硅鐵紅色料的生產及工藝控制

摘 要 文章主要介紹了硅鐵紅色料的原料配方及其生產工藝流程和工藝要求。

關鍵詞 硅鐵紅，配方，生產工藝

1前言

紅色系列色料一直是市場上較為流行和受歡迎的色料品種，如鋯鐵紅、錫桃紅，沙漠紅及硅鐵紅等。從技術角度講，紅色系列是對生產技術和工藝要求較高的品種之一，它對原材料的選擇、配方以及燒成等工藝有十分嚴格的要求。

硅鐵紅色料是一種能在坯體中呈現出鮮艷的類似于沙漠紅色調，且耐高溫的陶瓷色料。我國在2004年左右開始人工合成硅鐵紅色料的規?；a，通過對原材料的精選、配方的改進和工藝的不斷完善，已有部分廠家生產出較理想的產品，其發色既深又鮮，成本也控制在一個比較合理的范圍內，在市場上比較受歡迎。

2材料選用與生產配方

2.1 原材料的優選

天然硅鐵紅色料的主要成分是硅和鐵，也含有少量的鋁等。其呈色機理是：石英發生晶型轉變時產生裂紋，高活性的發色鐵離子向裂紋中擴散，同時在α-石英向β-石英二次晶型轉變過程中被包裹而形成耐高溫的發色晶體。若直接將石英粉和鐵紅在實驗電爐中煅燒至1000℃，其產物并不在坯體中發色。這主要是因為石英粉呈惰性，其顆粒較大，晶型穩定，活性相對較低，所以必須選擇一種超細的高硅含量的材料來代替普通的石英粉。目前市場上可選的不同粒度的硅微粉較多，但實驗發現硅微粉并不是越細越好，通常1200～2000目即可。

鐵紅的選擇也至關重要，因為它直接影響最終產品的發色深度、色調以及鮮艷程度。一般來說，鐵紅主要有兩種色調方向：一種偏向于紫色調，另一種則偏向于黃色調。江西產鐵紅偏向紫色調；上海產的鐵紅則較偏向黃色調，比較鮮艷。實際生產中可根據需要進行選擇。

2.2 生產配方及礦化劑的選用

通過實驗發現，硅鐵配比（wt%）在80～90:20～10時呈色最好，根據需要調節配方中鐵的加入量可得到不同色調的產品。

礦化劑的選擇也是色料生產中的關鍵技術之一。 在硅鐵紅色料的生產中，選用NaF和CaCl2作為礦化劑可以起到非常好的效果，特別是含結晶水的CaCl2效果更好。生產中根據礦化劑的加入量來確定最高燒成溫度。

3工藝流程及控制

3.1生料的混合

固相反應對原料混合均勻度的要求十分嚴格。由于硅微粉呈顆粒狀，極細，材質蓬松；而鐵紅較重，且帶有一點粘性，所以使用常規的錐型混料機混料效果并不理想。但若使用攪拌磨來配料則效率很低，而且研磨后期容易死機，所以建議采用濕法混料。實際生產中，可使用球磨機來配生料。按照生產配方稱好生料，將CaCl2用冷水完全溶解后，再投入到球磨機中。嚴格控制加水量，以生料經過球磨后能自動流出為佳，一般球磨2～4h。需要注意的是，由于硅微粉在干燥時很蓬松，造成一次球磨量較少，所以在每次投料時，可以邊投料邊開機，這樣可以提高一次球磨的效率。

3.2裝 窯

生料經球磨機混合、球磨后呈泥巴狀，不需烘干，直接裝窯即可。匣缽宜壁薄、透氣性好。一般裝九分滿，以不溢出為佳，否則將影響后期卸窯。

3.3 燒成制度控制

3.3.1最高燒成溫度

根據所加入礦化劑的數量來確定最高煅燒溫度，通?？刂圃?50～1050℃。生產中發現，在氧化氣氛中，1000℃燒成的產品品質最佳。著色劑鐵紅的種類也對燒成溫度有影響。另外，在相同配方的條件下，濕法混料方式的最高燒成溫度比干法混料要低20℃左右。

3.3.2 升溫速率及保溫時間

由于硅鐵紅色料是基于石英晶型轉變過程中對鐵的包裹而呈色的，因此，煅燒過程中主要考慮石英的晶型轉變對色料的影響。其燒成曲線基本同其它產品一樣，需要注意的是，由于是濕法混料，生料一般含水較多，故從常溫至120℃升溫過程中要留有足夠的時間，將水分排凈，120℃之后可以適當快燒。由于α-石英向β-石英轉變是可逆反應，其第一次轉變大致在650℃左右發生，所以在該溫度前后應適當放緩升溫速度。同時，應盡可能保證均勻升溫。通常燒成周期在12～16h，可根據生產窯爐的大小作適當的調整，保溫時間一般要求在2～4h。

4后期加工

選用合理的原料及配方，并適當調節最高煅燒溫度可得到較為疏松的產品，經爪式破碎機初步加工打粉后，直接打包入倉即可。如果對產品細度有特殊要求，可使用雷蒙機或者微粉機加工（細度一般可控制在325目）。需要說明的是，細度對產品在坯中的發色效果有明顯的影響，過細會減弱其在坯中的發色。

5 結語

目前，我國在紅色系列色料的研究和生產方面還不是很完善，有很大的提升和發展空間。研究者應加強對原料配方及工藝方法的研究，推動我國紅色系列色料向更優質的方向發展。