淺析快速生產(chǎn)衛(wèi)生陶瓷技術(shù)

余開明 江 良

(中國輕工業(yè)陶瓷研究所 江西 景德鎮(zhèn) 333000)

1 壓力注漿

為縮短吸漿時(shí)間，提高注漿坯體的質(zhì)量，一般采用壓力注漿、離心注漿、真空注漿等工藝方法成型坯體。從各方面的因素綜合考慮，壓力注漿法是一種最佳的成型方法。從注漿的過程可知，成坯時(shí)間的長短與泥層的形成速度有關(guān)，泥層的形成速度則主要取決于泥漿中的水在泥層中的滲透速度。

式中l(wèi)—坯體厚度

S—坯體中固體顆粒的比表面

t—吸漿時(shí)間

P—泥漿與模型間的壓力差

η—水的粘度

N—常數(shù)，與坯體疏松程度及泥漿濃度有關(guān)

從式(3)中可以看出，當(dāng)使用的泥漿和石膏模型確定后，對于成型某種一定厚度的坯體而言，式中的l、S、η、N等值也就隨之確定，泥漿和模型間的壓力差P 成反比，因此增加泥漿和模型間的壓力差可以縮短坯體的成型時(shí)間，從而可以達(dá)到縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率的目的。西德的Netzsch公司在研究探討壓力注漿方面做了大量工作，實(shí)驗(yàn)后他們發(fā)現(xiàn)，在使用同種泥漿和模型，成型同一類型其壁厚為8.5mm的衛(wèi)生瓷坯體時(shí)，在常壓下成型坯體所用的時(shí)間為80min，在壓力值為3.5巴的壓力注漿下成型坯體所用的時(shí)間僅為22min，由此可見，壓力注漿可以大幅度地縮短坯體成型時(shí)間。實(shí)踐已證實(shí)，應(yīng)用壓力注漿技術(shù)具有以下特點(diǎn)：

a)生產(chǎn)效率高。成型壁厚為8.5mm的中件衛(wèi)生瓷坯體，8h可注漿6次，每個(gè)工人每班可生產(chǎn)150件坯體。

b)節(jié)約能量。由于模型在日班工作時(shí)可以連續(xù)工作不需干燥，所以可以節(jié)省一定的能量。

c)工人的勞動(dòng)條件有了很大的改善。因?yàn)閴毫ψ{成型坯體不需要特殊的溫度條件。

d)使用壓力注漿成型坯體時(shí)，脫模后坯體濕度明顯降低。

由此可見，成型壁厚的衛(wèi)生瓷坯體，使用壓力注漿法是大幅度的提高成型生產(chǎn)效率、縮短生產(chǎn)周期較佳的方法。

2 熱空氣和微波混合干燥法

一般衛(wèi)生陶瓷制品的壁較厚，用傳統(tǒng)的熱空氣干燥坯體花費(fèi)時(shí)間長。為了縮短坯體干燥時(shí)間，可以使用一種新型的熱空氣和微波干燥法，這種混合干燥法可以提高效率和坯體的品質(zhì)。坯體干燥實(shí)質(zhì)是水分?jǐn)U散的過程，分為外擴(kuò)散和內(nèi)擴(kuò)散。外擴(kuò)散是坯體表面的水分蒸汽的形式擴(kuò)散到周圍介質(zhì)中的過程，內(nèi)擴(kuò)散是水分坯體內(nèi)部移動(dòng)的過程，它又分為濕擴(kuò)散和熱擴(kuò)散。對于件大壁厚的陶瓷坯體來講，干燥速度主要取決于內(nèi)擴(kuò)散的速度。當(dāng)使用傳統(tǒng)的熱氣干燥坯體時(shí)，坯體表面水分于坯內(nèi)部水分濕擴(kuò)散是由坯體內(nèi)部向坯體表面進(jìn)行，同時(shí)由于坯體表面溫度往往大于坯體內(nèi)部的溫度，熱擴(kuò)散則使水分坯體表面向內(nèi)部移動(dòng)。在這種情況下，熱擴(kuò)散阻礙濕擴(kuò)散的進(jìn)行，即熱擴(kuò)散成為內(nèi)擴(kuò)散的阻力，從而降低了干燥速度，而且容易產(chǎn)生坯體干燥不均勻的問題。表面水分蒸發(fā)，易降低坯體表面的溫度，坯體內(nèi)水分梯度和溫度梯度方向相同，其熱、濕擴(kuò)散一致，這樣使坯體的干燥速度大為加快，使坯體干燥更均勻。將熱空氣加熱和微波加熱混合干燥有效結(jié)合，可以使衛(wèi)生陶瓷坯體干燥更均勻、更經(jīng)濟(jì)、更有效率。

