一種低溫快燒陶瓷玻化磚坯體配方的研究

廖花妹++范新暉++吳柏惠

摘 要：本文主要研究了一種低溫快燒陶瓷?；u的坯料組成，通過對常見坯料進(jìn)行試驗(yàn)與研究，得到一種低溫坯料的各原料的含量范圍，其中，Na2O的含量≤4.53 wt%、K2O的含量≤3.66 wt%。因此，可通過控制陶瓷坯體配方中的鉀和鈉的含量來降低陶瓷?；u的燒成溫度，縮短陶瓷玻化磚的燒成周期。

關(guān)鍵詞：坯體；低溫快燒；鉀含量；鈉含量

1 前言

?；沾纱u是建筑陶瓷的主要產(chǎn)品之一，它的常規(guī)燒成溫度在1210±20 ℃之間，常規(guī)燒成周期在60±5 min之間，常規(guī)產(chǎn)品厚度在12±2 mm之間，常規(guī)晶體結(jié)構(gòu)一般為石英莫來石結(jié)構(gòu)。同時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)制備?；沾纱u大量使用資源較匱乏的廣東黑泥原料和長石原料，造成生產(chǎn)原料緊缺。因此，玻化陶瓷磚的現(xiàn)有工藝存在能耗最高、生產(chǎn)原料緊缺和環(huán)境污染等問題。

許多本領(lǐng)域研究人員對如何降低?；沾纱u的燒成溫度、縮短燒成周期，以及開拓生產(chǎn)原料方面做了很多努力。

河南新美陶瓷的楊劍等人，通過引入大量長石類稀缺原料，其產(chǎn)品燒成溫度僅降至1192±3 ℃、燒成周期僅縮短至48 min。自貢兆峰公司的鄧建國等人，利用當(dāng)?shù)卦显囍撇噬箢w粒拋光磚的生產(chǎn)工藝，其燒成溫度為1185～1200 ℃、燒成周期在60 min左右。余筱勤等人利用當(dāng)?shù)亓淤|(zhì)原料進(jìn)行了降低玻化磚的燒成溫度試驗(yàn)，燒成溫度為1170～1180 ℃、燒成周期為30 min。

四川省建材工業(yè)科學(xué)研究院的陳靜采用廢玻璃和焚燒灰熔渣取代長石作為熔劑原料，在電爐條件下燒制出玻化磚樣品，燒結(jié)溫度為1150 ℃。

現(xiàn)有技術(shù)中，對玻化陶瓷磚的制備工藝的調(diào)整很難突破1180 ℃，這主要是因?yàn)榻禍厝菀祝ＷC?；沾纱u的生產(chǎn)性能和質(zhì)量很難，主要存在以下問題：

（1）為了降低燒成溫度，陶瓷配方中粘土類原料的加入量少，使得生坯的強(qiáng)度不夠，在走干燥線和裝飾線時(shí)容易破裂；

（2）為了降低燒成溫度，縮短燒成周期，配方中引入大量的熔劑類原料，使得制品在燒成時(shí)容易產(chǎn)生波浪變形、大小頭等缺陷，嚴(yán)重時(shí)可能引起卡窯事故；

（3）引入大量的熔劑類原料，使得制品中低黏玻璃相的強(qiáng)度低，在燒成冷卻時(shí)，由于內(nèi)應(yīng)力的作用很容易產(chǎn)生驚裂；

（4）制品中大量玻璃相的存在大大增加了陶瓷磚的脆性，降低了陶瓷磚的抗熱震性和強(qiáng)度；

（5）鉀鈉長石等低溫原料較貴，一般用于面料或釉料中，在坯料中大量引入這類原料將大大增加配方成本，這對于以盈利為目標(biāo)的企業(yè)是難以接受的；

（6）引入的低溫熔劑料多，使陶瓷磚的燒成溫度范圍變窄，不利于穩(wěn)定生產(chǎn)；

（7）配方中鉀、鈉含量高，產(chǎn)品的抗化學(xué)腐蝕性能差。

研究一種無缺陷的能夠低溫快燒的瓷質(zhì)?；u坯料，是陶瓷行業(yè)一個(gè)亟待解決的問題。

2 實(shí)驗(yàn)原料

本實(shí)驗(yàn)所采用的原料有：珠海泥、江西水洗砂、羅定石粉、膨潤土、硼鈣石、硅灰石、燒滑石、透輝石等，各原料的化學(xué)成份及含量如表1所示。

3 工藝流程及部分工藝參數(shù)

低溫快燒的瓷質(zhì)玻化磚的制備工藝流程如圖1所示。

低溫快燒的瓷質(zhì)玻化磚燒成制度為：燒成溫度為1080 ℃，燒成周期為55 min，具體的燒成曲線如圖2所示。

4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

（1） 實(shí)驗(yàn)原理

要在超低溫下燒結(jié)?；u，熔劑原料須多元化。本實(shí)驗(yàn)采用“K-Na-Li-Ca-Mg”五元系列，并對其進(jìn)行復(fù)合優(yōu)選。通過以下技術(shù)方案的調(diào)節(jié)來優(yōu)化玻化陶瓷磚的性能。

