高檔有釉陶瓷磚用球粘土研究

摘 要：控制好原生粘土原礦、次生粘土原礦、三水鋁石原礦可溶性硫酸鹽含量和其它理化指標，通過沉降法提純，按比例混合均勻壓濾可以制得理化指標優異，適用于高檔有釉陶瓷磚的球粘土。三水鋁石理想加入比例為3.0%～12.0%。

關鍵詞：有釉陶瓷磚;粘土;三水鋁石;可溶性硫酸鹽;沉降法

1 前 言

隨著生活水平的提高，人們對各種裝飾材料的要求也越來越高，而這些高質量的裝飾材料與原材料的質量控制也息息相關。市場上的拋光瓷磚制作時在表面留下了較多的凹凸氣孔，這些氣孔容易藏污納垢，使拋光瓷磚的表面很容易滲入污染物，甚至一些茶水倒在上面都回天無力，而高檔有釉陶瓷磚表面氣孔很少，不透水，易清潔，防污染效果遠遠超過拋光磚。原因之一是由于有釉陶瓷磚使用的原料的可溶性硫酸鹽較低，質量較高。球粘土的硫酸鹽基本為硫酸鎂、硫酸鈣、硫酸鋁、硫酸鐵和硫酸錳等，這些硫酸鹽的高溫分解溫度為1073～1473℃，而有釉陶瓷磚的燒成溫度為1000～1250℃。當有釉陶瓷磚表面已經熔融封閉后，這些硫酸鹽仍在分解產生氣體，這些氣體在有釉陶瓷磚內聚集成較大氣泡，部分氣泡沖破熔融的釉面產生大量的氣孔，部分氣泡被封在釉面里，這部分氣泡在表面拋光后也將增加有釉陶瓷磚表面氣孔數量。所以通過嚴格控制原材料的硫酸鹽含量，是獲得高檔的裝飾材料的一種重要方法。

目前市場上的球粘土在制備之前，并沒有控制原料的可溶性硫酸鹽含量，因此生產出的球粘土可溶性硫酸鹽含量較高，從而采用這種高含量硫酸鹽的球粘土無法生產出高檔的有釉陶瓷磚，或者生產出的有釉陶瓷磚產品質量不可靠，有釉陶瓷磚表面的氣孔時少時多，防污染效果時好時壞，這極大地影響了有釉陶瓷磚產品質量。因此需要將球粘土的可溶性硫酸鹽控制在一個適當的范圍，以生產出防污染效果好的高檔有釉陶瓷磚，滿足市場對高檔有釉陶瓷磚的需求。

本文研究高檔有釉陶瓷磚用球粘土，其使用的所有原料包括原生粘土、次生粘土、三水鋁石、稀釋劑、絮凝劑、水，生產前采用GB/T 8158.5規定的方法測試其可溶性硫酸鹽，嚴格控制所選用的原料的可溶性硫酸鹽含量，原生粘土和次生粘土的可溶性硫酸鹽含量低于1200ppm，稀釋劑和絮凝劑的可溶性硫酸鹽含量低于1000ppm，水的可溶性硫酸鹽低于100ppm，三水鋁石的可溶性硫酸鹽含量低于1200ppm。

2 原礦化學成分

原礦化學成分見表1。

3 試 劑

分析純：硅酸鈉、三聚磷酸鈉、碳酸鈉、聚合氯化鋁、氯化鎂、硝酸。

4 樣品制備

4.1 樣品制備

4.1.1 原生粘土原礦提純

將原生粘土投入1#化漿池，按比例依次投入水和稀釋劑，化成干料百分含量為20%～50%漿料，將漿料輸送到1#螺旋除沙機除去較粗的石英沙，接著輸送到1#刮沙機除去較細的石英沙，再輸送到1#振動篩除去樹皮、草根、云母或其它雜質，然后輸送到1#斜池沉降（1～35）h，再抽斜池上層漿料到1#中池，采用1#攪拌機邊攪拌邊加入絮凝劑，使漿料充分絮凝，絮凝后的漿料輸送到1#成品池，得到純原生粘土漿。

4.1.2 次生粘土原礦提純

將次生粘土投入2#化漿池，按比例依次投入水和稀釋劑，化成干料百分含量為25%～8%漿料，將漿料輸送到2#螺旋除沙機除去較粗的石英沙，再輸送到2#刮沙機除去較細的石英沙，再輸送到2#振動篩除去樹皮、草根、云母或其它雜質，然后輸送到2#斜池沉降（1～25）h，再抽斜池上層漿料到2#中池，用2#攪拌機邊攪拌邊加入絮凝劑，使漿料充分絮凝，絮凝后的漿料輸送到2#成品池，得到純次生粘土漿。

