綜合工藝條件及熟瓷廢料對(duì)陶瓷降溫?zé)傻挠绊?/h1>
2015-07-17 05:57陳志川王永強(qiáng)陳偉胤黃春保
佛山陶瓷 2015年5期
陳志川 王永強(qiáng) 陳偉胤 黃春保
摘 要：為了實(shí)現(xiàn)低吸水率陶瓷的低溫快速燒成，本文從泥漿細(xì)度、助熔劑、成型壓力、礦化劑等方面分析對(duì)瓷磚燒結(jié)溫度降低的影響。著重研究了以拋光磚回收料為代表的熟料在炻瓷磚產(chǎn)品降溫快速燒成中的應(yīng)用，并提出了相應(yīng)的生產(chǎn)建議。
關(guān)鍵詞：陶瓷；降溫?zé)?；工藝途徑；熟料；炻瓷磚；影響
1 前言
低溫快速燒成是陶瓷行業(yè)發(fā)展的一大趨勢(shì)和永恒話題，低溫與快速都是相對(duì)于傳統(tǒng)方法而言的。一般說來，凡燒成溫度有較大幅度降低（60～100 ℃），且產(chǎn)品性能與通常燒成的性能相近的燒成方法可稱為低溫?zé)??？焖贌墒窍鄬?duì)而言，應(yīng)視坯體類型和窯爐結(jié)構(gòu)等具體情況而定[1]。近年來，建筑陶瓷企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)進(jìn)入白熱化階段，能夠掌握降低燒成溫度和實(shí)現(xiàn)快速燒成的同時(shí)又不降低產(chǎn)品品質(zhì)的生產(chǎn)管理技術(shù)，將決定企業(yè)產(chǎn)品在市場(chǎng)終端的核心競(jìng)爭(zhēng)力。目前，國(guó)內(nèi)建筑陶瓷領(lǐng)域吸水率低于3%的地磚品種主要包括拋光磚、啞光釉飾磚、全拋釉及微晶石等等，在陶瓷地磚產(chǎn)品市場(chǎng)占有率超過90%，這些產(chǎn)品燒成溫度介于1180～1220 ℃之間，燒成時(shí)間在40～75 min之間。
1.1 低溫快燒的意義
一般說來低溫快燒坯料必須滿足如下幾個(gè)工藝條件：干燥和燒成收縮均小，保證制品尺寸準(zhǔn)確，不變形；熱膨脹系數(shù)小，以避免開裂；導(dǎo)熱性好，以利于坯體內(nèi)部物料之間的反應(yīng)；少含相變成份，免遭體積變化引起的破壞；入窯坯體水分少[2]。
對(duì)環(huán)境而言，高溫?zé)僧a(chǎn)生的氣體會(huì)形成酸雨、溫室效應(yīng)、破壞臭氧層；對(duì)企業(yè)而言，意味著能耗增大，成本增加。因此低溫快速燒成是建筑陶瓷生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)，降低燒成溫度和縮短燒成周期，不但可大幅降低總能耗，充分利用原料資源，提高窯爐和窯具使用壽命，同時(shí)也進(jìn)一步減緩和克服溫室效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排和促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。另一方面低溫快速燒成也有利于提高色料的顯色效果，豐富釉彩和色釉的品種，給產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)提供了更廣闊的色彩表現(xiàn)平臺(tái)。
1.2 國(guó)內(nèi)外陶瓷磚低溫成瓷理論研究現(xiàn)狀
國(guó)內(nèi)建筑陶瓷低吸水率地磚的坯方類型從本質(zhì)上屬于K2O-Na2O-Al2O3-SiO2四元長(zhǎng)石質(zhì)瓷坯料，在實(shí)際生產(chǎn)中，化學(xué)組成一般在下述范圍內(nèi)變動(dòng)：SiO2 65%～75%、Al2O3 15%～23%、R2O+RO 4.5%～8.5% [3]。