1） 為了降低燒成溫度，陶瓷配方中粘土類原料的加入量少，使得生坯的強(qiáng)度不夠，在走干燥線和裝飾線時(shí)容易破裂。對于這一問題可通過添加適量的膨潤土、CMC、增大壓機(jī)壓力等方法來解決。

2） 由于配方中引入大量的熔劑類原料，使得制品在燒成時(shí)容易產(chǎn)生波浪變形、大小頭等缺陷，嚴(yán)重時(shí)可能引起卡窯事故。對于這一問題可通過增加配方中鋁含量，同時(shí)加入適量硼鈣石降低配方溫度來解決。

3） 制品中低黏玻璃相的強(qiáng)度低，在燒成冷卻時(shí)由于內(nèi)應(yīng)力的作用很容易產(chǎn)生驚裂。對于這一問題可通過減少配方中砂的含量，增加石粉、石粒的含量來解決。

4） 制品中大量玻璃相的存在大大增加了陶瓷磚的脆性，降低了陶瓷磚的抗熱震性和強(qiáng)度。對于這一問題可通過減少配方中鉀、鈉的含量，增加配方中鈣、鎂的含量來解決。

5） 引入的低溫熔劑料多，使陶瓷磚的燒成溫度范圍變窄，不利于穩(wěn)定生產(chǎn)。對于這一問題可通過增加配方中鋁含量，同時(shí)加入適量硼鈣石降低配方溫度來解決。

6） 配方中鉀、鈉含量高，產(chǎn)品的抗化學(xué)腐蝕性能差。對于這一問題可通過減少配方中鉀、鈉的含量，增加配方中鈣、鎂的含量來解決。

因此，本實(shí)驗(yàn)的理論基礎(chǔ)配方為，低溫粘土：13%～18%、含鋰水洗砂：25%～30%、低溫砂：35%～42%、可塑性粘土：0.5%～3%、硼鈣石：0.7%～4%、硅灰石：11%～16%、輔助添加劑：1%～10%。根據(jù)公司優(yōu)選的原材料，即實(shí)際坯體配方為：珠海泥：13%～18%、江西水洗砂：25%～30%、羅定石粉：35%～42%、膨潤土：0.5%～3%、硼鈣石：0.7%～4%、硅灰石：11%～16%、透輝石：1%～3%、燒滑石：0%～3%、改性CMC：0%～5%。

（2） 實(shí)驗(yàn)過程

表2為樣品1-9號的玻化陶瓷磚的坯料配方組成。

（3） 結(jié)果分析

本樣品通過圖1中的工藝流程，將初擬的配方按照球磨、造粉、過篩、壓制、燒成的工藝進(jìn)行試制，試制后通過常規(guī)的陶瓷檢測方法進(jìn)行性能測試，測試結(jié)果如表3所示。

從表3的性能測試結(jié)果可以看出，樣品1、樣品2、樣品3產(chǎn)品質(zhì)量不符合標(biāo)準(zhǔn)，樣品5和樣品6的質(zhì)量僅僅是剛剛符合國家標(biāo)準(zhǔn)，綜合質(zhì)量最優(yōu)的是樣品7。因此，本坯體合格原料組成百分比為：珠海泥：14%～16%、江西水洗砂：25%～29%、羅定石粉：36%～38%、膨潤土：0.5%～3%、硼鈣石：0.7%～4%、硅灰石：11%～16%、透輝石：1%～3%、燒滑石：0%～3%、改性CMC：0%～5%。最佳坯體配方及含量是：珠海泥：16%、江西水洗砂：27%、羅定石粉：37%、膨潤土：1.3%、硼鈣石：1.4%、硅灰石：11.1%、透輝石：2%、燒滑石：2%、改性CMC：4.2%。（下轉(zhuǎn)第42頁）

5 結(jié)論

通過研究發(fā)現(xiàn)，低溫快燒的瓷質(zhì)?；u的最佳坯體配方及含量是：珠海泥：16%、江西水洗砂：27%、羅定石粉：37%、膨潤土：1.3%、硼鈣石：1.4%、硅灰石：11.1%、透輝石：2%、燒滑石：2%、改性CMC：4.2%。

綜合分析，可使用的坯體配方中Na2O的含量≤4.53 wt%、K2O的含量≤3.66 wt%。因此，可通過控制K2O和Na2O的含量，并且與其他組分配合達(dá)到協(xié)同增效的作用，來改善陶瓷產(chǎn)品的機(jī)械性能。也可使產(chǎn)品在燒成中具有更低的始熔溫度和更寬的熔融溫度范圍，從而降低變形度。

參考文獻(xiàn)

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