節(jié)能型日用細(xì)瓷的研制開發(fā)

詹益州

廣東省陶瓷職業(yè)技術(shù)學(xué)校 潮州 521031

節(jié)能型日用細(xì)瓷的研制開發(fā)

詹益州

廣東省陶瓷職業(yè)技術(shù)學(xué)校 潮州 521031

本文敘述了降低日用細(xì)瓷燒成溫度的途徑，通過筆者

的試驗(yàn)和研究，開發(fā)出6個(gè)系列的可在1220～1250℃之間燒成的日用細(xì)瓷樣品，其釉面光亮，高溫穩(wěn)定性良好，抗熱震性能優(yōu)良，白度和透光度可隨材質(zhì)不同而變化。

節(jié)能型；日用細(xì)瓷

1、前言

能源，是人們賴以生存的必要條件之一。俗話說：開門四件事──“柴、米、油、鹽”。柴即是能源。把柴擺在每天必做的四件事之首，足見能源之重要性。一個(gè)家庭如此，一個(gè)國(guó)家也是如此。沒有能源，人們無法生存；缺乏能源，國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展困難。

能源，對(duì)陶瓷行業(yè)尤其重要。沒有能源，設(shè)備無法運(yùn)轉(zhuǎn)，窯爐無法煅燒，各種原料無法變成陶瓷器皿。陶瓷行業(yè)又是耗能大戶之一。以一條78米長(zhǎng)的隧道窯配套的工廠為例，每年要耗費(fèi)電能約250萬度，耗費(fèi)液化石油氣約1000噸。因此，如何降低陶瓷企業(yè)的能耗，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)能力，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，這已經(jīng)成為擺在所有陶瓷工作者面前的一個(gè)急待解決的大問題。

目前，我國(guó)傳統(tǒng)的日用細(xì)瓷制品（即：長(zhǎng)石質(zhì)瓷）大多是在1320℃左右燒成的。如果能把燒成溫度降下來，使日用細(xì)瓷能在1250℃以下燒成的話，那么可以節(jié)約很多能源，可以造福于人類，造福于當(dāng)代和末來。

2、降低日用細(xì)瓷燒成溫度的途徑

2.1 用霞石正長(zhǎng)巖部分地代替長(zhǎng)石

據(jù)資料介紹，霞石正長(zhǎng)巖中含有50%左右的霞石（K2O·3Na2O·4 A l2O3· 9 S i O2）和50%左右的鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石以及少量的角閃石、輝石和云母等。霞石正長(zhǎng)巖含Al2O3在22～33%之間，含K2O和Na2O在14～19%之間，含F(xiàn) e2O3在3～5%之間，含有1～13%的CaO，有的還含有少量的Mn2O和2P5O。它在1060℃左右熔融，在1150～1200℃范圍內(nèi)完全熔融。它幾乎不含游離石英，在高溫下能熔融石英，故其熔融后的粘度較大，制品燒后變形較小。在坯中，它能擴(kuò)大瓷胎的燒結(jié)溫度范圍，提高機(jī)械強(qiáng)度，增加收縮；還可以提高坯體的熱膨脹系數(shù)，防止釉裂。因此，霞石正長(zhǎng)巖可以部分地代替長(zhǎng)石作助熔劑使用，但因含有較多的鐵質(zhì)，引入時(shí)要加以挑選和精制。

2.2 用含鋰礦物部分地代替長(zhǎng)石

由于鋰（Li）是堿金屬原子序數(shù)中最小的元素，其熔劑作用大于鉀和鈉。故以含鋰礦物作為陶瓷原料，可顯著地降低坯釉的熱膨脹系數(shù)，降低燒成溫度，降低液相粘度，縮短燒成時(shí)間。

可作為陶瓷原料的含鋰礦物主要有：鋰瓷石、鋰云母、鋰輝石、磷鋁鋰石、透鋰長(zhǎng)石、鋰霞石等。

其中鋰瓷石是一種含云母質(zhì)的礦物。目前用得較多的為江西宜豐縣的鋰瓷石，主要礦物為長(zhǎng)石、石英、絹云母和高嶺石，外觀呈白色或灰白色，塊狀，燒后白度可達(dá)83～88%。鋰瓷石內(nèi)含Li2O1.7～2.0%、K2O+Na2O～5%、含F(xiàn)e2O3在0.1%以下；單獨(dú)煅燒時(shí)，可在1200℃以下完全瓷化，呈乳白色。在坯中能促進(jìn)燒結(jié)，增加坯體透光度。在釉中，能顯著降低釉料的熔融溫度，提高光滑度和抗熱震性能。

2.3 可引入少量的熔劑性原料

在傳統(tǒng)的陶瓷坯料中，引入少量滑石、骨粉、透輝石、含硼礦物、硅灰石、廢玻璃粉等原料，均能降低日用細(xì)瓷的燒結(jié)溫度。它們可單獨(dú)引入，也可綜合搭配。

