關于磚坯強度影響因素的答疑

問：韓工，請問是否磚坯粉料越細強度越高？影響坯體強度的因素有哪些？

答：你好，你問的問題很籠統，傳統的建筑陶瓷坯體成型一般為噴霧粉料半干壓成型，噴霧粉料半干壓具有三個特點：一是粉料顆粒是假顆粒，含有固相（礦物顆粒）、液相（水分）和氣相（空氣）。這些含有水分（一般在3%～12%范圍）和空氣的假顆粒需要具備流動性、壓縮性和穩定性；二是粉料顆粒是由不同性質的礦物及其碎屑以及化學助劑組成，需要滿足濕法球磨、噴霧干燥、半干壓成型、輥道窯燒成及成品物理化學特性等工藝要求。因此，必須滿足可加工性和生產適應性要求；三是粉料顆粒方便運輸、儲存，在簡單儲存時不會因為堆積、環境溫度、濕度變化而發生性質變化；在敞口的運輸條件下，也不會與運輸機械接觸而使得性能發生變化，更不會因為空氣濕度、溫度變化，而發生較大變化。

粉料細度，一般指干重粉料經過水篩法的篩余，它與球磨泥漿細度的差別主要是檢查泥漿過篩、儲存、噴霧干燥，以及粉料運輸過程細度產生的變化。如果用的是煤粉或者水煤漿燃料，這項檢測很有必要。由于你說的粉料“細”不一定指粉料細度，而有可能指粉料顆粒級配中“中粉”（40～60目及60～80目）和“細粉”（80～100目及100目篩下）較多。誠如此，這些細粉就不利于粉料的運輸、儲存和成型。

為了清楚表述，筆者將這些問題解剖為三個問題，一是影響坯體強度的因素有哪些？二是粉料細度對坯體強度有啥影響？三是粉料細粉較多（顆粒級配不合格）對坯體強度有哪些影響？

半干壓成型的坯體，其強度與粉料性質和成型制度有關，而粉料性質與配方組成、泥漿性質及粉料表觀性質有關，至于成型制度就涉及到布料方式，模具設計及成型壓力制度，這是一個系統工程。如果用魚骨圖因果分析法，圍繞半干壓成型坯體強度主干就會有很多分支。

（1） 原料及配方分支

陶瓷坯體配方一般由瘠性原料和塑性原料組成，瘠性原料和塑性原料主要是根據原料狀態及膠結物含量來區分，譬如這些原料可以根據狀態分為泥狀、土狀、砂狀和石狀，一般土狀和泥狀原料塑性較好，具體塑性高低可以用含砂率和塑性指數來衡量。含有膠結物和微孔的砂狀、石狀原料經過加工成一定細度也具有塑性和假塑性（觸變性），譬如：高嶺石、葉臘石、伊利石加工成一定細度具有塑性和假塑性，如：酸性珍珠巖、酸性凝灰巖、鈣長石、滑石等加工成一定細度就具備假塑性。此外，影響塑性性能的還有原料中含有的木質素、腐殖素、木質酸、腐殖酸、硅鋁鈣鎂水化物質以及人工添加的助劑（減水劑、增強劑、助磨劑等）。

一般來講在設備工藝參數不變情況下，塑性原料和假塑性原料使用量較多會提高半干壓成型生坯的強度，但是假塑性原料在水揮發掉以后，顆粒會從枝狀、針狀恢復成球狀，干燥強度會下降。有些增強劑一般不會提高生坯強度，當水分揮發掉以后，這些高分子顆粒會形成膠結物，會顯著提高干燥強度。在陶瓷磚生產過程中，生坯強度和干燥強度都需要考慮，所以強度性能也是配方成功與否的重要指標之一。

（2） 原料加工分支

陶瓷原料按配方組份計量后，需要加工成均勻、穩定和滿足一定工藝要求的泥漿，這個工藝要求就有泥漿的細度，它是濕法球磨的最關鍵指標。除此之外，還需要檢測泥漿的水分、比重、流速（涂四黏度）、觸變性、塑性以及打餅試壓干燥試燒等性能指標。一般情況下，在水分穩定情況下，細度指標會影響流速、觸變性、塑性、打餅試壓強度和試樣燒結性能。也就是說細度越細，在其他技術指標不變情況下，坯體強度會有所提高。微觀分析和進一步的顆粒技術器檢測粒度分布檢測分析還可以證明：粒徑越小的顆粒表面越不光滑，顆粒與顆粒之間的嚙合力越強，粒徑分布越集中的顆粒其堆積密度越大，也就是說細度指標并不能完全說明細度與流速、觸變性、塑性等指標的關系。而粒徑分布與原料粒度、材料硬度、球石配比、助磨劑等有關系，這又是一個系統工程和課題，在此不多贅述。

