可替代粘土的增強(qiáng)劑在建筑陶瓷生產(chǎn)中的應(yīng)用

曾憲達(dá)

(佛山市嘉博陶瓷原料有限公司 廣東 佛山 528031)

粘土是建筑陶瓷生產(chǎn)中的主要原料之一，除了提供建筑陶瓷需要的成分，更重要的是提供可塑性賦于坯體的成形性能。但粘土?xí)古浞綗Я吭龃螅戎萍s著燒成周期的縮短，同時(shí)又增加了煙氣排放量，給建筑陶瓷的環(huán)保生產(chǎn)帶來了較大的壓力。粘土主要存在于農(nóng)田、魚塘及丘陵低洼地帶，是難以再生的資源，大量的開采對環(huán)境造成了破壞。因此可替代粘土一直是陶瓷人心中的夢想。

嘉博陶瓷原料近十年來專業(yè)研發(fā)及生產(chǎn)銷售陶瓷專用坯體增強(qiáng)劑，于2013年7月研發(fā)出可替代粘土的陶瓷專用增強(qiáng)劑，2013年9月在某建筑陶瓷企業(yè)大生產(chǎn)中成功應(yīng)用，并迅速在十幾家建筑陶瓷企業(yè)得到推廣應(yīng)用，到目前，部分廠家已將粘土的使用量降至5%，個(gè)別生產(chǎn)線已完全替代粘土。可替代粘土的研制成功突破了建筑陶瓷生產(chǎn)中粘土不可替代的瓶頸，為建筑陶瓷生產(chǎn)開啟了新的領(lǐng)域。

從目前眾多廠家生產(chǎn)應(yīng)用的數(shù)據(jù)來看：只要加入0.1%的嘉博陶瓷專用坯體增強(qiáng)劑，就能增加大于0.25 MPa的生坯干燥強(qiáng)度，可替代3%的粘土原料，而且隨著加入量的增加強(qiáng)度累積增加。

1 研究的范圍

在實(shí)際生產(chǎn)中使用增強(qiáng)劑替代粘土?xí)r，配方性能會(huì)相應(yīng)的改變，因此對配方要做相應(yīng)的調(diào)整，如：

1)配方元素結(jié)構(gòu)變化的調(diào)整;

2)配方燒失量減少導(dǎo)致燒成收縮率變化的調(diào)整;

3)配方調(diào)整后對色料呈色能力變化的調(diào)整;

4)配方調(diào)整后引起燒失量的減少對干燥及燒成曲線的調(diào)整;

5)由于調(diào)整帶來的其它各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的配合調(diào)整。

結(jié)合各使用廠家的生產(chǎn)得出如下結(jié)論：初期使用應(yīng)先采用小量的粘土替代方案，初步使用后以0.2%嘉博增強(qiáng)劑替代配方中6%的粘土量為佳，再逐步加大粘土的替代量，以確保生產(chǎn)的穩(wěn)定過渡。

針對初期替代配方中6%的粘土量，筆者將選取某生產(chǎn)廠家以40 t球磨機(jī)入中試超白料配方，球磨噴料，進(jìn)行大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)，記錄各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)，并與試驗(yàn)前生產(chǎn)線上生產(chǎn)的原超白配方的各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，從而分析得出結(jié)論。試驗(yàn)結(jié)果和流程可為產(chǎn)品使用者提供指導(dǎo)性思路，考慮到在粘土替代過程中要做相應(yīng)的調(diào)整，使用者應(yīng)做好充分的思想準(zhǔn)備，準(zhǔn)備好應(yīng)對措施，具體細(xì)節(jié)向我公司咨詢。

2 試驗(yàn)的目的

1)驗(yàn)證引入嘉博固體增強(qiáng)劑替代粘土后能否優(yōu)化配方結(jié)構(gòu)。

2)優(yōu)化后各項(xiàng)數(shù)據(jù)是否有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

3)通過演示中試流程為使用者提供借鑒。

3 試驗(yàn)流程設(shè)計(jì)

