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江西華杰泰礦纖科技有限公司
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摘要 用江西上高硅灰石代替釉料中部分方解石和石英，試制出中溫生料釉和低溫熔塊釉，為建筑釉面磚低溫快燒新工藝技術(shù)提供了試驗(yàn)依據(jù)。
引言 近20年來(lái)，我國(guó)各地的許多家陶瓷企業(yè)采用硅灰石生產(chǎn)建筑釉面磚，取得許多成功的經(jīng)驗(yàn)，改進(jìn)了生產(chǎn)工藝，降低了生產(chǎn)成本，節(jié)能省時(shí)，大大提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，形成了符合當(dāng)前節(jié)能減排要求的陶瓷低溫快燒工藝技術(shù)。但是在中溫生釉料、低溫熔塊釉代替價(jià)格昂貴的高溫釉方面的研究卻非常欠缺。我們課題組在硅灰石質(zhì)建筑釉面磚坯的研制上，已取得一定的實(shí)用數(shù)據(jù)（燒成溫度1170±10℃，燒成周期2h），如果采用長(zhǎng)石、氧化鋅、方解石、螢石作為主要熔劑配置生釉料，與生釉面磚坯相匹配，最低燒成溫度為1180℃，但針孔較多，膨脹系數(shù)較大，難以與坯體相適應(yīng)。為了解決這些問(wèn)題，我們采用江西上高華杰泰硅灰石代替釉料中部分方解石和石英，試制中溫生釉料和低溫熔塊釉，產(chǎn)品釉面光澤好、白度好、放射性低，耐酸耐堿性強(qiáng)，可較好地用于建筑釉面磚的生產(chǎn)，為低溫快燒新工藝技術(shù)提供了試驗(yàn)依據(jù)。
01 硅灰石的陶瓷工藝特點(diǎn)
硅灰石的陶瓷工藝特點(diǎn)主要有以下幾個(gè)方面： （1）硅灰石在建筑衛(wèi)生陶瓷的坯釉料中，具有明顯的熔劑作用，適量使用可以大大降低坯釉體的燒成溫度和縮短燒成時(shí)間。 （2）由于硅灰石，受熱膨脹率低、呈線形膨脹且變化均勻，因此在1200℃之前不會(huì)發(fā)生明顯的吸熱或放熱效應(yīng)，也不會(huì)發(fā)生相變，因此非常適宜于燒成工藝，并且能夠明顯縮短燒成周期，具有明顯的節(jié)能效果。 （3）硅灰石不含結(jié)晶水和碳酸鹽，燒成過(guò)程中不分解產(chǎn)生氣體，既可降低產(chǎn)品的燒成收縮，避免產(chǎn)品的變形和開(kāi)裂，又可減少釉面針孔的產(chǎn)生，提高釉面質(zhì)量。 （4）硅灰石由于其節(jié)能、低溫?zé)?、省時(shí)和產(chǎn)品理化性能的改善等優(yōu)點(diǎn)形成的綜合效應(yīng)，可以促進(jìn)陶瓷生產(chǎn)工藝、窯爐結(jié)構(gòu)和操作方法的改進(jìn)。實(shí)踐證明采用硅灰石原料的坯體配方縮短了燒成時(shí)間，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝，節(jié)約了能源，降低了生產(chǎn)產(chǎn)品的成本，提高了產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)然，天然硅灰石必須經(jīng)過(guò)科學(xué)合理的工藝配方，使其發(fā)揮最大的優(yōu)越性能。否則也會(huì)出現(xiàn)許多麻煩。 例如由于硅灰石屬于低溫礦物原料，高溫?zé)蓵r(shí)的相轉(zhuǎn)變點(diǎn)在1120℃左右，硅灰石質(zhì)坯體燒成溫度超過(guò)1100℃時(shí)，容易發(fā)生變形，因此其燒成溫度范圍較窄；硅灰石的膨脹系數(shù)較低，若用量過(guò)大時(shí)，其坯體難以與釉料結(jié)合；再者，由于硅灰石呈現(xiàn)針形晶體狀，難以粉碎磨細(xì)，因此球磨粉碎時(shí)間較長(zhǎng)。不過(guò)這些并非是不能解決的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)陶瓷工藝科技實(shí)驗(yàn)與改進(jìn)，完全可以找到更好的科學(xué)配方。
02 原料的確定
