國內墻地磚行業(yè)磚底漿材料及其相應設備研究

江澤峰

摘 要：磚底漿是墻地磚行業(yè)的重要材料之一，然而由于其在墻地磚生產耗材中占比比較小，一直以來缺少系統(tǒng)的研究。本文對現(xiàn)有國內磚底漿材料以及相應上漿、去粉設備作了相應分析，以期探索其中規(guī)律，規(guī)范材料的使用。

關健詞：底漿；粘棒；設備；去粉

1 前言

為防止瓷磚與輥棒的粘結，在磚底涂抹磚底漿，是目前墻地磚行業(yè)最常用的工藝。磚底漿不僅能隔離磚坯和輥棒，勿使磚坯粘連輥棒，保證瓷磚的連續(xù)化生產，還能促進磚形平整度提升。

磚底漿對瓷磚生產來說，極為重要，但關于磚底漿的文獻相對較少。2016年國內瓷質磚產量83.6億m2，以25 g/m2的平均上漿量（干重）計算，磚底材料每年的消耗量達到20.9萬噸。因此，對磚底漿的性能及其應用效果進行分析，促進磚底漿的規(guī)范化發(fā)展，是非常有意義的。

按現(xiàn)有相關材料標準，磚底漿屬于不定形耐火材料的涂抹料。作為耐火材料的磚底漿材料，不僅能在墻地磚行業(yè)使用，也能應用于其它環(huán)境。本文討論磚底漿材料時僅限于其應用環(huán)境為墻地磚生產。

2 磚底漿

磚底漿是一種不定形耐火材料。按照GB/T 4513-2015標準，不定形耐火材料按材質分為鋁-硅系材料、堿土材料、特殊材料和含碳材料。按此分類，目前應用于墻地磚生產的磚底漿主要有兩類：鋁-硅系材料和堿土材料。

2.1鋁-硅系底漿

由于新標準在材料分類方面比較粗獷，本文參照舊標準（GB/T 4513-2000）將鋁-硅系底漿又分為高鋁質底漿和硅質底漿來分別討論。

2.1.1高鋁質底漿

高鋁質底漿材料以氧化鋁材料為代表。

根據GB/T 2994-2008要求，高鋁質耐火材料的耐火度均需達到1760℃以上，Al2O3含量不低于55%。底漿的氧化鋁化學成分見表1。

墻地磚坯體基本是K2O/ Na2O ～ Al2O3- SiO2體系配方；其共熔形成液相的溫度比較低，只有700℃；若瓷磚坯體K2O+Na2O含量超過5%，在瓷磚的燒制過程中可產生約25%的液相（視具體情況，實際比例有波動）。

陶瓷輥棒常用材質是剛玉-莫來石，其化學成分除Al2O3、SiO2之外，還含有少量的K2O、Na2O等，個別含有較多的MgO或ZrO2；其相組成為剛玉、莫來石以及少量富硅玻璃相[1-2]。

顯然，生產過程中，氧化鋁底漿將參與坯體的反應，且氧化鋁的顆粒越細，參與程度越高。因此需要保證底漿層的一定厚度，以便瓷磚坯體與輥棒隔離。

由于輥棒中玻璃相的存在，氧化鋁底粉與輥棒也存在反應的可能，雖然這種反應極其緩慢。使用氧化鋁底漿，輥棒一般在2個月左右就需要清理一次。因此，提高使用氧化鋁底漿時輥棒的使用壽命，是值得討論的問題。

高鋁質底漿材料除氧化鋁外，還有莫來石、高鋁礬土、高溫黏土等。

莫來石粉的應用效果與氧化鋁粉類似，其成本要低于工業(yè)氧化鋁粉，但國內未見應用的報道。底漿的高鋁礬土化學成分見表2。

使用鋁礬土作磚底漿的企業(yè)較少。其原因主要是：當高鋁礬土粉體較細時，其耐火度偏低，影響輥棒的使用壽命；當高鋁礬土顆粒較粗時，上漿性能差，不能起到隔離磚坯與輥棒的作用。

高溫黏土與高鋁礬土類似，耐火度更低一些；因此應用更少。

2.1.2 硅質底漿

硅質底漿材料以石英粉為代表。

根據YB/T 384-2011標準的相關要求，硅質耐火底漿的SiO2含量需>92%，耐火度不低于1640℃。

該標準更多的是指石英砂，而不是石英粉。石英細粉的耐火度一般低于1640℃，容易參與瓷磚坯體的反應，同時也比氧化鋁粉更容易與剛玉莫來石質輥棒反應。因此，現(xiàn)在墻地磚行業(yè)基本不使用石英粉作為磚底漿。

當然，石英砂可否作為磚底漿材料大面積使用，是制得研究的問題。石英砂來源廣泛，取材比氧化鋁以及其它耐高溫礦物材料更容易，成本更低。

2.2堿土質底漿

堿土質底漿以輕燒氧化鎂為代表。

根據YB/T 5009-2011標準，鎂質耐火泥漿的MgO含量需>91%。但從成本以及實際應用效果考慮，國內墻地磚行業(yè)使用的氧化鎂底漿材料的MgO含量均<91%。底漿的氧化鎂化學成分見表3。

