微晶磚坯體配方及燒成溫度的研究

摘 要：本研究主要圍繞微晶磚坯體配方及燒成溫度展開研究。通過對微晶磚坯體配方的深入分析，結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，探討了不同原料比例對微晶磚坯體性能的影響。在此基礎(chǔ)上，研究了微晶磚坯體燒成溫度對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。通過對燒成溫度的調(diào)整，優(yōu)化了微晶磚坯體的燒結(jié)效果，提高了產(chǎn)品的力學(xué)性能和表面質(zhì)量。對微晶磚坯體配方與燒成溫度進(jìn)行了綜合優(yōu)化，并展望了其在建筑材料領(lǐng)域的應(yīng)用前景。為微晶磚坯體的生產(chǎn)工藝提供了重要的理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，具有一定的研究意義和應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：微晶磚坯體；配方；燒成溫度；研究

1 引 言

微晶玻璃陶瓷復(fù)合磚是由微晶玻璃與陶瓷基體復(fù)合而成的建筑裝飾用飾面材料，起步至今約二十余年，發(fā)展時間雖不算長，但因吸水率低、耐污染、耐酸堿度高的理化性能；以及質(zhì)地細(xì)膩、色彩豐富的裝飾風(fēng)格令市場前景持續(xù)看好，具有較廣闊的市場。據(jù)不完全統(tǒng)計，國內(nèi)微晶玻璃陶瓷復(fù)合磚的市場年需求量逐年呈上漲趨勢。

雖然微晶玻璃具有結(jié)構(gòu)緊密、機(jī)械強(qiáng)度高、耐磨、耐腐蝕、抗風(fēng)化能力強(qiáng)等優(yōu)良性質(zhì)，可以作為高端建筑裝飾材料，但由于傳統(tǒng)二次燒成工藝繁瑣、不規(guī)范、周期長、能耗高、費(fèi)工費(fèi)時、生產(chǎn)效率低、選材隨意性強(qiáng)、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等缺陷，致使生產(chǎn)成本高、不利于拓展市場和消費(fèi)者采購。隨著國家節(jié)能減排政策的出臺，微晶陶瓷磚的一次快燒技術(shù)不僅符合行業(yè)利益，也符合國家節(jié)能降耗的要求。陶瓷企業(yè)運(yùn)用一次快燒技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，能節(jié)省大量的燃料、人力以及場地成本，響應(yīng)節(jié)能降耗的環(huán)保政策。而微晶陶瓷磚一次燒的核心技術(shù)問題是要解決微晶熔塊膨脹系數(shù)和坯料膨脹系數(shù)的匹配，以及根據(jù)微晶熔塊粒料始熔點(diǎn)溫度較高的特性，設(shè)置科學(xué)的燒成制度。

2 微晶磚坯體配方的研究

2.1 微晶磚坯體的特點(diǎn)分析

微晶磚坯體是一種新型建筑材料，具有高強(qiáng)度、耐磨、抗污染等特點(diǎn)。在建筑材料領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。微晶磚坯體的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）強(qiáng)度高：微晶磚坯體具有良好的抗壓、抗彎強(qiáng)度，適用于地面鋪裝和墻面裝飾等需要承受一定載荷的場所。

（2） 耐磨性好：微晶磚坯體表面硬度高，抗磨損性能優(yōu)異，能夠長期保持良好的外觀和使用性能。

（3） 抗污染能力強(qiáng)：微晶磚坯體表面平整，不易吸附污物，易于清潔，具有較好的抗污染能力。

（4） 色彩豐富：微晶磚坯體的色彩多樣，能夠滿足不同裝飾風(fēng)格和需求，具有良好的裝飾效果。

（5） 環(huán)保性好：微晶磚坯體采用天然礦物原料，無放射性，符合環(huán)保要求，是一種綠色建筑材料。

2.2 微晶磚坯體原材料選擇與配比

微晶磚坯體的原材料選擇和配比對其性能和品質(zhì)具有重要影響。主要原材料包括瓷土、長石、石英等，其選擇和配比需要綜合考慮以下因素：

（1） 瓷土：作為微晶磚坯體的主要原料之一，瓷土的性質(zhì)直接影響產(chǎn)品的燒結(jié)性能和表面質(zhì)量。合理選擇瓷土種類和礦物組成，對產(chǎn)品的力學(xué)性能和裝飾效果具有重要作用。