國(guó)內(nèi)低溫快燒應(yīng)用于建筑陶瓷墻地磚領(lǐng)域的相關(guān)報(bào)導(dǎo)大多數(shù)與坯釉配方新工藝相關(guān)，并且集中在大吸水率釉面磚以及拋光磚開發(fā)應(yīng)用相關(guān)領(lǐng)域。CN102617123A[4] 和CN102976721A[5]涉及一種低溫快燒大吸水率陶瓷釉面磚的制造方法； CN102875155A[6]、CN1907908A[7]和CN1683282A [8]均報(bào)道了一種低溫快燒?；少|(zhì)磚的制備方法。以上報(bào)導(dǎo)要么引入了特殊配方成本高昂的煅燒物料；要么引入了超常規(guī)的玻璃熔劑，燒成范圍很窄，而且用于拋光磚時(shí)顏色要求很高，難于在陶瓷企業(yè)產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用。
景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院的周健兒、汪永清等研究了鋰瓷石在超低溫?；u中K2O-Na2O-Li2O多元復(fù)合熔劑的應(yīng)用，將產(chǎn)品的燒結(jié)溫度降低約30 ℃，同時(shí)范圍拓寬為50 ℃[9]，并申報(bào)了CN101979359A[10]一種超低溫?zé)Y(jié)瓷磚及其制備方法。但國(guó)內(nèi)優(yōu)質(zhì)鋰瓷石資源比較稀缺，對(duì)于陶瓷企業(yè)來說仍然難于接受。
近二十多年來，國(guó)內(nèi)外建筑陶瓷在低溫快燒領(lǐng)域研究成果表明：國(guó)內(nèi)建筑陶瓷在低溫快燒吸水率低于3%的釉飾地磚領(lǐng)域內(nèi)，坯體工藝配方理論和實(shí)踐研究尚未有根本性突破，技術(shù)上瓶頸是燒成范圍窄而變形的難題，而影響產(chǎn)業(yè)化推廣的主因仍然是成本。從企業(yè)自身實(shí)際而言，更務(wù)實(shí)的做法是在不改變坯體主要成份結(jié)構(gòu)的前提下，從降低溫度和縮短燒成時(shí)間兩方面尋求突破。
2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
2.1 樣品的制備
首先，按配方要求將稱量好的原料放入快速磨中球磨；然后，將獲得的漿料干燥到一定水分（6%～8%）；其次，將干燥好的料進(jìn)行造粒，并在不同的壓力下壓制成型；接下來，將壓好的樣品在快速輥道窯中燒成；最后，測(cè)量樣品的性能。
2.2 樣品表征
本實(shí)驗(yàn)主要表征了樣品的吸水率、收縮率及熱分析。
3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論
在現(xiàn)有干壓陶瓷磚輥道窯生產(chǎn)工藝條件下，實(shí)現(xiàn)降低瓷磚的燒成溫度的方法一般有以下三種：
（1） 增加助熔劑或者礦化劑；
（2） 提高坯體的成型壓力；
（3） 降低配方泥漿球磨細(xì)度[11]。
其中，增加助熔劑是較常用的方法，但此法通常會(huì)出現(xiàn)一些缺陷，如：坯體整個(gè)骨架的改變或燒成范圍的大幅降低等。為進(jìn)一步摸清降低燒成溫度的機(jī)理，并從企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際和成本因素出發(fā)，同時(shí)，為了不改變坯體主要組成，本文從引入陶瓷工廠瓷質(zhì)/炻瓷磚廢磚坯破碎（以下簡(jiǎn)稱熟料，相對(duì)應(yīng)的瓷質(zhì)/炻瓷坯體生產(chǎn)粉料配方簡(jiǎn)稱生料）作為助熔劑的替代品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并研究了泥漿細(xì)度、熟料、壓力、礦化劑等因素對(duì)陶瓷降溫?zé)傻挠绊憽?/p>
