一種超白低溫發(fā)泡陶瓷的實驗研究

摘 要：鑒于眾多發(fā)泡陶瓷廠家生產(chǎn)成本高的行業(yè)狀況，利用建筑玻璃本身低溫的性能，把玻璃廢料當(dāng)主要原料，將燒成溫度直接降低到850℃左右，對比常規(guī)燒成溫度直接降低逾300℃，節(jié)能減排效果顯著，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，為發(fā)泡陶瓷行業(yè)推廣打開一扇窗。

關(guān)鍵詞：超白；低溫；發(fā)泡陶瓷；節(jié)能降耗

1前言

發(fā)泡陶瓷在燒成過程中，因原材料和配方組成的不同，燒成溫度不盡相同。池躍章[1]等以拋光渣、珍珠巖為主原料制備發(fā)泡陶瓷，燒成溫度為1165～1175℃。馬龍[2]等利用赤坭、粉煤灰為主原料制備發(fā)泡陶瓷，實驗最高燒成溫度為1120℃。彭團(tuán)兒[3]等人的研究認(rèn)為固廢綜合利用制備發(fā)泡陶瓷，燒成溫度一般為1150～1200℃。羅淑芬等人的研究[4]，低溫快燒發(fā)泡陶瓷保溫板最佳燒成溫度為1160℃及燒成時間為50min ，并陳述“據(jù)熱平衡計算，若燒成溫度降低100℃，則單位產(chǎn)品熱耗可降低10%以上；燒成時間縮短10%，則產(chǎn)量增加10%，熱耗降低4%。”而熊燦光[5]等的研究，表明輥道窯天然氣發(fā)泡陶瓷單位能耗約120m3/m3，三層隧道窯天然氣發(fā)泡陶瓷單位能耗約85～100m3/m3。如果綜合輥道窯和隧道窯能耗平均能耗100m3/m3，并按照天然氣價格3.50元/立方米計算，則發(fā)泡陶瓷單位能耗為350元/立方米，按照目前市場平均1100元/立方米的原板價格，則占據(jù)31.8%的成本。因此，如何節(jié)能降耗，是發(fā)泡陶瓷的頭等大事。

根據(jù)中華人民共和國建筑工業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JG/T 511-2017《建筑用發(fā)泡陶瓷保溫板》[6]的描述，其原料可以利用工業(yè)固體廢棄物替代礦物原料，而工業(yè)固體廢棄物的定義是，工業(yè)礦山開采或選礦后的尾礦（如鐵礦尾礦、煤矸石、赤坭等）、工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)及加工過程中產(chǎn)生的廢料（如冶煉水渣、粉煤灰、陶瓷廢料、玻璃廢料、污泥等）非金屬固體廢棄物。由此可見，利用玻璃廢料研制的發(fā)泡板，不一定叫作“發(fā)泡玻璃”，也可以是“發(fā)泡陶瓷”。所以鑒于眾多發(fā)泡陶瓷生產(chǎn)廠家齊含成本高的行業(yè)狀況，利用建筑玻璃本身低溫的性能，把玻璃廢料當(dāng)主要原料，將燒成溫度直接降低到850℃左右，對比常規(guī)燒成溫度直接降低逾300℃，節(jié)能減排效果顯著，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，為發(fā)泡陶瓷行業(yè)推廣打開一扇窗。

2實驗過程

2.1樣品制備

實驗原料為普通建筑用窗戶玻璃碎片廢料、鉀長石、珍珠巖原礦、碳酸鈉（天津市眾聯(lián)化學(xué)試劑有限公司）、硅酸鈉（天津市眾聯(lián)化學(xué)試劑有限公司）、粘土、無水碳酸鈣（天津市眾聯(lián)化學(xué)試劑有限公司）。首先把收集的建筑窗戶玻璃碎片清洗表面的灰塵、油漆、水泥殘渣等，烘干打粉過40目篩備用。選取窗戶玻璃碎片的原則是燒成后干凈無雜色。從取樣看出，未做球磨處理的玻璃呈透明無色，球磨處理后因有少量氧化鋁球石研磨粉摻入，燒結(jié)后其顏色改變呈乳白色，表面藍(lán)光白度 60度。有各種小氣孔，但不影響配方結(jié)構(gòu)。

同時，為了試驗配方的穩(wěn)定性，將市購的鉀長石、珍珠巖原礦、粘土等主要原料，均做打粉預(yù)處理備用，細(xì)度為40目以下，化學(xué)成分如表2。