（2） 長石：長石是微晶磚坯體的助熔劑，能夠降低燒成溫度，促進(jìn)燒結(jié)過程，改善產(chǎn)品的致密性和抗?jié)B性能。合理控制長石的含量和粒度分布，對產(chǎn)品的燒結(jié)效果和表面光潔度有顯著影響。

（3） 石英：石英是微晶磚坯體的填料，能夠提高產(chǎn)品的硬度和耐磨性。石英的粒度、形狀和含量對產(chǎn)品的力學(xué)性能和表面質(zhì)量有一定影響。

2.3 坯體與微晶料配比的研究

通過對陶瓷基體的實(shí)驗(yàn)研究，找尋出一次快燒工藝中具有生坯強(qiáng)度高，同時高溫?zé)蓵r易于氧化且坯體與微晶熔塊燒成溫度匹配性好的坯體配方。

通過（1）號和（2）號的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)原有的茂明坭（減少）、桂丹坭、廣西坭為灰黑坭，含有機(jī)物碳素較多，影響其燒成氧化，故用高鋁坭、江新坭、江門白坭、北海坭代替，該類坭均為挑選過的白坭和灰坭，含碳素較少，尤其北海坭，具有一定粘度，且其坭質(zhì)類似高嶺土，加入后既能保持坯體強(qiáng)度，又大大提高配方的氧化性能；因?yàn)槟仙缴扳涒c含量均勻，燒成范圍寬，適當(dāng)加大南山砂用量減少高明砂用量，可使燒成速度提高的同時保證成品的吸水率和抗折強(qiáng)度。

微晶磚坯體的配方是由多種原料按一定比例混合而成的。不同原料比例的變化會直接影響微晶磚坯體的性能表現(xiàn)。因此，微晶磚坯體的配方設(shè)計必須充分考慮各種原料的特性及其相互作用，以實(shí)現(xiàn)最佳的性能表現(xiàn)。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)陶瓷生坯更適宜與微晶熔塊燒成溫度匹配，適合快速高溫?zé)晒に?。其主要是以粒度小?毫米的高嶺土、粘土、石英、鉀長石、鈉長石、滑石等混合作為陶瓷生坯原料，在所述陶瓷生坯原料中加入適量的水，且均等加入堿、水玻璃、三聚磷酸鈉等作為減水劑，其減水劑的數(shù)量為陶瓷生坯原料的0.3%-0.5%，經(jīng)過球磨機(jī)球磨成漿后進(jìn)行噴霧干燥制粉，所述噴霧干燥制粉后的水分為5.5%-6.5%，再經(jīng)自動液壓機(jī)液壓成型，然后再經(jīng)干燥窯干燥制得成分范圍為SiO2：66%-75%、Al2O3： 15%-25%、CaO+MgO：0.5%-5%、K2O+Na2O：2%-8%、減水劑0%-2%且水分＜0.5%的陶瓷生坯。

采用該配方的陶瓷生坯具有足夠的生坯強(qiáng)度（能使之順利完成印刷、運(yùn)輸?shù)墓ば颍⒕哂信c多類微晶熔塊匹配適宜的燒成溫度和熱膨脹系數(shù)；同時磚坯具有揮發(fā)性氣體排氣量小、容易氧化、適合快速燒成，有利于縮短燒成周期。

通過坯體配方的研究發(fā)現(xiàn)，坯體中添加的原料主要是對玻璃層不容易起氣泡的原料、高鋁高鉀原料、鋁釩土等，主要化學(xué)組成Al、Mg、K比其他坯體配方要高，在選材方面，應(yīng)使用氧化好的原料，并根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整坯體的膨脹系數(shù)以適應(yīng)熔塊性能，否則易造成磚坯變形、氣泡等質(zhì)量事故。