3.1 原料細(xì)度、熟料對(duì)陶瓷降溫?zé)傻挠绊?/p>
泥漿粒度是瓷磚生產(chǎn)控制中的一個(gè)重要參數(shù)，也是影響燒結(jié)的一個(gè)重要因素。泥漿細(xì)度越細(xì)，其表面能越大，則坯體燒結(jié)越容易，燒結(jié)溫度也會(huì)越低。表1為對(duì)比相同化學(xué)組成的瓷磚生料和熟料配方在不同球磨時(shí)間下對(duì)燒成收縮和吸水率的影響。圖1為生料的粒度分布曲線，圖2為熟料的粒度分布曲線。
從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，生料再次研磨后吸水率變小了很多，但離瓷化還很遠(yuǎn)；相同的化學(xué)組成但不同細(xì)度的熟料在1090 ℃條件下燒成，較細(xì)的熟料能夠完全成瓷，較粗的熟料卻只能成炻瓷。說明原料細(xì)度可以降低燒結(jié)溫度，但幅度有限。
3.2 礦化劑對(duì)陶瓷降溫?zé)傻挠绊?/p>
在所有方案的加工方式和配方結(jié)構(gòu)不變的條件下，僅在生料配方中加入不同配比的氯化鎂、碳化硅、燒滑石，并控制試樣的球磨時(shí)間。保證試樣原料的粒徑基本一致，并在相同條件下燒成，對(duì)比各項(xiàng)檢測(cè)性能，其結(jié)果如表2所示。
由表2可知，在坯體配方中少量引入礦化劑燒滑石、碳化硅和氯化鎂對(duì)瓷磚都有一定的降溫效果。當(dāng)燒滑石加入量在3%以下時(shí)，其降溫效果較好。但添加量過多，瓷磚降溫效果不是很明顯。而少量加入碳化硅和氯化鎂可以降低瓷磚燒成溫度，但很容易引起坯體發(fā)泡膨脹，增加了配方燒結(jié)過程的控制難度。
3.3 成型壓力對(duì)陶瓷降溫?zé)傻挠绊?/p>
瓷磚的成型壓力是影響燒成溫度的重要因素，本實(shí)驗(yàn)分別選取1130 ℃和1180 ℃燒成規(guī)格為300 mm×300 mm的仿古磚和拋光磚進(jìn)行研究，仿古磚粉料和拋光磚粉料的成型壓力為15 t、20 t、25 t、30 t、40 t、50 t，并壓制成規(guī)格為Φ60 mm的小試樣，燒成后試樣的各項(xiàng)性能與成型壓力的關(guān)系如圖3所示。
從圖3可知，成型壓力對(duì)不同的陶瓷粉料的燒結(jié)形態(tài)都有一定的影響，試樣的吸水率和收縮率隨著成型壓力的增大呈現(xiàn)不斷下降的趨勢(shì)。生產(chǎn)實(shí)踐中根據(jù)這種對(duì)應(yīng)關(guān)系可以在一定范圍內(nèi)調(diào)整坯體的成型壓力，從而達(dá)到低溫?zé)傻哪康模芊駥?shí)現(xiàn)瓷化主要還是取決于配方體系。
3.4 熟料在瓷質(zhì)/炻瓷地磚降溫?zé)芍械膽?yīng)用
綜合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以基本了解影響瓷磚降溫?zé)傻囊蛩仃P(guān)系為：瓷熟料>粒度>礦化劑>成型壓力。因此，在配方中加入一定比例的熟料是實(shí)現(xiàn)低溫?zé)Y(jié)的最有效的手段。在目前陶瓷企業(yè)的生產(chǎn)工序中，類似這種熟料來源包括如下幾類：①瓷質(zhì)/炻瓷產(chǎn)品磨邊料；②拋光磚可回收料，其中，主要是粗磨邊、刮平定厚料、后磨邊料；③瓷質(zhì)/炻瓷磚廢品；④拋光廢渣。
