二次燒無硅灰石坯料配方試制

摘要本文主要介紹了二次燒成無硅灰石坯料配方的試制方法，該方法適用于任何一種有釉磚坯體配方的試制，也可作為拋光磚坯體配方制作的參考。

關鍵詞硅灰石，坯體，膨脹系數

1前 言

目前國內的瓷片坯料特別是一次燒的產品都會加入大量的硅灰石，有些配方中硅灰石用量更是驚人。隨著陶瓷行業硅灰石需求量的增大，這種不可再生資源面臨著枯竭的危險。

硅灰石在配方原料中價格最高，因此研制無硅灰石坯料配方不但可以避免資源的加速匱乏，還可降低成本，為廠家帶來利益，其研制意義深遠。

2配方計算

配方計算的方法較多，各種方法適應條件不同，使用最廣的是逐項滿足法。舉例如下：

（1） 首先選好原料，列出其化學組成和物理性能，如表1所示（廠家在計算時盡可能取多次測量的平均值）。

（2） 確定底釉、面釉，并檢測其物化性能，其中膨脹系數的大小會對坯體產生影響。某廠的底釉和面釉（熔塊釉）的膨脹系數以及原坯料配方和中試配方的膨脹系數，如圖1所示（也可由化學組成計算其膨脹系數作為理論參考）。

一般廠家的底釉膨脹系數較大，在實際生產中，應按低膨脹系數的底釉來對其進行調整。其配方如表2所示（僅供參考）。表中的E8底釉的膨脹系數為212×10-7，偏大。在實際生產中往往要加入20～50%的50C底釉來調節其膨脹系數。

（3） 確定化學組成范圍，計算配方。由圖1可看出原坯料配方的膨脹系數曲線出現了異常。曲線的末端出現大幅度上升，此配方的25～850℃膨脹系數是228×10-7，在25～780℃其膨脹都比較正常，780℃之后突然大幅度膨脹，必然會產生變形、開裂的現象。該配方在實際生產中，就出現了大量的蛇形缺陷，導致當天所有素坯報廢。它的化學組成如表3中的參考化學組成，其化學組成中鉀鈉的含量偏高，鋁含量偏低。這樣雖然可以降低吸水率，但液相增多易軟化變形。

從圖1膨脹系數曲線的走向和中試配方計算表3中的化學組成可以看出：中試配方的Al₂O₃含量上升了1.88%，SiO₂含量上升了0.67%，而K₂O、Na₂O含量降低了0.43%。此配方中生成的液相量必然會減少，而生成莫來石的晶相量必然會增加。在計算配方時，應盡可能使其化學組成在參考范圍之內。

3實驗室配方小試及參數檢測

3.1 取樣、混合

上、中、下、前、后不同部位以及顏色的原料各取少量混合。

3.2 配料、球磨

首先把已混合均勻、烘干的單種原料（測水份），按照配方比例進行配料。200g干料加水100g球磨8min左右，添加劑按配方加入。球磨后，過80目篩，烘干。

3.3 稱量、打餅

（1） 烘干料后，加入7%水份混合，然后過20目篩；

（2） 稱量25g±0.5g過好篩的粉料，做成四個樣品；

（3） 樣品烘干后，稱量干重，并用游標卡尺量取尺寸，保留小數點后兩位數字；

（4） 記錄燒前尺寸、日期、燒前重量，并標注燒成溫度。

3.4 標注、試燒

試燒三個樣品，一個燒后淋釉，釉燒。三個樣品都要測吸水率、收縮及燒失量，并測量其白度、膨脹系數等。

4坯料中試及參數檢測

4.1 球磨、制粉

（1） 轉換：測出配方中各種原料的水份（取樣要準確），然后把配方進行轉換，算出含水原料的用量；

（2） 下料：寫好下料單，并注明工藝參數和工藝要求；

（3） 球 磨：細度合格后放漿，要求水份控制在33%左右，細度3.0g/100mL，流速35s左右，球磨8h，經噴霧塔制粉。

4.2 壓制、燒成

（1） 噴霧塔制粉，陳腐幾天后送至壓機上料倉、壓制。表4所示的是250mm×300mm規格磚坯料壓制參數表。

（2） 壓制磚坯后，干燥燒成。干燥后的坯體含水率應小于0.5%，有利于快燒，預熱帶進窯溫度最高可達到500～550℃。素燒窯和釉燒窯的燒成曲線如圖2、3所示。

（3） 釉燒，中試磚淋釉釉燒，釉線工藝參數如表5所示。

4.3 燒后檢測

一般坯料燒成的主要檢測項目有：素坯尺寸、平整度、吸水率、抗折強度、熱穩定性、膨脹系數、化學組成以及白度等。

（1） 素燒尺寸如表6所示。由于釉燒溫度比素燒溫度低得多，對產品尺寸的影響不大。

（2） 素燒、釉燒后磚坯的平直度

從圖4、5可以看出：淋過釉后，燒出來磚的平整度有很大變化。因此必須調整好底釉和面釉的膨脹系數以適應坯體。生產中素坯不允許有反翹，而燒出來的成品磚更不允許反翹現象。一般剛出窯的成品是很拱的，等冷卻至室溫后會慢慢變直，故應保證成品拱一點。成品經過冷卻、磨邊泡水（磨邊會受壓），磚的平直度將發生很大變化。

另外，應注意釉面磚的坯體吸水率一般都有10%以上，磨邊泡水后，坯體會發生膨脹，因此必須烘干，以避免坯體吸水后造成坯體后期反彈和開裂。目前釉面磚后期反彈已成為陶瓷企業的一大難題。

（3） 其它性能檢測如表7所示。

5其它類型坯料配方及化學組成實例

分析和比較各種釉料和坯料的膨脹曲線圖，可以看出，除原配方曲線不同之外，其它曲線都或多或少存在相似。筆者認為若坯釉結合良好，其坯釉的膨脹曲線會平行。表現在實際生產中，就是在同一溫度下能共同膨脹或共同收縮。這樣即使曲線波動再大，也可制定出合適的燒成曲線與之適應；反之，如果坯釉膨脹曲線不平行，也就是說在坯釉開始石英晶型轉變（膨脹）時，釉料的這一膨脹提前或滯后不利于坯釉結合，容易導致產品開裂。

一次燒瓷片和仿古磚等有釉磚坯料配方的計算方法與二次燒瓷片相同。其區別是所用原料不同，一次燒對原料要求很高，仿古磚坯料一般都是低吸水率(＜0.5%瓷質或＜8%炻質)坯體。其坯體配方中鉀鈉的含量很高。生產中無需考慮坯釉結合的問題，但因為無釉的遮蓋，應注意避免拋光后坯體的各種缺陷，如坯體的白度、坯體針孔等。據資料介紹，一般瓷質磚的化學組成范圍（wt%）是：SiO₂：65～73，Al₂O₃：16～23，CaO和MgO：1～3，K₂O和Na₂O：4～7，Fe₂O₃：＜1.5，TiO₂：＜1。

6結束語

多數人認為為防止后期龜裂和磚形反彈應采用硅灰石。但據了解，國外很多配方里都不加硅灰石。筆者也認為:二次燒瓷片坯體無硅灰石配方是可行的。當然，也可降低其用量或用其它含鈣量高的原料來代替，以降低坯料成本和節約硅灰石資源，三水某廠就用一種高鈣砂部分取代硅灰石和石灰石。

參考文獻

1 汪嘯穆.陶瓷工藝學[M]

2 蔡飛虎，馮國娟.實用墻地磚生產技術.佛山陶瓷，2003年增刊