3 微晶熔塊的研制

（1）熔塊燒成溫度要求到達(dá)1210℃左右，且燒成范圍寬；

（2）熔塊的始熔點(diǎn)要高；

（3）跟陶瓷基體結(jié)合良好；

（4）透光度或顏色發(fā)色度好等等；熔塊適合于輥道窯高溫一次燒成。

兩種熔塊的化學(xué)成分分別為：

基礎(chǔ)熔塊：SiO2 ：56%-62%、Al2O3：8%-15%、CaO：10%-13%%、MgO：2%-6%、ZnO：3%-4%、BaO：1%-1.5%、Li2O：1%-2%、Na2O：3%-4%和K2O：2%-3.5%。

透明熔塊：SiO2：60%-64%、Al2O3：8%-10%、CaO：12%-15%、ZnO：2%-5%、BaO：3%-6%、Li2O：1%-3%、Na2O：3%-5%和K2O：2%-3%。

以上各熔塊經(jīng)過1500～1650℃高溫熔融均勻后，水淬、烘干，再按要求通過破碎機(jī)過一定目數(shù)篩，水洗，烘干，挑選雜質(zhì)。

其中基礎(chǔ)熔塊通過配色、配料和布料，制作出顏色各異的產(chǎn)品圖案效果。

4 微晶磚坯體燒成溫度的研究

4.1 微晶磚坯體燒成溫度對產(chǎn)品性能的影響

微晶磚坯體的燒成溫度是影響產(chǎn)品性能的重要因素之一。燒成溫度的高低直接影響了微晶磚坯體的致密度、抗壓強(qiáng)度、吸水率以及抗折強(qiáng)度等關(guān)鍵性能指標(biāo)。在研究中，我們從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)入手，系統(tǒng)地分析了燒成溫度對微晶磚坯體產(chǎn)品性能的影響。

隨著燒成溫度的升高，微晶磚坯體的致密度逐漸增加，這是由于高溫下原料顆粒間的軟化融合作用增強(qiáng)，顆粒間孔隙減小。其次，燒成溫度的升高也有利于微晶磚坯體抗壓強(qiáng)度的提升，這是因?yàn)樵诟邷貤l件下，原料顆粒間結(jié)合更加牢固，產(chǎn)品整體的力學(xué)性能得到了增強(qiáng)。此外，隨著燒成溫度的增加，微晶磚坯體的吸水率逐漸降低，這是由于高溫下顆粒間結(jié)合更緊密，孔隙結(jié)構(gòu)更加致密。最后，燒成溫度的升高還能夠提高微晶磚坯體的抗折強(qiáng)度，這是由于高溫下顆粒間結(jié)合更加牢固，產(chǎn)品整體的力學(xué)性能得到了增強(qiáng)。

因此，燒成溫度的選擇對微晶磚坯體產(chǎn)品性能具有顯著的影響，需要通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論分析相結(jié)合的方式來確定最佳的燒成溫度范圍，以實(shí)現(xiàn)微晶磚坯體性能的最優(yōu)化。

4.2 微晶磚坯體燒成溫度的控制技術(shù)

確定微晶磚坯體的燒成溫度是確保產(chǎn)品性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通常情況下，確定微晶磚坯體燒成溫度的方法主要包括實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和數(shù)學(xué)模型仿真兩種途徑。

實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)是最直接的方法之一。通過設(shè)計嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臒蓽囟仍囼?yàn)方案，結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，可以直觀地了解不同燒成溫度對微晶磚坯體性能的影響規(guī)律。在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)中，需要綜合考慮燒成溫度、保溫時間、冷卻速率等參數(shù)，以全面地評估微晶磚坯體的燒成溫度范圍。

微晶磚坯體的燒成溫度控制技術(shù)是保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在研究中，我們針對微晶磚坯體燒成溫度的控制技術(shù)通過實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和現(xiàn)場小試進(jìn)行了深入分析。

燒成溫度的控制需要考慮整個燒成過程的溫度曲線。在燒成過程中，需要合理控制升溫速率、保溫時間和冷卻速率等參數(shù)，以確保燒成溫度的均勻性和穩(wěn)定性。同時采用先進(jìn)的燒成窯爐設(shè)備，配合精密的溫度控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對微晶磚坯體燒成溫度的精準(zhǔn)控制，以此提高產(chǎn)品的一致性和穩(wěn)定性。