以上①～③三種熟料不但燒結(jié)溫度低，還具有較好的熔融性能，成本也相當(dāng)?shù)土?，在坯體配方中據(jù)測(cè)試每加入10%，燒成溫度可以下降10～20 ℃，理論上最大可以超過30%以上，由于常規(guī)生產(chǎn)中一般單線總體產(chǎn)生比例量不超過5%，因此，可以收集幾條生產(chǎn)線的熟料集中使用。拋光廢渣雖然兼有以上優(yōu)點(diǎn)而且總量巨大，但由于碳化硅等礦化劑的引入容易出現(xiàn)發(fā)泡膨脹缺現(xiàn)象，總體加入量不宜超過10%。
2014年，廣東家美陶瓷有限公司利用熟料的降溫?zé)Y(jié)特性，在常規(guī)的瓷質(zhì)坯體配方中加入超過25%的陶瓷廢料，成功地把啞光磚的燒成溫度從1200 ℃降到1160 ℃，燒成時(shí)間降低為60 min。所用配方見表3，各原料組成見表4。
3.5 快速燒成可行性探討
圖4是兩種瓷質(zhì)磚坯體的TG-DTA分析，左邊為1160 ℃燒成瓷質(zhì)坯體，右邊為常規(guī)瓷質(zhì)坯體。
由圖4可知，降溫快燒坯體第一個(gè)峰值在187 ℃，主要是結(jié)晶水揮發(fā)吸熱；第二個(gè)峰值在800～1000 ℃之間，主要是氧化反應(yīng)階段產(chǎn)生的放熱反應(yīng)，坯體最大失重3.92%。常規(guī)坯體第一個(gè)峰值在490℃，主要是石英晶型轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的吸熱反應(yīng)；第二個(gè)峰值在1100 ℃以后，為坯體高溫氧化階段的放熱反應(yīng)，坯體最大失重4.80%。兩條曲線趨勢(shì)基本一致，主要區(qū)別為：一是降溫快燒坯體在石英晶型轉(zhuǎn)變處沒有明顯吸熱峰；二是降溫快燒坯體低共熔物反應(yīng)和二次莫來石生成提前且反應(yīng)更加劇烈；三是降溫快燒坯體失重較小。說明相對(duì)常規(guī)坯體，熟料的引入不但使燒成溫度大幅降低，而且能夠?qū)崿F(xiàn)更快速度燒成，從而實(shí)現(xiàn)大幅節(jié)約能源，符合綠色環(huán)保生產(chǎn)。
4 結(jié)論
本文對(duì)比分析了漿料細(xì)度、礦化劑和成型壓力等工藝條件對(duì)陶瓷磚燒成溫度的影響，得到的結(jié)論如下：
（1） 實(shí)現(xiàn)降溫快燒的四個(gè)工藝機(jī)理中，對(duì)于企業(yè)生產(chǎn)管理最經(jīng)濟(jì)快捷的途徑是引入一定比例的熟料配方。而加入礦化劑、降低粉料細(xì)度、提高系統(tǒng)壓力只能一定程度上起到輔助降溫的效果。
（2） 陶瓷企業(yè)通過匯集幾條生產(chǎn)線的熟料集中使用，可以實(shí)現(xiàn)單線大幅降低燒成溫度，有利于提高色料的發(fā)色效果，豐富釉彩和色釉的品種，給產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)提供更廣闊的色彩表現(xiàn)平臺(tái)。
（3） 熟料在建筑陶瓷企業(yè)低吸水率地磚最大可以實(shí)現(xiàn)25%高摻量廢料的綜合回收利用，能夠大幅降低燒成溫度近40～60 ℃。陶瓷廢料的綜合循環(huán)回收有利于大幅度降低生產(chǎn)企業(yè)廢料外運(yùn)成本，減少環(huán)境污染、減少排放、提高資源有效利用，符合國(guó)家環(huán)保政策，對(duì)于廣東省乃至全國(guó)資源密集型產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起示范作用，具有十分重大的意義。
參考文獻(xiàn)
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[11] 顏漢軍.陶瓷低溫?zé)珊涂焖贌晒に囃緩骄C述[J].陶瓷工程，2001，6：47～49.