2.4 用部分鈉長(zhǎng)石代替鉀長(zhǎng)石，或增加長(zhǎng)石用量

由于鉀長(zhǎng)石的熔融溫度范圍為1130～1450℃，鈉長(zhǎng)石的熔融溫度范圍為1120～125 0℃，所以在原有的坯料配方中，用部分鈉長(zhǎng)石代替鉀長(zhǎng)石或在配方中增加長(zhǎng)石用量，均能降低燒成溫度。

3、降低日用細(xì)瓷燒成溫度的探討

由于本人從事陶瓷工藝教學(xué)的緣故，近年來本人把上述幾種原料分別引入到坯體中，對(duì)如何降低日用細(xì)瓷的燒成溫度進(jìn)行了探索研究，試制出幾種可在1220～1250℃之間一次燒成并完全瓷化的坯釉配方。

3.1 坯釉配方及工藝路線

3.1.1 所用原料化學(xué)組成（%），見表1

3.1.2 坯料配方

坯料配方按系列共配制了六組，每組中都有幾個(gè)具體的配方，配方組成范圍如下：

ZNJ1組（%）：粘土20～50、龍巖洗泥10～30、鉀長(zhǎng)石10～20、鈉長(zhǎng)石10～20、石英8～1、5滑石0～5、 鋰瓷石10～20、Al2O30～20

ZNJ2組（%）：粘土20～40、龍巖洗泥10～20、鉀長(zhǎng)石10～20、鈉長(zhǎng)石0～10、黑粘土3～8、 石英10～20、 鋰瓷石8～15、 骨粉0～5

ZNJ3組（%）：粘土15～35、龍巖洗泥10～30、鉀長(zhǎng)石15～30、黑粘土5～10、石英15～ 30、滑石0～6、骨粉0～5

ZNJ4組（%）：粘土15～40、龍巖洗泥15～35、鉀長(zhǎng)石10～20、鈉長(zhǎng)石15～30、黑粘土0～8、石英15～30、骨粉2～8 ZNJ5組（%）：粘土20～40、 龍巖洗泥15～25、 鉀長(zhǎng)石12～25、黑粘土2～8、霞石正長(zhǎng)巖15～40、滑石2～8

ZNJ6組（%）：粘土15～25、 龍巖洗泥10～30、 鉀長(zhǎng)石10～18、鈉長(zhǎng)石10～20、黑粘土5～、8石英10～25、廢玻璃粉15～20

3.1.3 釉料配方

釉料配方按系列共配制了三組，每組配方的組成范圍如下：

ZYJ1組（%）：鉀長(zhǎng)石20～40、 鈉長(zhǎng)石10～30、 石英10～30、滑石3～10、 方解石5～8、 龍巖洗泥5～10

ZYJ2組（%）：鉀長(zhǎng)石20～30、 鈉長(zhǎng)石20～25、 石英20～28、 硅灰石15～20、白云石10～2、0龍巖洗泥6～12、 碳酸鍶5～15

ZYJ3組（%）：鉀長(zhǎng)石10～30、 鈉長(zhǎng)石15～25、 白云石15～25、 石英15～25、方解石10～2、0龍巖洗泥5～15、 碳酸鋰10～16

表1 所用原料化學(xué)組成（%）

3.1.4 坯釉制備工藝路線（以中試為例）

原料處理情況：滑石、硅灰石、白云石、方解石和鋰瓷石均采用市售的袋裝粉狀料；碳酸鋰、碳酸鍶和Al2O3均采用工業(yè)純化工原料；龍巖洗泥采用袋裝的粒狀干料；鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石、石英、霞石正長(zhǎng)巖和廢玻璃粉均采用市售的袋裝粗料；粘土和黑粘土均采用原礦；骨粉采用煅燒過且過20目篩的動(dòng)物骨粉粉狀料。

可塑坯泥制備工藝：料：球：水=1：2：0.8，用瓷質(zhì)球磨機(jī)研磨20小時(shí)，出磨后過200目篩，除鐵，用土壓榨機(jī)壓濾并經(jīng)陳腐7天后，采用滾壓成型機(jī)成型杯子。

注漿泥漿制備工藝：料：球：水=1：2：0.6，用瓷質(zhì)球磨機(jī)研磨20小時(shí)，出磨后過200目篩，除鐵；泥漿比重控制在1.7左右，陳腐3天后用于注漿成型茶壺。

釉漿制備工藝：料：球：水=1：2；0.7，用瓷質(zhì)球磨機(jī)研磨30小時(shí)，出磨后過200目篩，除鐵；釉漿比重控制在1.45左右，波美度控制在45～48°Be之間，陳腐一天后用于施釉。

3.2 坯釉效果分析

ZNJ1組坯體采用長(zhǎng)石、滑石和鋰瓷石為復(fù)合助熔劑，降溫效果較好，胎體瓷化程度較高，透光度較強(qiáng)，與三組釉料結(jié)合良好，燒后釉面光亮，白中泛微黃色。坯料配方中若加進(jìn)工業(yè)Al2O3粉時(shí)，胎體及釉面白度較高，但胎體透光度減弱；若不加滑石時(shí)，胎體透光度較差些。