4.1.3 三水鋁石原礦提純

將三水鋁石投入3#化漿池，按比例依次投入水和稀釋劑，化成干料百分含量為30%～45%漿料，將漿料輸送到3#螺旋除沙機除去較粗的石英沙，再輸送到3#刮沙機除去較細的石英沙，再輸送到3#振動篩除去樹皮、草根、云母或其它雜質，然后輸送到3#斜池沉降（3～25）h，再抽斜池上層漿料到3#中池，用3#攪拌機邊攪拌邊加入絮凝劑，使漿料充分絮凝，絮凝后的漿料輸送到3#成品池而得到純三水鋁石漿。

4.1.4 按比例配漿壓濾

將純原生粘土漿、純次生粘土漿和純三水鋁石漿按表2比例輸送到4#成品池，用4#攪拌機混合均勻，再采用柱塞泵輸送到壓濾機脫去部分水，形成含水率為25.7%～33.5%的球粘土產品。

5 結果和討論

（1）各試驗結果見表3。

（2）試驗球粘土樣品的可溶性硫酸鹽為（89～198）ppm，數值處于很低水平。

（3）試驗球粘土樣品的放射性指數合格。

（4）試驗球粘土樣品的干燥抗折強度、白度、Al2O3、Fe2O3等理化指標優異，系列產品可以滿足不同有釉陶瓷磚使用要求。

（5）機理討論：研究發現，原生粘土一般質地較純，氧化鐵、氧化鈦、氧化錳等含量低，燒后白度高，耐火度較高，但往往含有母巖雜質，顆粒較粗，懸浮性較差，保濕性較差，可塑性較低，干燥抗折強度較低;次生粘土具有顆粒細小、懸浮性較好、保濕性較好、可塑性較高、干燥抗折強度較高等優點，但雜質較多，氧化鐵、氧化鈦、氧化錳等含量較高，燒后白度較低;三水鋁石的晶體極細小，晶體聚集在一起成結核狀、豆狀或土狀。三水鋁石具有顆粒細小、可塑性高、懸浮性好、保濕性好等優點，但干燥收縮大、燒成收縮大、干燥強度低;加入稀釋劑能使原生粘土、次生粘土和三水鋁石充分分散在水介質中，形成良好的泥漿系統，使泥漿具有良好的輸送性，同時也容易去除雜質;加入絮凝劑能使原生粘土、次生粘土和三水鋁石凝聚，形成良好穩定、不分層的泥漿，也有利于提高后續泥漿的壓濾效率。通過上述各個組分的協同作用，合理搭配，取長補短，并通過將各組分的可溶性硫酸鹽控制在一定范圍，從而獲得具有優異的懸浮性、合適的保濕性、良好的可塑性和較高的干燥抗折強度的球粘土。

本研究通過檢測，嚴格控制原料的可溶性硫酸鹽含量，選取較低可溶性硫酸鹽原料投入生產，并在生產時控制漿料的濃度，使壓濾時部分可溶性硫酸鹽隨著脫掉的水排走。通過這些措施，可以極大地降低球粘土產品的可溶性硫酸鹽，為生產高檔有釉陶瓷磚提供了良好的原料，很好地保障了高檔有釉陶瓷磚的質量。

本次試驗顯示，三水鋁石加入量超過12%的球粘土的粘度較大，這種球粘土的分散性稍差，三水鋁石理想加入量為3%～12%。

6 結論

控制好原生粘土原礦、次生粘土原礦、三水鋁石原礦可溶性硫酸鹽含量和其它理化指標，通過沉降法提純，按比例混合均勻壓濾可以制得可溶性硫酸鹽含量很低、理化指標優異，適用于高檔有釉陶瓷磚的球粘土。三水鋁石加入量超過12%的球粘土的粘度較大，這種球粘土的分散性稍差，三水鋁石理想加入量為3%～12%。

參考文獻

[1] 謝汝忠，一種作為高檔有釉陶瓷磚原料的球粘土及其生產方法，國家知識產權局，http：//pss-system.cnipa.gov.cn/sipopublicsearch/patentsearch/showViewList-jumpToView.shtml