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陳志川 王永強(qiáng) 陳偉胤 黃春保
摘 要：為了實(shí)現(xiàn)低吸水率陶瓷的低溫快速燒成，本文從泥漿細(xì)度、助熔劑、成型壓力、礦化劑等方面分析對(duì)瓷磚燒結(jié)溫度降低的影響。著重研究了以拋光磚回收料為代表的熟料在炻瓷磚產(chǎn)品降溫快速燒成中的應(yīng)用，并提出了相應(yīng)的生產(chǎn)建議。
關(guān)鍵詞：陶瓷；降溫?zé)?；工藝途徑；熟料；炻瓷磚；影響
1 前言
低溫快速燒成是陶瓷行業(yè)發(fā)展的一大趨勢(shì)和永恒話題，低溫與快速都是相對(duì)于傳統(tǒng)方法而言的。一般說來，凡燒成溫度有較大幅度降低（60～100 ℃），且產(chǎn)品性能與通常燒成的性能相近的燒成方法可稱為低溫?zé)??？焖贌墒窍鄬?duì)而言，應(yīng)視坯體類型和窯爐結(jié)構(gòu)等具體情況而定[1]。近年來，建筑陶瓷企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)進(jìn)入白熱化階段，能夠掌握降低燒成溫度和實(shí)現(xiàn)快速燒成的同時(shí)又不降低產(chǎn)品品質(zhì)的生產(chǎn)管理技術(shù)，將決定企業(yè)產(chǎn)品在市場(chǎng)終端的核心競(jìng)爭(zhēng)力。目前，國(guó)內(nèi)建筑陶瓷領(lǐng)域吸水率低于3%的地磚品種主要包括拋光磚、啞光釉飾磚、全拋釉及微晶石等等，在陶瓷地磚產(chǎn)品市場(chǎng)占有率超過90%，這些產(chǎn)品燒成溫度介于1180～1220 ℃之間，燒成時(shí)間在40～75 min之間。
1.1 低溫快燒的意義
一般說來低溫快燒坯料必須滿足如下幾個(gè)工藝條件：干燥和燒成收縮均小，保證制品尺寸準(zhǔn)確，不變形；熱膨脹系數(shù)小，以避免開裂；導(dǎo)熱性好，以利于坯體內(nèi)部物料之間的反應(yīng)；少含相變成份，免遭體積變化引起的破壞；入窯坯體水分少[2]。
對(duì)環(huán)境而言，高溫?zé)僧a(chǎn)生的氣體會(huì)形成酸雨、溫室效應(yīng)、破壞臭氧層；對(duì)企業(yè)而言，意味著能耗增大，成本增加。因此低溫快速燒成是建筑陶瓷生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)，降低燒成溫度和縮短燒成周期，不但可大幅降低總能耗，充分利用原料資源，提高窯爐和窯具使用壽命，同時(shí)也進(jìn)一步減緩和克服溫室效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排和促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。另一方面低溫快速燒成也有利于提高色料的顯色效果，豐富釉彩和色釉的品種，給產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)提供了更廣闊的色彩表現(xiàn)平臺(tái)。
1.2 國(guó)內(nèi)外陶瓷磚低溫成瓷理論研究現(xiàn)狀
國(guó)內(nèi)建筑陶瓷低吸水率地磚的坯方類型從本質(zhì)上屬于K2O-Na2O-Al2O3-SiO2四元長(zhǎng)石質(zhì)瓷坯料，在實(shí)際生產(chǎn)中，化學(xué)組成一般在下述范圍內(nèi)變動(dòng)：SiO2 65%～75%、Al2O3 15%～23%、R2O+RO 4.5%～8.5% [3]。
