不同鐵含量的弋陽瓷石對陶瓷制品性能的影響

賀鵬 董偉霞 包啟富 陳波

(1.湖南出入境檢驗檢疫局,湖南長沙410007；2.景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院，江西景德鎮(zhèn)333403)

不同鐵含量的弋陽瓷石對陶瓷制品性能的影響

賀鵬1董偉霞2包啟富2陳波2

(1.湖南出入境檢驗檢疫局,湖南長沙410007；2.景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院，江西景德鎮(zhèn)333403)

就陶瓷坯體中使用的主要原料-弋陽瓷石進行了研究，根據(jù)該礦區(qū)瓷石原料鐵含量的不同將該區(qū)瓷石進行分級。通過對弋陽瓷石的分級試驗可知：瓷石中鐵含量對白度，光澤度有很大的影響，隨著鐵含量的增加制品白度、光澤度逐漸降低；并且鐵含量不同，對其它陶瓷原料的適應(yīng)性也不同，不同鐵含量的弋陽瓷石可用于生產(chǎn)對白度要求不同的陶瓷制品。

弋陽瓷石，F(xiàn)e2O3含量，分級

1 前言

近年來，隨著中國和世界經(jīng)濟飛速發(fā)展，能源和資源越來越緊張，世界已經(jīng)將節(jié)約能源和環(huán)保放在了首位，陶瓷工業(yè)作為一個能耗較大的行業(yè)，怎樣去改進工藝和使用先進的設(shè)備和原料去提高生產(chǎn)效率和降低能源消耗是一個重大的課題。標(biāo)準(zhǔn)化、系列化是實現(xiàn)陶瓷坯料商品化,生產(chǎn)規(guī)?；谋匾胧?。本文就陶瓷坯體中使用的主要原料-弋陽瓷石進行了研究，根據(jù)該礦區(qū)瓷石原料鐵含量的不同進行分級，考查了鐵含量對陶瓷制品性能的影響。

2 弋陽瓷石的特性

2.1 礦物組成

礦石主要礦物成分為石英25%～30%，絹云母40%～65%，少量未蝕變完的長石，有害組分主要為菱鐵礦含量1%～5%，黃鐵礦微量。礦石呈顯微粒狀結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。

2.2 瓷石的化學(xué)成分

通過對弋陽大源嶺-來龍崗地區(qū)瓷石進行化學(xué)測試，其化學(xué)成分如下：

①TFe2O3：0.48%～4.42%，含量差別很大，需要著重研究，并以此作為分級的研究對象。

②Al2O3：全礦12.85%～17.06%，平均15.08%，Al2O3含量較穩(wěn)定，且符合陶瓷生產(chǎn)的質(zhì)量要求。

③SiO2：全礦68.19%～77.69%，大部分樣品為73.42%～76.69%，平均值為74.97%，SiO2含量也較為穩(wěn)定。

④TiO2：全礦0.05%～0.1%，均低于0.1%，對瓷器生產(chǎn)的質(zhì)量不造成影響。

礦石化學(xué)成分中SiO2、Al2O3總體變化較小，Na2O、K2O、CaO、MgO、TiO2和SO3含量低。鐵元素（TFe2O3）是影響礦石白度質(zhì)量的主要因素，一般含量小于2%，少數(shù)可達(dá)5%。鐵元素一般呈菱鐵礦的形式存在，較難用磁選方法除鐵，但在礦石粉碎過程中易碎，成瓷中一般不形成黑色斑點，僅使瓷色稍顯綠色。

2.3 瓷石的外觀及燒后狀況

來龍崗地區(qū)瓷石具少斑斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)具顯微嵌晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，呈淺灰至乳白色，受風(fēng)化淋積后呈淺黃、褐黃至桔黃色，局部地表露頭風(fēng)化較深，為受后期鐵質(zhì)淋積的結(jié)果。

瓷石經(jīng)過1300℃還原焰煅燒后，礦石質(zhì)地白，分布有或多或少的斑點，鐵含量越高，斑點越多，有的樣品呈褐色釉面狀。

瓷石原礦經(jīng)700℃、1200℃和1300℃煅燒后樣品的XRD圖譜見圖1。從圖1中可以看出不同礦物種類的衍射峰隨煅燒溫度升高逐漸減少直至消失。當(dāng)煅燒溫度升至1300℃時，莫來石衍射峰強有所增加。從而可以說明瓷石可以作為陶瓷原料。

2.4 試驗過程

按坯料配方準(zhǔn)確稱量坯用各種原料，投入小球磨壇球磨24小時（料∶球∶水=1∶1.5∶0.50～0.54），出料后過250目篩（泥漿細(xì)度為∶過250目篩篩余＜1%），再除鐵、脫水、粗練、陳腐、精煉等工序制得泥團，備用。

按釉料配方準(zhǔn)確稱量釉用各種原料，投入小球磨壇球磨35小時（料∶球∶水=1∶2.1∶0.60～0.65），出料后過250目篩（釉漿細(xì)度為∶過250目篩篩余0.02%～0.05%），再經(jīng)除鐵工藝制得釉漿，備用。

坯釉料配制好后，將坯料泥餅化漿后注漿成型（水份控制在36%左右），然后經(jīng)過干燥（60℃～80℃，2h～3h）、素?zé)?80℃，5h）、施釉、干燥、燒成（1310℃還原焰）等工序制得瓷片。