ZNJ2組坯體采用長(zhǎng)石、骨粉和鋰瓷石為復(fù)合助熔劑，效果與ZNJ1組相似，但乳濁效果比ZNJ1組配方好些。

ZNJ3組坯體采用長(zhǎng)石、骨粉和滑石為復(fù)合助熔劑。當(dāng)骨粉和滑石用量很少時(shí)，降溫效果很強(qiáng)，在1240℃燒成時(shí)，試樣有變形凹陷現(xiàn)象；但當(dāng)用量較多時(shí)，熔劑效果反而會(huì)減弱，胎體瓷化程度及透光度都較差。

ZNJ4組坯體以長(zhǎng)石、骨粉為助熔劑，效果沒有ZNJ2組的好，胎體瓷化程度和透光度較差。

ZNJ5組坯體以長(zhǎng)石、霞石正長(zhǎng)巖和滑石為復(fù)合助熔劑，降溫效果較好，胎體透光度較高。當(dāng)霞石正長(zhǎng)巖用量超過20%時(shí)，試樣有凹陷變形現(xiàn)象。

ZNJ6組坯體以長(zhǎng)石和廢玻璃粉為助熔劑。當(dāng)廢玻璃粉適量時(shí)，胎體高溫穩(wěn)定性好，試樣規(guī)整不變形，但透光度較差，釉面泛灰色；當(dāng)廢玻璃粉用量偏多時(shí)，試樣有凹陷變形現(xiàn)象。

ZYJ1組釉漿以長(zhǎng)石、滑石和方解石為復(fù)合助熔劑，與六組坯體結(jié)合良好，在1220～1250℃之間燒成時(shí)，釉面光亮；但釉漿有粘稠現(xiàn)象，需加入少量電解質(zhì)解膠稀釋。

ZYJ2組釉漿以長(zhǎng)石、硅灰石、白云石和碳酸鍶為復(fù)合助熔劑，與六組坯體結(jié)合良好，其特性與ZYI1組釉漿相似。

ZYJ3組釉漿以長(zhǎng)石、白云石、方解石和碳酸鋰為復(fù)合助熔劑。當(dāng)碳酸鋰用量較少時(shí)，釉漿工藝性能良好，坯體浸釉后干燥較快，燒成后釉面光滑；但當(dāng)用量較多時(shí)，釉漿工藝性能變差，流動(dòng)性不好，坯體浸釉后干燥較慢，試樣燒后釉面容易產(chǎn)生針孔缺陷

4、總結(jié)

降低日用細(xì)瓷的燒成溫度，是大勢(shì)所趨。在當(dāng)今能源緊張、價(jià)格高企且不斷攀升的國(guó)際環(huán)境中，研制開發(fā)節(jié)能型日用細(xì)瓷，顯得十分必要。

通過研究與實(shí)驗(yàn)，筆者認(rèn)為，利用現(xiàn)有原料或某些廢棄物，開發(fā)生產(chǎn)節(jié)能型陶瓷器，是有條件的，是切實(shí)可行的。從筆者研制出來的幾組配方中獲知，節(jié)能型坯料不僅可用于滾壓成形，也可用于注漿成形，脫模容易，坯體干燥強(qiáng)度較高，總收縮率在14～15%之間，可利用現(xiàn)有石膏模型生產(chǎn)；可在1220～1250℃之間燒成，高溫穩(wěn)定性良好，變形較小。經(jīng)測(cè)定，制品熱穩(wěn)定性都在180～20℃水中熱交換一次不裂。至于透光度及釉面白度則要視產(chǎn)品檔次及用戶需求而定，不要一昧地、片面地追求透光度和白度，有時(shí)也可采取顏色釉或釉下彩、釉中彩裝飾，以提高產(chǎn)品檔次和價(jià)值。

由于本校工藝實(shí)驗(yàn)室設(shè)備所限，試制樣品的若干理化性能末能測(cè)定，在此懇請(qǐng)各位同行給予諒解。

應(yīng)該說，面對(duì)技術(shù)含量低、高污染、高能耗、高物耗的低端制造產(chǎn)能將被加速淘汰的未來，陶瓷業(yè)通過技術(shù)升級(jí)而促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的前進(jìn)步伐要加快，通過技術(shù)創(chuàng)新而推進(jìn)結(jié)構(gòu)調(diào)整的發(fā)展速度要加快，通過持續(xù)創(chuàng)新而促進(jìn)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變速度要加快，通過推進(jìn)增強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)力的打造而提升陶瓷企業(yè)的發(fā)展質(zhì)量更要加快。

[1]李家駒主編·日用陶瓷工藝學(xué)·武漢理工大學(xué)出版社出版·1 9 9 2.7

[2]西北輕工業(yè)學(xué)院等編·陶瓷工藝學(xué)·輕工業(yè)出版社出版·1 9 8 1.1 1