國(guó)內(nèi)低溫快燒應(yīng)用于建筑陶瓷墻地磚領(lǐng)域的相關(guān)報(bào)導(dǎo)大多數(shù)與坯釉配方新工藝相關(guān)，并且集中在大吸水率釉面磚以及拋光磚開發(fā)應(yīng)用相關(guān)領(lǐng)域。CN102617123A[4] 和CN102976721A[5]涉及一種低溫快燒大吸水率陶瓷釉面磚的制造方法； CN102875155A[6]、CN1907908A[7]和CN1683282A [8]均報(bào)道了一種低溫快燒?；少|(zhì)磚的制備方法。以上報(bào)導(dǎo)要么引入了特殊配方成本高昂的煅燒物料；要么引入了超常規(guī)的玻璃熔劑，燒成范圍很窄，而且用于拋光磚時(shí)顏色要求很高，難于在陶瓷企業(yè)產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用。
景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院的周健兒、汪永清等研究了鋰瓷石在超低溫?；u中K2O-Na2O-Li2O多元復(fù)合熔劑的應(yīng)用，將產(chǎn)品的燒結(jié)溫度降低約30 ℃，同時(shí)范圍拓寬為50 ℃[9]，并申報(bào)了CN101979359A[10]一種超低溫?zé)Y(jié)瓷磚及其制備方法。但國(guó)內(nèi)優(yōu)質(zhì)鋰瓷石資源比較稀缺，對(duì)于陶瓷企業(yè)來說仍然難于接受。
近二十多年來，國(guó)內(nèi)外建筑陶瓷在低溫快燒領(lǐng)域研究成果表明：國(guó)內(nèi)建筑陶瓷在低溫快燒吸水率低于3%的釉飾地磚領(lǐng)域內(nèi)，坯體工藝配方理論和實(shí)踐研究尚未有根本性突破，技術(shù)上瓶頸是燒成范圍窄而變形的難題，而影響產(chǎn)業(yè)化推廣的主因仍然是成本。從企業(yè)自身實(shí)際而言，更務(wù)實(shí)的做法是在不改變坯體主要成份結(jié)構(gòu)的前提下，從降低溫度和縮短燒成時(shí)間兩方面尋求突破。
2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
2.1 樣品的制備
首先，按配方要求將稱量好的原料放入快速磨中球磨；然后，將獲得的漿料干燥到一定水分（6%～8%）；其次，將干燥好的料進(jìn)行造粒，并在不同的壓力下壓制成型；接下來，將壓好的樣品在快速輥道窯中燒成；最后，測(cè)量樣品的性能。
2.2 樣品表征
本實(shí)驗(yàn)主要表征了樣品的吸水率、收縮率及熱分析。
3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論
在現(xiàn)有干壓陶瓷磚輥道窯生產(chǎn)工藝條件下，實(shí)現(xiàn)降低瓷磚的燒成溫度的方法一般有以下三種：
（1） 增加助熔劑或者礦化劑；
（2） 提高坯體的成型壓力；
（3） 降低配方泥漿球磨細(xì)度[11]。
其中，增加助熔劑是較常用的方法，但此法通常會(huì)出現(xiàn)一些缺陷，如：坯體整個(gè)骨架的改變或燒成范圍的大幅降低等。為進(jìn)一步摸清降低燒成溫度的機(jī)理，并從企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際和成本因素出發(fā)，同時(shí)，為了不改變坯體主要組成，本文從引入陶瓷工廠瓷質(zhì)/炻瓷磚廢磚坯破碎（以下簡(jiǎn)稱熟料，相對(duì)應(yīng)的瓷質(zhì)/炻瓷坯體生產(chǎn)粉料配方簡(jiǎn)稱生料）作為助熔劑的替代品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并研究了泥漿細(xì)度、熟料、壓力、礦化劑等因素對(duì)陶瓷降溫?zé)傻挠绊憽?/p>