3 快速燒成

為進(jìn)一步縮短衛(wèi)生陶瓷制品的燒成時(shí)間，我們應(yīng)在以下兩個(gè)方面多做工作以實(shí)現(xiàn)快速燒成。

3.1 一方面是配制適應(yīng)于快速燒成的坯釉配方

在允許的范圍內(nèi)盡量提高SiO2的含量，減少Al2O3的含量，采用活性原料或增加原料細(xì)度等都有利于縮短燒成周期。硅灰石就是很有開發(fā)利用前途的低溫快燒陶瓷原料。自然界中的硅灰石主要存在于不純的石灰?guī)r與[1]酸性巖漿巖的接觸變質(zhì)帶內(nèi)。在火成巖的富鈣片巖中亦可見到，與硅灰石原料伴生的礦物還有透輝石、石榴子石、方解石及石英等。均屬衛(wèi)生陶瓷可以采用的原料種類。硅灰石具有良好的熱膨脹特性，它的熱膨脹系數(shù)隨溫度增加，呈現(xiàn)直線性上升，因此，非常有利于快速燒成的工藝要求。硅灰石熔點(diǎn)溫度比較低，尤其在硅灰石與瓷坯中的堿—堿土成分結(jié)合時(shí)能進(jìn)行較低溫?zé)伞?/p>

3.2 實(shí)現(xiàn)衛(wèi)生陶瓷制品的快速燒成的第二個(gè)方面是選用先進(jìn)窯爐

目前實(shí)際應(yīng)用的情況來看，世界上生產(chǎn)衛(wèi)生陶瓷制品廣泛使用的窯爐有隧道窯、輥道窯和梭式窯。前兩種窯型是連續(xù)式作業(yè)的，而后一種窯型則是間歇作業(yè)的。隧道窯和輥道窯均是隧道式窯爐，只是裝載輸送制品的裝置不同而已。它們有隧道窯的許多共性：均分成預(yù)熱、燒成和冷卻三帶，窯內(nèi)氣流與制品逆向運(yùn)行，熱交換和熱利用較充分，窯體中的傳熱過程是定常的，無積熱損失等，因此產(chǎn)品單耗總是比間歇窯低。尤其是輥道窯，更由于窯膛截面較小，溫度更加均勻，容易實(shí)現(xiàn)快速燒成。而且由于用輥?zhàn)尤〈烁G車，因而從根本上克服了因使用窯車帶來的一系列問題，諸如因襯砌積熱而增大窯膛上下溫差及較高的窯車制造、維護(hù)費(fèi)用等。另外，輥道窯窯膛容易做到封閉嚴(yán)密，因而減少了因漏逸而造成的散失熱量，并容易維持窯內(nèi)還原氣氛。在這三種窯型中，輥道窯的產(chǎn)品單耗通常是最低的。但由于輥?zhàn)硬馁|(zhì)等問題，輥道窯的承載能力往往不如窯車式隧道窯?，F(xiàn)在，寬斷面裝配式輕體(窯車式)隧道窯的[2]窯膛內(nèi)寬已達(dá)3.3m，年產(chǎn)量可超過100萬件。目前，在衛(wèi)生陶瓷行業(yè)的大中型企業(yè)中，常以窯車式隧道窯作為主力窯型。梭式窯則由于間歇作業(yè)，燃燒產(chǎn)物和制品的顯熱都難以充分回收利用，再加上制品、窯具和窯體中的傳熱過程全都是不定常的，窯體會(huì)大量積熱，因此產(chǎn)品單耗一般都會(huì)高于連續(xù)式窯爐?，F(xiàn)代梭式窯廣泛采用了潔凈燃料，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了熱工技術(shù)的三項(xiàng)突破，即采用了高速調(diào)溫?zé)龂娮旎蛎}沖燃燒技術(shù)，普遍選用了新型耐火材料和隔熱材料，并配置了完善的自動(dòng)控制系統(tǒng)，因此使梭式窯成為新一代間歇窯的代表窯型之一。

從上述三種不同類型的窯爐可以得出，隧道窯的產(chǎn)量最高，梭式窯生產(chǎn)最為靈活，輥道窯的燒成周期短、耗能最低、最適合于產(chǎn)品的快速燒成。因此，輥道窯是今后快速燒成衛(wèi)生陶瓷的發(fā)展方向。

4 結(jié)語

在衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)過程中，燃料費(fèi)用所占生產(chǎn)成本比率最大。近20年來油、電、燃?xì)饧懊禾康膬r(jià)格持續(xù)上漲，遏制著陶瓷業(yè)的發(fā)展速度。開發(fā)利用低溫快燒原料，選用先進(jìn)窯爐為實(shí)現(xiàn)衛(wèi)生陶瓷快速燒成提供了保證，在此基礎(chǔ)上再應(yīng)用壓力注漿、熱空氣與微波混合干燥技術(shù)，進(jìn)一步鞏固了衛(wèi)生陶瓷的快速生產(chǎn)。衛(wèi)生陶瓷的快速生產(chǎn)技術(shù)提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率，節(jié)約了寶貴能源，保證了陶瓷企業(yè)穩(wěn)定、持續(xù)的發(fā)展。