2.2實驗步驟及樣品表征

2.2.1步驟一

先做基礎(chǔ)配方的調(diào)試，驗證高摻量玻璃粉配方結(jié)構(gòu)的發(fā)泡程度。

燒成曲線參照表1，在最高燒成溫度改為950℃下燒成結(jié)果樣品表征：配方103#稍顯溫度高，發(fā)泡孔徑大小不均勻，直徑1.0～5.5mm，比重0.235。從發(fā)泡孔的形狀看沒有壓扁的狀態(tài)，說明其有一定強(qiáng)度，能夠支撐發(fā)泡坯體的形狀。斷面藍(lán)光白度 55度。

2.2.2步驟二

以玻璃粉為主原料，分別加入珍珠巖、硅酸鈉、粘土、碳酸鈣等輔料深化實驗。將所述預(yù)制原料細(xì)粉按比例配置100g，加水30g，在快速球磨機(jī)中球磨5min，過100目篩，微波爐烘干漿料，再打粉、制餅，再置于馬弗爐中燒成。

樣品分析：發(fā)泡良好，表皮圓潤，發(fā)泡孔徑基本均勻，顏色純白，表皮藍(lán)光白度 74度，斷面藍(lán)光白度60度。比重為0.3458，孔徑細(xì)密強(qiáng)度高。美中不足的是圓餅外表皮細(xì)膩微孔，發(fā)泡孔徑小于0.1mm，圓餅中間細(xì)小孔徑約0.1～0.3mm，所以需要進(jìn)一步調(diào)整配方結(jié)構(gòu)，優(yōu)化化學(xué)組成，促進(jìn)內(nèi)外發(fā)泡孔徑一致。

3放大實驗及分析

以玻璃粉為主原料，分別加入珍珠巖、鉀長石、硅酸鈉、粘土、碳酸鈣等輔料深化實驗。將所述預(yù)制原料細(xì)粉按比例配置1000g，加水300g，在快速球磨機(jī)中球磨30min，過100目篩，烘箱內(nèi)100℃烘干漿料約2h，再手工制粉，置于電爐中燒成。

結(jié)果：發(fā)泡均勻，孔徑小于0.1mm，比重0.4575 ，幾乎沒有雜質(zhì)和不均勻氣孔。斷面藍(lán)光白度65度，抗壓強(qiáng)度5.01MPa。

4 結(jié)論

實驗證明，發(fā)泡陶瓷的燒成溫度和燒成速度都是可以優(yōu)化的，不僅僅在于燒成設(shè)備的輥道窯或隧道窯上做改進(jìn)，選用的原料和配方結(jié)構(gòu)也很關(guān)鍵，低溫快燒涉及到整個工藝過程的控制。本實驗坯體白度比較亮眼，達(dá)到50度以上，而且表皮白度比斷面高，可以達(dá)到60度以上，原因是表皮致密度高，斷面的孔隙造成漫反射降低了白度。陶瓷行業(yè)有句俗語“生于原料死于燒成”，說的就是原料的選擇和工藝控制決定了產(chǎn)品的正確走向和健康發(fā)展，而燒成是最后一段工序，一把火的好壞決定了產(chǎn)品的結(jié)局。

參考文獻(xiàn)

[1]池躍章，沈光銀，吳子榮，等.發(fā)泡劑對利用廢渣和尾礦制備發(fā)泡陶瓷的影響[J].新型建筑材料，2008，35（7）：80-82.

[2]馬龍，李國忠，姜蔥蔥.用赤坭生產(chǎn)發(fā)泡陶瓷保溫材料的試樣室初探[J].建筑砌塊與砌塊建筑，2013（1）：45-47.

[3]彭團(tuán)兒，王玉文，郭珍旭，劉廣學(xué)、劉艷華，劉磊.可用于制備發(fā)泡陶瓷的固廢綜合利用現(xiàn)狀及研究進(jìn)展[J]佛山陶瓷，2019增刊：20-28.

[4]羅淑芬，林志江，鄧堅勇，胡麗芳，黃志學(xué).低溫快燒發(fā)泡陶瓷保溫板的性能研究[J]佛山陶瓷，2019增刊：37-39.

[5]熊燦光，王慧，曾令可.燒制發(fā)泡陶瓷用窯爐[J]佛山陶瓷，2019增刊：80-85.

[6]中華人民共和國建筑工業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，JG/T 511-2017《建筑用發(fā)泡陶瓷保溫板》.