3.1 原料細(xì)度、熟料對(duì)陶瓷降溫?zé)傻挠绊?/p>
泥漿粒度是瓷磚生產(chǎn)控制中的一個(gè)重要參數(shù)，也是影響燒結(jié)的一個(gè)重要因素。泥漿細(xì)度越細(xì)，其表面能越大，則坯體燒結(jié)越容易，燒結(jié)溫度也會(huì)越低。表1為對(duì)比相同化學(xué)組成的瓷磚生料和熟料配方在不同球磨時(shí)間下對(duì)燒成收縮和吸水率的影響。圖1為生料的粒度分布曲線，圖2為熟料的粒度分布曲線。
從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，生料再次研磨后吸水率變小了很多，但離瓷化還很遠(yuǎn)；相同的化學(xué)組成但不同細(xì)度的熟料在1090 ℃條件下燒成，較細(xì)的熟料能夠完全成瓷，較粗的熟料卻只能成炻瓷。說明原料細(xì)度可以降低燒結(jié)溫度，但幅度有限。
3.2 礦化劑對(duì)陶瓷降溫?zé)傻挠绊?/p>
在所有方案的加工方式和配方結(jié)構(gòu)不變的條件下，僅在生料配方中加入不同配比的氯化鎂、碳化硅、燒滑石，并控制試樣的球磨時(shí)間。保證試樣原料的粒徑基本一致，并在相同條件下燒成，對(duì)比各項(xiàng)檢測(cè)性能，其結(jié)果如表2所示。
由表2可知，在坯體配方中少量引入礦化劑燒滑石、碳化硅和氯化鎂對(duì)瓷磚都有一定的降溫效果。當(dāng)燒滑石加入量在3%以下時(shí)，其降溫效果較好。但添加量過多，瓷磚降溫效果不是很明顯。而少量加入碳化硅和氯化鎂可以降低瓷磚燒成溫度，但很容易引起坯體發(fā)泡膨脹，增加了配方燒結(jié)過程的控制難度。
3.3 成型壓力對(duì)陶瓷降溫?zé)傻挠绊?/p>
瓷磚的成型壓力是影響燒成溫度的重要因素，本實(shí)驗(yàn)分別選取1130 ℃和1180 ℃燒成規(guī)格為300 mm×300 mm的仿古磚和拋光磚進(jìn)行研究，仿古磚粉料和拋光磚粉料的成型壓力為15 t、20 t、25 t、30 t、40 t、50 t，并壓制成規(guī)格為Φ60 mm的小試樣，燒成后試樣的各項(xiàng)性能與成型壓力的關(guān)系如圖3所示。
從圖3可知，成型壓力對(duì)不同的陶瓷粉料的燒結(jié)形態(tài)都有一定的影響，試樣的吸水率和收縮率隨著成型壓力的增大呈現(xiàn)不斷下降的趨勢(shì)。生產(chǎn)實(shí)踐中根據(jù)這種對(duì)應(yīng)關(guān)系可以在一定范圍內(nèi)調(diào)整坯體的成型壓力，從而達(dá)到低溫?zé)傻哪康模芊駥?shí)現(xiàn)瓷化主要還是取決于配方體系。
3.4 熟料在瓷質(zhì)/炻瓷地磚降溫?zé)芍械膽?yīng)用
綜合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以基本了解影響瓷磚降溫?zé)傻囊蛩仃P(guān)系為：瓷熟料>粒度>礦化劑>成型壓力。因此，在配方中加入一定比例的熟料是實(shí)現(xiàn)低溫?zé)Y(jié)的最有效的手段。在目前陶瓷企業(yè)的生產(chǎn)工序中，類似這種熟料來源包括如下幾類：①瓷質(zhì)/炻瓷產(chǎn)品磨邊料；②拋光磚可回收料，其中，主要是粗磨邊、刮平定厚料、后磨邊料；③瓷質(zhì)/炻瓷磚廢品；④拋光廢渣。
