陶瓷檢測中樣品前處理的原則及方法

章鳴，張世達(dá)

（佛山市陶瓷研究所檢測有限公司，佛山 528031）

1 前言

隨著人們生活水平的不斷提高和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，陶瓷產(chǎn)品的種類越來越多，其性能和用途也越來越廣，陶瓷科研工作者對陶瓷檢測也越來越重視。陶瓷檢測使人們深入了解各種組分的性能，同時也提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率及陶瓷資源的利用率。目前很多實(shí)驗(yàn)室配備了現(xiàn)代化儀器，因此，也對陶瓷產(chǎn)品性能的檢測越來越快速和準(zhǔn)確。但是，作為檢測中的重要環(huán)節(jié)——樣品的前處理，同樣也需要引起大家的重視。

本文主要從地礦類樣品、產(chǎn)品類樣品兩個方面詳細(xì)地闡述陶瓷檢測中樣品前處理的原則及方法，并分析了處理方法對測試結(jié)果的影響，以期引起廣大陶瓷檢測工作者的重視。

2 陶瓷檢測中樣品處理原則及方法

陶瓷檢測的種類大概包含兩類：地礦類、產(chǎn)品類。本文就這兩類樣品詳談其處理方式。

2.1 地礦類樣品的處理原則及方法

地礦類樣品，其在陶瓷原料中占的比重比較大，組分也不均勻，因此，實(shí)驗(yàn)室必須將樣品破碎、縮分制成具有代表性的分析試樣。制備的試樣必須符合各項(xiàng)檢測所要求的粒度，保證各項(xiàng)組分及含量和原始樣品一致。不同的礦物，不同的測試要求，應(yīng)采取不同的制樣方法。

樣品的縮分應(yīng)遵循切喬特經(jīng)驗(yàn)公式，即Q=KD2，其中，Q 為樣品最低可靠質(zhì)量 （kg）；D 為樣品直徑（mm）；K為根據(jù)巖礦特性確定的縮分系數(shù)。元素的品位變化愈大、分布愈不均勻、分析要求精度愈高，K值愈大。對于硅酸鹽類地礦樣品K值在0.1～0.2之間。根據(jù)上述公式對樣品進(jìn)行破碎縮分制備分析試樣。制備過程大致分為三個階段：粗碎、中碎和細(xì)碎。每個階段又包括破碎、過篩、混勻和縮分四道工序。粗碎階段，將樣品全部破碎到4 mm（過5目篩），混勻、縮分后進(jìn)行中碎，此階段樣品全部破碎到1 mm（18目篩），混勻、縮分后細(xì)碎制備分析試樣。破碎中使用的破碎、研磨工具，原則上要避免污染樣品?？紤]到實(shí)際生產(chǎn)，可以進(jìn)行調(diào)整。

陶瓷行業(yè)一般采用高鋁球磨對長石類、泥沙類樣品進(jìn)行研磨，這樣測定化學(xué)成份時，造成氧化鋁含量一般都會偏高。為了避免高鋁球磨引起化學(xué)成份較大的偏離，樣品處理人員要嚴(yán)格按照規(guī)則破碎縮分樣品，對球磨過程的料球水比例、時間等細(xì)節(jié)要把握好。對于石英、鋯英砂、螢石等樣品，則不能采用高鋁研磨，應(yīng)在中碎至1 mm、混勻縮分后，采用瑪瑙介質(zhì)研磨。對于粉末類的樣品，則需要采取各種手段比如混勻機(jī)使其充分混勻。筆者曾經(jīng)做過實(shí)驗(yàn)，球磨后未經(jīng)混勻的鈉長石粉，測定氧化鋁含量偏差達(dá)到了1%。

對于高鋁快速球磨和非鋁質(zhì)研磨在測試氧化鋁含量方面的差異，筆者也進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，研磨細(xì)度為200目以下，其結(jié)果參見表1。

表1 采用高鋁快速球磨和非鋁質(zhì)研磨后原料中氧化鋁含量的對比

從表1可知，氧化鋯球磨工具的材質(zhì)基本上只含有氧化鋯和氧化釔，其研磨出的試樣化學(xué)成份中會含有微量的鋯和釔；然后通過高鋁球磨出的試樣進(jìn)行化學(xué)分析排除了試樣中含有鋯和釔，這樣通過不同研磨手段的分析和佐證，便能準(zhǔn)確地分析樣品中的化學(xué)成份。由此可以看出，不同材質(zhì)的研磨手段可以較好的輔助化學(xué)分析。

需要注意的是，陶瓷原料通常要進(jìn)行燒白度測試，研磨的粗細(xì)程度往往影響白度結(jié)果，例如：某球土過150目篩時，白度為63；過325目篩時，白度為70；長石類樣品過325目篩的試樣比過200目篩試樣的?；潭纫黠@。因此，如果對樣品白度及細(xì)度有要求的測試，都要根據(jù)測試需求來進(jìn)行研磨。