A表示弋陽瓷石與一級陶瓷原料配料所制得的陶瓷制品；B表示弋陽瓷石與普通陶瓷原料配料所制得的陶瓷制品

2.5 性能測試

本實驗采用的WSD-5手持白度計采用垂直照明，積分球漫反射接收，全部操作過程由微電腦自動控制，各種參數(shù)及白度等均自動給出。采用WGG-60微機光澤度儀來測試釉面光澤度。

3 實驗結(jié)果與分析

3.1 不同鐵含量的一級瓷石對陶瓷制品的性能影響

一級瓷石樣品白度變化曲線圖2和一級瓷石樣品光澤度變化曲線圖3。

從圖2可以看出瓷石鐵含量從0.7～0.9%的變化范圍內(nèi)，A、B樣品白度呈現(xiàn)下降趨勢，并且A、B樣品的白度平均值分別為75.6%和71.3%，達(dá)到了國家標(biāo)準(zhǔn)白瓷白度的要求，從圖3中可知隨著鐵含量的增加，A釉面與B釉面樣品的光澤度基本都維持在同一水平。由此可以說明一級瓷石與其它一級的陶瓷原料或普通陶瓷原料混合配料，都能制得優(yōu)等品瓷器，可見其它陶瓷原料對一級瓷石原料的影響不大，由此可以推測一級瓷石的配料適應(yīng)性比較強。

3.2 不同鐵含量的二級瓷石對陶瓷制品的性能影響

通過圖4、5可以看出鐵含量依然是影響樣品白度的重要因素，隨著鐵含量的增加，樣品白度急劇下降。然而，釉面光澤度受鐵含量的影響依然還是比較小，從圖中可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)二級瓷石鐵含量為1～1.4%之內(nèi)時，二級瓷石與其它一級的陶瓷原料或普通陶瓷原料混合配料，都能制得一級品瓷器，其白度和光澤度值都符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求?？梢娖渌沾稍蠈Χ壌墒系挠绊懸膊淮?，由此可以推測二級瓷石的配料適應(yīng)性比較好。

3.3 不同鐵含量的三級瓷石對陶瓷制品的性能影響

圖6、7是不同鐵含量的三級瓷石對樣品白度和光澤度的變化曲線圖。

由圖6和圖7可以看出隨著鐵含量增加，樣品白度相應(yīng)在降低，且白度主要在50～60%這段范圍內(nèi)變動，且在鐵含量1.4～1.65%段變動的快，在鐵含量1.65～2.0%段比較平緩；而光澤度呈波浪型降低，同樣變動范圍不是很大，主要在85上下浮動。當(dāng)三級瓷石TFe2O3含量1.4～2.0%;并且選用三級瓷石和其它一級的陶瓷原料混合配料如A瓷器白度平均值為55.8%，能制得合格品瓷器，而與其它普通的陶瓷原料混合配料B瓷器白度平均值為53.8%未能達(dá)到合格品的要求。

4 結(jié)論

（1）當(dāng)鐵含量在0.7～1.4%時，弋陽瓷石與其它陶瓷原料的適應(yīng)性較強，對陶瓷制品影響并不大；當(dāng)鐵含量在1.4～2.0%時，弋陽瓷石只能與一級陶瓷原料相配料才能達(dá)到合格品瓷器。

（2）瓷石中鐵含量對白度，光澤度有很大的影響，隨著鐵含量的增加制品白度，光澤度逐漸降低，不同的鐵含量可以生產(chǎn)各種要求的日用藝術(shù)及建筑陶瓷，故經(jīng)濟價值非?？捎^。

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2褚強,王彬.陶瓷工業(yè)原料瓷石的劃分與性能要求及其發(fā)展趨勢.2010,19(3):86～89

3李家駒,繆松蘭等.陶瓷工藝學(xué).北京:中國輕工業(yè)出版社,2006

4宋福生,彭永烽,魏恒勇,李小紅.不同產(chǎn)地瓷石的化學(xué)與礦物組成及其工藝性能研究.2008,41(5):4～7

5宋振東,瓷石的工藝礦物學(xué)特征與選礦研究.化工礦山技術(shù), 1997,26(3):17～20

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8國家標(biāo)準(zhǔn)日用瓷器（GB/T3522-1996）.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 1996

Abstract

A classification study of Yiyang stone,a ceramic raw material from Jiangxi Province was carried out.Results show that the iron content of the porcelain stone has a significant effect on ceramic whiteness and gloss.With the increase of the iron content,the whiteness and the gloss of a ceramic product decreased.The iron content of Yiyang stone also affected its adaptability to other ceramic raw materials.The porcelain stone with different iron content can be used to produce different kinds of ceramics.

Keywords Yiyang porcelain stone,Fe2O3content,classification

EFFECTS OF YIYANG PORCELAIN STONE WITH DIFFERENT IRON CONTENT ON CERAMIC PROPERTIES

He peng1Dong Weixia2Bao Qifu2Chen Bo2
(1.Hunan Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau,Changsha Hunan 410007,China;2.Jingdezhen Ceramic Institute, Jingdezhen Jiangxi 333403,China)

TQ174.4

A

1000-2278（2011）01-0077-04

2010-10-25

賀鵬