試驗(yàn)配方設(shè)計(jì)→試驗(yàn)配方投入40 t料球磨噴粉并陳腐24 h以上→各生產(chǎn)環(huán)節(jié)做好試驗(yàn)準(zhǔn)備工作→試驗(yàn)前做好原配方生產(chǎn)數(shù)據(jù)記錄整理→正式轉(zhuǎn)用試驗(yàn)料大生產(chǎn)并調(diào)試穩(wěn)定→記錄試驗(yàn)料各環(huán)節(jié)生產(chǎn)數(shù)據(jù)→試驗(yàn)料生產(chǎn)完后轉(zhuǎn)回原生產(chǎn)配方料調(diào)試穩(wěn)定后繼續(xù)生產(chǎn)→數(shù)據(jù)整理、對比，并得出試驗(yàn)結(jié)論。

4 試驗(yàn)過程

4.1 試驗(yàn)配方設(shè)計(jì)及新舊配方對比(見表1)

表1 試驗(yàn)配方設(shè)計(jì)及新舊配方對比

4.2 配方具體數(shù)據(jù)調(diào)整(見表2)

表2 配方調(diào)整

注：涉及試驗(yàn)廠家的商業(yè)及配方秘密的關(guān)健部分已進(jìn)行保密(如原料具體名稱等)。重點(diǎn)說明的是：原配方中已加入總量0.1%的其它增強(qiáng)劑類材料，所以本配方中有0.1%嘉博增強(qiáng)劑是等量替代原配方中的其它增強(qiáng)劑類材料，另外0.2%嘉博增強(qiáng)劑實(shí)際替代配方中6%的粘土。

4.3 新舊配方化學(xué)成分對照表(見表3)

表3 試驗(yàn)新舊化學(xué)成分對比(質(zhì)量%)

4.4 各主要工序的工藝參數(shù)(見表4)

表4 主要工序的工藝參數(shù)對比

4.5 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

1)干燥前坯體強(qiáng)度增大了0.03～0.05 MPa,提高了8.3%；干燥后強(qiáng)度增大了0.39 MPa，提高了23.78%，其結(jié)果充分證明嘉博固態(tài)增強(qiáng)劑性能優(yōu)良，在減少了6%塑性泥及不加原有增強(qiáng)類化工的情況下，中試料干燥前后的生坯強(qiáng)度不降反增，能更加確保生產(chǎn)過程中損耗的控制。

2)在配方中，由于用白度高的中高溫料代替了鐵元素含量高的塑性泥，使產(chǎn)品的白度提升了3左右。

3)基礎(chǔ)配方中塑性泥的減少，對色料的呈色更有利，發(fā)色能力和色澤的鮮艷程度有很大的改善。

4)坯體白度增加3.3，可減少硅酸鋯的加入量，大大降低成本。

5)漿料流速為45 s，可控合格。

6)燒成產(chǎn)品尺寸增加3～5 mm，燒成收縮率減少了0.28%，這是由于替代塑性泥后配方燒失量降低了0.45%引起的，這有利于提高窯爐產(chǎn)量及節(jié)約能耗，還可提高單位原料產(chǎn)磚比例。

5 結(jié)論與展望

通過演示某建筑陶瓷廠家在配方中用嘉博陶瓷坯體增強(qiáng)劑替代6%的粘土的試驗(yàn)過程，為將來建筑陶瓷行業(yè)生產(chǎn)取代粘土提供了借鑒作用。在建筑陶瓷配方中減少或不用粘土是建筑陶瓷行業(yè)多年的期望，無論從環(huán)保節(jié)能，還是對于廠家降低生產(chǎn)成本、提升竟?fàn)幜Ψ矫娑际怯幸娴摹Ｍㄟ^應(yīng)用能夠擺脫粘土資源的制約，部分或完全的替代粘土。我公司將進(jìn)一步研究，讓配方中粘土的替代更加便捷，使配方更加完善。