按照HG/T 2679和HG/T 2573標準，表3中氧化鎂還夠不上工業(yè)級，為原礦經初步煅燒而成，活性較高，可歸屬輕燒氧化鎂。

氧化鎂一般不是瓷磚坯體的主要成分，其與坯體構成的MgO-Al2O3-SiO2三元體系最低共熔溫度為1355℃，因此不容易與坯體反應；與輥棒的反應更是難以產生。因此，應用氧化鎂質底漿可以使輥棒的使用壽命更長，一般半年更換或清理一次輥棒即可。

堿土質底漿經煅燒后，遇水會發(fā)生水化反應。有實驗測試，輕燒MgO在30℃下反應4 h，其水化程度達到58.25%；如在濕熱環(huán)境（50℃）下，4 h的水化程度可以達到91.81%[3]。

用作磚底漿的氧化鎂隨磚入窯后，煅燒時間短，水分和其它雜質揮發(fā)，MgO的活性得到保持甚至更高。因此，瓷磚上殘留的MgO底粉遇水比較容易發(fā)生反應。同時MgO的水化也是一個放熱反應，可使底漿涂層蓬松，疊壓磚面時將加大底格印產生的可能。

尖晶石也可用作磚底粉材料。尖晶石的價格稍貴，在行業(yè)內未見有應用報道。

2.3 其它材質底漿

其它可應用于磚底漿的材料還有氧化鋯等。但從成本以及環(huán)保等方面考慮，氧化鋯不適合用作磚底漿。

3 相關設備

3.1 上漿設備

從上世紀90年代國內大面積采用輥道窯批量生產墻地磚起，底漿的上漿設備大致可分為3個階段：

第一代：沒有專用設備，多利用輥棒涂抹底漿。如佛山石灣某知名企業(yè)在2005年前采用的上漿方式是在窯頭的輥棒下方設置底漿槽，然后在底漿槽對應的輥棒上纏吸漿布條，利用輥棒的運轉和布條持續(xù)上漿。該方式常導致上漿不均勻，也容易使磚走歪。

第二代：有專用設備上漿，上漿的位置也從窯頭移到了皮帶線。如圖1在皮帶線布置上漿專用輥輪，輥輪的下半部沉于底漿槽中，利用輥輪的運轉不斷吸漿、布漿。第二代上漿設備在上漿效果方面有很大的提升，但靜態(tài)的底漿在槽內易沉，造成底漿浪費。

第三代：大致從2011年開始，在第二代的基礎上逐漸改進而成。張慧海等[4]首先增加了底漿循環(huán)的裝置，隨后，黃家文[5]、李清遠[6]、王葵[7]等人分別對底漿布施輥棒、底漿槽等進行了改進，形成現(xiàn)在應用較廣的第三代上漿設備（圖2）。第三代上漿設備上漿均勻、底漿利用率高。

3.2 去粉設備

磚底漿隨瓷磚經窯爐煅燒后，一部分與瓷磚坯體反應，其余呈松散狀粘附磚底。未與坯體反應的松散底粉將影響到鋪貼，在運輸、存放過程中還會加重底格印的產生。因此，去除瓷磚底部多余的底粉，對瓷磚存放、施工是有利的。

鄧海林[8]等發(fā)明了一種底粉清理裝置，采用條式鋼絲刷清除磚底松散的底粉。該設備可以實現(xiàn)連續(xù)化生產（圖3）。但該發(fā)明裝置對底粉的清理不夠徹底，鋼絲刷的耐久性也不高，其綜合效果還有待商榷。

4 結語

（1） 瓷磚底漿屬于耐火材料，但其實際要求與現(xiàn)行（冶金行業(yè)）標準有一定的差別，有必要建立本行業(yè)的相應標準。

（2） 一些耐火材料具有用作磚底粉的前景，如莫來石、石英砂、尖晶石等，可以做一定的基礎研究來推動。

（3） 粗粒耐火材料對延長輥棒使用壽命是有利的。解決粗粒磚底粉的上漿問題，有利于拓寬磚底粉材料的選擇范圍、降低磚底漿成本。

（4） 經濟環(huán)保、使用方便是磚底漿的趨勢；磚底漿需與相應設備配合，在延長輥棒壽命的同時，減少底粉的殘余量，以提高鋪貼效果，并方便存放。

參考文獻

[1] 胡婉瑩， 延錦麗， 呂鋒. 輥道窯陶瓷輥棒的化學礦物組成與性能研究[J]. 現(xiàn)代技術陶瓷， 2007， 27（1）：20-23.

[2] 沈繼耀. 國外陶瓷輥棒的組成和結構特征[J]. 耐火與石灰， 1994（12）：16-19.

[3] 錢海燕， 李素英， 鄧敏，等. 輕燒氧化鎂水化動力學[J]. 化工礦物與加工， 2007， 36（12）：1-4.

[4] 張慧海等，循環(huán)式環(huán)保底漿機，實用新型專利，授權公告號CN202369513 U.

[5] 黃家文，一種高效釉線氧化鋁底漿機，實用新型專利，授權公告號CN204714716 U.

[6] 李清遠等，一種自動上底漿機，實用新型專利，授權公告號CN205833007 U.

[7] 王葵，一種布漿均勻的底漿機，中國發(fā)明專利，申請?zhí)?01710457776.X

[8] 鄧海林 洪慶復，磚底粉清理裝置，實用新型專利，授權公告號CN205085038 U.