以上①～③三種熟料不但燒結(jié)溫度低，還具有較好的熔融性能，成本也相當(dāng)?shù)土?，在坯體配方中據(jù)測(cè)試每加入10%，燒成溫度可以下降10～20 ℃，理論上最大可以超過30%以上，由于常規(guī)生產(chǎn)中一般單線總體產(chǎn)生比例量不超過5%，因此，可以收集幾條生產(chǎn)線的熟料集中使用。拋光廢渣雖然兼有以上優(yōu)點(diǎn)而且總量巨大，但由于碳化硅等礦化劑的引入容易出現(xiàn)發(fā)泡膨脹缺現(xiàn)象，總體加入量不宜超過10%。
2014年，廣東家美陶瓷有限公司利用熟料的降溫?zé)Y(jié)特性，在常規(guī)的瓷質(zhì)坯體配方中加入超過25%的陶瓷廢料，成功地把啞光磚的燒成溫度從1200 ℃降到1160 ℃，燒成時(shí)間降低為60 min。所用配方見表3，各原料組成見表4。
3.5 快速燒成可行性探討
圖4是兩種瓷質(zhì)磚坯體的TG-DTA分析，左邊為1160 ℃燒成瓷質(zhì)坯體，右邊為常規(guī)瓷質(zhì)坯體。
由圖4可知，降溫快燒坯體第一個(gè)峰值在187 ℃，主要是結(jié)晶水揮發(fā)吸熱；第二個(gè)峰值在800～1000 ℃之間，主要是氧化反應(yīng)階段產(chǎn)生的放熱反應(yīng)，坯體最大失重3.92%。常規(guī)坯體第一個(gè)峰值在490℃，主要是石英晶型轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的吸熱反應(yīng)；第二個(gè)峰值在1100 ℃以后，為坯體高溫氧化階段的放熱反應(yīng)，坯體最大失重4.80%。兩條曲線趨勢(shì)基本一致，主要區(qū)別為：一是降溫快燒坯體在石英晶型轉(zhuǎn)變處沒有明顯吸熱峰；二是降溫快燒坯體低共熔物反應(yīng)和二次莫來石生成提前且反應(yīng)更加劇烈；三是降溫快燒坯體失重較小。說明相對(duì)常規(guī)坯體，熟料的引入不但使燒成溫度大幅降低，而且能夠?qū)崿F(xiàn)更快速度燒成，從而實(shí)現(xiàn)大幅節(jié)約能源，符合綠色環(huán)保生產(chǎn)。
4 結(jié)論
本文對(duì)比分析了漿料細(xì)度、礦化劑和成型壓力等工藝條件對(duì)陶瓷磚燒成溫度的影響，得到的結(jié)論如下：
（1） 實(shí)現(xiàn)降溫快燒的四個(gè)工藝機(jī)理中，對(duì)于企業(yè)生產(chǎn)管理最經(jīng)濟(jì)快捷的途徑是引入一定比例的熟料配方。而加入礦化劑、降低粉料細(xì)度、提高系統(tǒng)壓力只能一定程度上起到輔助降溫的效果。
（2） 陶瓷企業(yè)通過匯集幾條生產(chǎn)線的熟料集中使用，可以實(shí)現(xiàn)單線大幅降低燒成溫度，有利于提高色料的發(fā)色效果，豐富釉彩和色釉的品種，給產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)提供更廣闊的色彩表現(xiàn)平臺(tái)。
（3） 熟料在建筑陶瓷企業(yè)低吸水率地磚最大可以實(shí)現(xiàn)25%高摻量廢料的綜合回收利用，能夠大幅降低燒成溫度近40～60 ℃。陶瓷廢料的綜合循環(huán)回收有利于大幅度降低生產(chǎn)企業(yè)廢料外運(yùn)成本，減少環(huán)境污染、減少排放、提高資源有效利用，符合國(guó)家環(huán)保政策，對(duì)于廣東省乃至全國(guó)資源密集型產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起示范作用，具有十分重大的意義。
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