（3） 噴霧造粉分支

噴霧造粉就是將泥漿用壓力霧化噴霧器分散成霧滴，并用熱空氣與霧滴直接接觸的方式而獲得粉粒狀產品的一種干燥過程。這種干燥方式獲得的顆粒是含有一定水分的空心假顆粒，為了提高粉料的顆粒堆積密度和粉料的流動性，需要控制粒度，也需要將粉料粒度控制在一定范圍內且顆粒粒度分散性較小，為了檢測粉料粒度及分布范圍，就有必要檢測粉料的水分和粉料的顆粒級配。細粉多，有三個缺點：一是細粉水分易揮發，易產生靜電、堆積越容易滑塌，堆積密度越低，粉料流動性越差，越不利于粉料的運輸、填充、流動，水分以及氣體也不容易對流。所以假如上述提的是粉料的假顆粒粒徑越細或者細粉越多，并不能提高坯體的強度，反而會產生成型缺陷和降低坯體強度。

（4） 粉料陳腐儲存分支

粉料陳腐是保證粉料穩定的關鍵工藝之一，陳腐可以保證水分對流，從而消除由于生產波動造成的水分波動，為了保證顆粒級配的相對穩定，一般還要采用二級陳腐和二級混料工藝，將陳腐好的同配方不同料倉粉料調配后進入二級料倉再次陳腐，陳腐后再參配使用。穩定的粉料是保證成型穩定的前提，也是保證坯體強度和杜絕質量缺陷產生的前提。反過來講，如果出現間歇性或者偶然性坯體強度降低的情況，應該是粉料質量不穩定所造成的，其中，陳腐和級配調配工藝執行不徹底也是原因之一。

（5） 成型制度分支

成型制度是直接影響坯體質量，保證坯體強度的關鍵。成型制度包括粉料輸送、填充、粉料壓縮、粉料中氣相的排出以及布料車的布料制度、成型加壓及排氣制度、坯體頂出及推出制度等。從布料、（輕壓）壓縮、排氣、（加壓、保壓）壓密、模具慢提起（二次排氣）等一系列工藝制度以及保證布料、填料、輕壓、排氣、重壓、保壓、緩提、頂出、推出等一些裝備設計及控制手段可以保證工藝制度的完成。在成型制度設計時，要考慮粉料的性能和坯體的工藝技術要求，保證質量合格，致密度適中才是關鍵。尤其是針對不同的產品要求，致密度要切實滿足運輸、干燥、裝飾和燒成工藝要求。致密度與坯體強度有一定關系，在配方和其他工藝參數不變情況下，坯體致密度越高，坯體強度越高。

（6） 干燥制度分支

干燥制度是生產中的重要一環，只有保證水分充分合理排出和干燥質量，才能保證干燥強度和后續生產工藝的開展。干燥是傳熱和傳質的過程，設計好干燥制度可以保證快速、高效、高質干燥效果。針對不同的產品和工藝要求，陶瓷坯體的干燥設計有二次干燥、三次干燥和多次干燥。二次干燥一般由干燥窯和燒成窯干燥預熱段完成；三次干燥和多次干燥除了干燥窯和燒成窯外，還在釉線設計有加熱器和余熱干燥風管甚至窯頭儲坯器干燥箱等。一般情況下，生坯強度很低，只有干燥脫水的白坯才具有適當的強度和致密度。不過如果配方使用有具有吸濕能力極強的原料，譬如：膨潤土、沸石、珍珠巖等，吸濕膨脹會大大降低白坯的強度，所以采用多次干燥是可行的。此外這些原料如果吸附水脫去過多，也會使得強度下降，所以保證適當含水率和保證適當工藝階段不吸濕是干燥強度穩定的關鍵。

（韓復興）

咨詢電話：

編輯部：0757-82269827 傳真：0757-82269827

蔡飛虎：0757-82710910 （佛山市玻爾陶瓷科技有限公司）

孔海發：0757-83135108 （0）13702559893

程昭華：18823150088（佛山市佳窯陶業技術有限公司）

http：//www.fsjiayao.cn

潘雄：13927769832（廣東新潤成陶瓷有限公司）

韓復興：18237699507（河南信陽方浩實業有限公司）

秦威：13927270859（佛山市達索陶瓷科技有限公司

【陶瓷添加劑“私人定制”專家】）

溫千鴻：13380225254 E-mail：wenqianhong88@yahoo.com.cn

程春明：13702545772（江西星子嘉陶無機材料有限公司）

彭湘暉：13702937999（佛山市遠大制釉有限公司）

彭基昌：13928557797（佛山市三水盈捷精密機械有限公司）

吳桂周：13902804215（佛山市邁瑞思科技有限公司）