燒成溫度的控制核心關(guān)鍵點(diǎn)是需要優(yōu)化原料配方和工藝參數(shù)，考慮到各原料成分不同熔點(diǎn)的工藝特性，通過對原料成分的精準(zhǔn)控制結(jié)合燒成工藝參數(shù)的調(diào)整，可以優(yōu)化微晶磚坯體的燒結(jié)效果，最終提高產(chǎn)品的力學(xué)性能和表面質(zhì)量。

因此，微晶磚坯體燒成溫度的控制技術(shù)需要綜合考慮溫度曲線控制、自動化技術(shù)手段和原料配方優(yōu)化等因素，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定和優(yōu)化。

5 產(chǎn)品性能與技術(shù)指標(biāo)對比

微晶熔塊熔炙后與陶瓷生坯熱膨脹系數(shù)匹配問題、氣孔即產(chǎn)品色澤、色彩等產(chǎn)品質(zhì)量問題，完全可以通過技術(shù)+配方解決；熔塊配方的特定組成的設(shè)計和最佳粒子配比是關(guān)鍵核心技術(shù)問題。根據(jù)不同的組成，微晶玻璃由鎂鋁結(jié)晶、鉛鋅結(jié)晶及硅灰石結(jié)晶三種組合而成。要實(shí)現(xiàn)結(jié)晶，相關(guān)的化學(xué)成分要達(dá)到以下要求范圍：CaO：3%-20%， MgO：2%-10%，ZnO：3%-20%。微晶熔塊的顆粒配比組成不恰當(dāng)會導(dǎo)致產(chǎn)品表面產(chǎn)生針孔和熔洞。

在微晶石快速燒成工藝中，陶瓷生坯更適宜與微晶熔塊燒成溫度匹配，適合快速高溫?zé)?。在生坯需具有足夠?qiáng)度時，并考慮到與微晶熔塊形成匹配的適宜燒成溫度和熱膨脹系數(shù)；通過調(diào)整高溫熔塊的配方組成，解決熔塊熔燒后內(nèi)部多氣孔的難題并實(shí)現(xiàn)不同色彩熔塊邊界色差不均勻化過渡問題。

6 結(jié) 語

展望未來，隨著建筑裝飾材料市場對產(chǎn)品性能和質(zhì)感要求的不斷提高，降本增效、節(jié)能減排和市場能源緊張的發(fā)展趨勢，一次快速燒成微晶磚的生產(chǎn)工藝必將受到越來越多的關(guān)注。在此背景下，微晶磚坯體配方與燒成溫度的研究將會繼續(xù)深入，并且在材料配方、生產(chǎn)工藝等方面不斷進(jìn)行優(yōu)化和創(chuàng)新，以滿足市場對產(chǎn)品性能的需求。同時，隨著科技的不斷進(jìn)步，微晶磚坯體的生產(chǎn)工藝將會更加智能化和自動化，進(jìn)一步提高產(chǎn)品的一致性和穩(wěn)定性。因此，微晶磚坯體配方與燒成溫度的研究成果將會在未來發(fā)揮越來越重要的作用，推動微晶磚坯體產(chǎn)品不斷向著高性能、高品質(zhì)的方向發(fā)展。

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作者簡介：范新暉（1977—），男，廣東興寧人，本科，高級工程師，研究方向：建筑陶瓷、知識產(chǎn)權(quán)、工業(yè)設(shè)計

課題項目：2023年度河源市社會發(fā)展科技計劃項目“微晶陶瓷磚低碳制備技術(shù)研究”（項目編號：230508101602387）

Abstract： This study focuses on the formulation and firing temperature of microcrystalline tile bodies. Through in-depth analysis of the formulation of microcrystalline tile bodies and combined with experimental data， the study explores the impact of different raw material ratios on the performance of microcrystalline tile bodies. Based on this， the study investigates the influence of firing temperature on the quality of the product. By adjusting the firing temperature， the sintering effect of the microcrystalline tile body is optimized， and the mechanical performance and surface quality of the product are improved. The comprehensive optimization of the formulation and firing temperature of the microcrystalline tile body is conducted， and the potential application prospects in the field of building materials are discussed. This study provides important theoretical and experimental foundations for the production process of microcrystalline tile bodies， and has certain research significance and practical value.

Keywords： Crystalline Brick Body; Formula; Firing Temperature; Study