選用上高硅灰石、龍巖高嶺土、江西貴溪上祝瓷石、鋯英砂、方解石、粉石英、滑石粉、氧化鋅、熒石粉、硼砂等為原料。 江西上高硅灰石：上高硅灰石為高硅低鐵品位穩(wěn)定的硅灰石，儲(chǔ)量達(dá)1200萬(wàn)噸，屬大型硅灰石礦床。已建礦開(kāi)采生產(chǎn)，經(jīng)礦物鑒定，含有少量方解石和白云石。試樣碎至100目后在雙目鏡下選出單礦物，其化學(xué)成分見(jiàn)表1。 福建龍巖高嶺：龍巖高嶺為蝕變風(fēng)化殘積型高嶺土，品位穩(wěn)定，儲(chǔ)量高達(dá)5294萬(wàn)噸，超大型礦床，已建礦生產(chǎn)，試驗(yàn)中采用精礦。其主要礦物為多水高嶺，含有極少量石英和云母類礦物，其化學(xué)成分見(jiàn)表1。 江西貴溪縣上祝瓷石：上祝瓷土礦為K石、石英斑巖型瓷石礦，品位穩(wěn)位，儲(chǔ)量在2843萬(wàn)噸，屬超大型瓷石礦床，已建礦開(kāi)采生產(chǎn)，主要礦物是石英、絹云母、伊利石，含有少量高嶺石。 2.1 工藝過(guò)程的選定 原料→配料→球磨→過(guò)篩→施釉→釉燒→檢驗(yàn)
03 中溫生釉料
3.1 中溫生料釉研制 釉料配方設(shè)計(jì)：硅灰石質(zhì)坯體素?zé)郎囟葹?170±10℃，釉燒溫度低于素?zé)郎囟取?/p> 原料選擇：上高硅灰石、鋯英石、龍巖高嶺土、上祝瓷石、滑石、氧化鋅粉、石英粉和螢石份，各種原料化學(xué)成分見(jiàn)表1。 硅灰石做中溫助熔劑，可降低燒成溫度和釉的膨脹系數(shù)，提高釉面的光澤等。 釉料配方的確定：以1#（不含硅灰石）配方為基礎(chǔ)，用江西上高硅灰石代替方解石和部分石英得出2，再調(diào)整得出3,4，各硅灰石配方組成見(jiàn)表3。 物理性能：白度為85，折射率1.56，耐酸堿為AAA，150~19±5℃熱交換三次不裂。 從試驗(yàn)（見(jiàn)表4）可知，3*釉料配方使用坯體的溫度和膨脹系數(shù)，色白而不艷，色澤柔和淡雅，內(nèi)外墻裝飾效果均好。而硅灰石含量>20%時(shí)，釉面白度下降。 釉的組成：見(jiàn)表5工藝參數(shù)，以3釉為例，投料過(guò)200目篩，球磨1.5h，磨至500目篩余0.05%，燒成周期2.0h。 3.2 中溫生料釉燒成過(guò)程 用X射線衍射法，掃描電鏡觀察和不同溫度下表觀特征分析，明確得出3硅灰石質(zhì)中溫生料釉在燒成過(guò)程中主要發(fā)生以下幾個(gè)變化：900℃，石英，長(zhǎng)石，硅灰石等顆粒清晰可見(jiàn)，坯、釉之間界面清晰，氣泡開(kāi)始出現(xiàn)；1050℃，小晶粒尚可辯認(rèn)，長(zhǎng)石溶解，氣體逸出，氣體體積增大；1100℃，石英大部分溶入溶體，硅灰石與高嶺土、滑石生成鈣長(zhǎng)石和透輝石；1125℃，小晶粒繼續(xù)溶解，坯、釉中間可見(jiàn)侵蝕邊緣，并溶有坯，氣泡逐漸變??；1150℃，中間層有一定厚度，釉層成熟，其中尚有未溶解的斜鋯石和鋯英石。
04 低溫熔塊釉 4.1 低溫熔塊釉研制 釉料配方設(shè)計(jì)：低溫熔塊釉與中溫生料釉相比，增加了制熔塊工序，但降低了燒成溫度，且乳濁度和白度要優(yōu)于中溫生料釉。 原料選擇：上高硅灰石，鋯英砂，龍巖高嶺土，上祝瓷石，石英，滑石，硼砂，氧化鋅粉，螢石?；瘜W(xué)成分見(jiàn)表1。 5#低溫熔塊釉的配方組成：見(jiàn)表6 5#低溫熔塊釉的化學(xué)成分：見(jiàn)表7 物理性能：白度89，耐酸堿AAA，折射率1.59，150~19±5℃，熱交換一次不裂。
05 結(jié)語(yǔ) 5.1 硅灰石做中溫助熔劑，可降低燒成溫度和釉的膨脹系數(shù)，提高釉面的光澤，符合當(dāng)前節(jié)能減排要求。 5.2在釉中采用硅灰石代替部分方解石和石英，能改善產(chǎn)品釉面質(zhì)量，在燒成時(shí)不易吸咽，能熔融充分，釉面平滑，無(wú)針孔，無(wú)光效果好，色白而不艷，色澤柔和淡雅，內(nèi)外墻釉面磚裝飾效果均好。而硅灰石含量>20%時(shí)，釉面白度下降。
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