最低量，而大多數(shù)殘留的含鐵礦物，在坯料制備過程中氧化后往往生成氫氧化鐵或含水氧化鐵礦物（褐鐵礦），再經(jīng)干燥成赤鐵礦（Fe2O3），因此應(yīng)采用還原焰燒成。坯體煅燒時(shí)通過氧化-還原的作用，把Fe2O3還原成FeO，還原氣氛中的一氧化碳把Fe2O3逐漸還原成FeO，產(chǎn)品由泛黃向泛青轉(zhuǎn)變，從而提高產(chǎn)品白度。

產(chǎn)品采用液化氣還原氣氛燒成，氧化分解階段要保證足夠的氧化氣氛，升溫不宜過快，氧化溫度不宜過低，在進(jìn)入還原氣氛之前，一般使制品的溫度在950~1000℃范圍，在強(qiáng)氧化氣氛下適當(dāng)保溫一段時(shí)間，可以使碳素和有機(jī)物充分氧化完全，有利于瓷器白度的提高。進(jìn)入還原階段，還原氣氛不宜過濃，以免產(chǎn)生過多的沉碳。燒成時(shí)適當(dāng)提高燒成溫度和延長保溫時(shí)間，減少瓷坯中的氣孔、增加瓷坯的玻璃相，有利于提高瓷器的白度。

3 結(jié) 論

本文通過一系列的原料處理、工藝處理、配方調(diào)整、燒成氣氛控制等方面措施，來解決產(chǎn)品的白度問題。如何使用劣質(zhì)原料來獲得高白度的產(chǎn)品，是本文的關(guān)鍵所在。實(shí)踐證明：影響產(chǎn)品白度的最主要因素是鐵、錳等雜質(zhì)，因此，控制好每個(gè)過程中鐵、錳等雜質(zhì)，可有效提高產(chǎn)品的白度。

參考文獻(xiàn)

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