2.2 產(chǎn)品類樣品的處理原則及方法

產(chǎn)品類樣品大致可分為成品和半成品，其中，半成品包括釉料、坯料等。坯料類樣品一般都已球磨，只要混勻即可測試。對于釉料類樣品，由于其組分中含有的物質(zhì)比重差別比較大，因此，在處理過程中應(yīng)特別注意其均勻程度，如果樣品為釉漿，為避免釉漿沉淀造成組分偏差，應(yīng)將釉漿放在容器中充分?jǐn)噭蛉?；如果樣品為釉粉，首先要了解是否?jīng)過了研磨，一般沒有研磨的釉粉，外觀上都不均勻，比如粉末中有的地方白色，有的地方灰色，而且粒度比較粗，可能影響化學(xué)檢測，所以要通過研磨使其細(xì)化勻化；如果釉料檢測熔融溫度和熱膨脹系數(shù)，則研磨的細(xì)度還要符合工藝生產(chǎn)要求。熔塊類樣品，首先要注意熔塊中是否有外來雜質(zhì)；如有的熔塊會包含熔塊爐的耐火材料，或者鐵質(zhì)雜質(zhì)。符合要求的熔塊要破碎到6.7 mm（3目）以下，然后混勻縮分出100 g樣品，繼續(xù)破碎到0.5 mm（32目）以下，混勻縮分用瑪瑙研磨至0.09 mm（170目）以下做為分析試樣。陶瓷成品類樣品，如：瓷磚，做放射性測試時，可以用鐵質(zhì)工具研磨至100目以下，這樣研磨會比較節(jié)約時間。

陶瓷生產(chǎn)中需要用到球石、耐火磚等輔助性產(chǎn)品。這些產(chǎn)品的質(zhì)量水平影響著陶瓷產(chǎn)品的質(zhì)量和企業(yè)的生產(chǎn)成本。球石由于硬度高、耐磨性好，可以先將球石燒到一定溫度，如：1000℃；然后放入冷水驟冷，讓其變脆，然后進(jìn)行粉碎研磨。

耐火磚的制樣原則是在耐火制品質(zhì)量的薄弱部分或者使用的關(guān)鍵部分制取試樣，制取部分要能反映出樣品的性能，取樣時要避開熔洞、裂紋的缺陷部分。對于標(biāo)磚來講，致密定形的耐火制品的顯氣孔率、耐壓強(qiáng)度、加熱永久性變化、荷重軟化及壓蠕變需要在制品的角上取樣。輕質(zhì)標(biāo)磚的重?zé)€變化取樣的尺寸為：100 mm×114 mm×64 mm或者100 mm×114 mm×76 mm，其中100 mm應(yīng)在制品長度上切取；114 mm和64 mm或76 mm分別在制品寬度和厚度上切取，試樣100 mm間距的兩相對面必須平面切相互平行。

耐火制品測量化學(xué)分析、耐火度、真密度等需要制取粉末試樣時，應(yīng)在每塊制品上均勻地制取相同數(shù)量的小塊，去除表皮后再粉碎研磨至規(guī)定的粒度。對于已經(jīng)使用過的耐火制品，例如：熔塊爐中鋯剛玉耐火磚，在長期使用中，熔塊高溫形成的玻璃液不斷侵蝕耐火磚，如果采用這樣的耐火磚做檢測，結(jié)果會存在比較多的不確定因素。因此，制樣時應(yīng)和送檢單位協(xié)調(diào)好，以確定樣品處理方法。

陶瓷檢測中有時也會遇到玻璃類樣品，玻璃類的樣品在測試膨脹系數(shù)時，應(yīng)在試驗(yàn)前退火:首先將樣品加熱到比轉(zhuǎn)變溫度高30℃；然后以2℃/min的速率將樣品冷卻至比轉(zhuǎn)變溫度低大約150℃的條件下；最后將在無通風(fēng)的條件下將樣品進(jìn)一步冷卻至室溫。熔塊類樣品最好能按照成品工藝要求進(jìn)行熔制試樣，比如：熔塊粉可以隨瓷磚一起在窯爐中燒制試樣，而熔塊爐中取的熔塊玻璃液由于發(fā)生急冷效果，膨脹系數(shù)可能會有影響。

3 結(jié)語

隨著陶瓷檢測技術(shù)的不斷提高，陶瓷相關(guān)樣品也需要不斷地開發(fā)出先進(jìn)的處理技術(shù)，既能適合檢測需要，又能節(jié)省成本和資源。只有樣品的處理技術(shù)與檢測技術(shù)共同進(jìn)步，才能推動陶瓷檢測技術(shù)的不斷前進(jìn)。