利用四會本地劣質原料生產二次燒內墻磚

摘要 本文對廣東肇慶四會本地的劣質原料和廢棄料進行了原礦性能、泥漿性能、粉料性能及燒結性能等試驗，并對部分原料進行了化學分析。在實驗基礎上，利用這些劣質原料試制出了二次燒內墻磚。生產實踐表明：利用四會本地劣質原料和原料尾礦生產二次燒內墻磚，不僅具有原料成本低的優點，而且還可以大幅度降低球磨時間，降低了生產能耗。

關鍵詞 四會，劣質原料，內墻磚，二次燒，配方

1前 言

近二十年來，我國建筑衛生陶瓷工業一直呈現高速發展的態勢，至今建筑衛生陶瓷的產量已穩居世界第一。據估算，我國生產建筑陶瓷年耗用天然礦物原料超過1.0億噸[1]。眾所周知，礦產資源不可再生，這么巨大的資源用量對于地大物博的中國同樣也無法長期承受。與此同時，由于原來對礦山的掠奪性開采所造成的大部分中低檔陶瓷原料現在又被閑置和廢棄，若不做好礦產資源的綜合開發利用，不進行廢渣、廢棄物的利用研究，既會造成資源的枯竭，還會導致生態失衡和環境的破壞。因此，如何利用劣質原料和尾料又成為一個迫不及待的新課題。

本文介紹了如何利用四會劣質料生產二次燒內墻磚的工藝試驗過程，既有很好的環保意義，又拓寬了陶瓷原料的新領域。

2原料選擇

內墻磚的原料以四會龍灣為中心50公里以內的原料作為主要研究對象，選取原料的原則有以下幾點：

（1） 原料應在周邊地區50公里內；

（2） 砂風化好，含砂率小于65%，云母含量小于1.5%，且最好有一定的塑性，燒餅白度大于40，可全部通過4目篩；

(3) 泥塑性較好，含砂率小于35%，樹根含量小于3%，塑性指數大于10，燒后不黑心；

(4) 石灰石的粉鈣含量不低于52%，并可全部通過8目篩；

(5) 價格方面，砂不超過30元／噸、泥不超過35元／噸、石灰石粉不超過40元／噸；

(6) 總供貨量每月不少于8000噸，其中砂類不少于5000噸，可隨時供貨，供應商有一定的存貨量。通過調研，發現符合上述條件的原料不下四十種，總儲量不下10億噸，這可能是四會本地原料的優勢。

3原料試驗

原料試驗內容可分為：原礦性能試驗、泥漿性能試驗、粉料性能試驗及燒結性能試驗等四大項。

3.１原礦性能試驗

主要測試原砂和泥的水份、含砂率、含云母率、含樹根率、粒度、砂粒硬度和粒度分布、原泥可塑性指數等。同時還應對礦山的儲量、礦層走向、礦層風化解理情況、礦砂泥的不同層面的切面的性能有所掌握，并做好封存建檔管理。

3.２泥漿性能試驗

(1) 將烘干后的原料置于容量為5kg的95氧化鋁瓷研缽內，研細并全部通過8目網篩備用；

(2) 在轉速為1440轉／min的快速研磨機內進行，瓷瓶為容量500g的95氧化鋁瓷瓶，瓷球同樣為95瓷，瓷球的顆粒級配按“金字塔”和“黃金分割”原理來設計，力求達到最緊密堆積和最大接觸面積。球石總裝載量為540g，其中5mm瓷球占19/27（380g）、10mm瓷球占7/27（140g）、15mm瓷球占1/27（20g）；

（3） 試驗時取200g干料，料:球:水（wt%）比為1:2.7:0.5，即200g干料、100ml水；球磨4min，即5760轉；甲基0.1%、三聚0.2%，測泥漿的流速、比重、150g篩余、細度和水份；

（4） 在試驗⑶的基礎上，通過調整甲基和三聚的用量使泥漿的流速控制在35～65s內。表1為四會有代表性原料的甲基和三聚使用情況；

（5） 在以上試驗基礎上，通過調整球磨時間，使細度控制在萬孔篩篩余在2～3g/150g泥漿內。

3.3 粉料性能試驗

（1） 將按照泥漿試驗制備出的泥漿澆注于石膏模具內，另外也可以澆于素燒坯、噴釉于干燥高強生坯上自然風干或烘箱輔助烘干；

（2） 將干燥過的泥餅置于容量為500g的高鋁研缽內，研細或置于不銹鋼板或拋光磚上碾細并過30目篩備用，即俗稱的“打粉”，當然如果有電動的打粉機就更好；

（3） 取干粉150g置于不銹鋼碟內，用滴定吸管滴入11～12g水，用手反復搓勻即俗稱的“搓粉”，并過24目篩，用比重瓶測松密度和流動性；

(4) 取干粉用研缽研細，過0.5mm孔徑網篩，并稱取100g細粉，在調泥盤內調和均勻，并用濕布適當陳腐；用搓泥條法減水、噴水法加水、華法錐測定液限即錐自然下沉入杯10mm深，并迅速測得液限水份值；塑限采用搓泥條法減水，直至泥條直徑為3mm、斷裂為10mm的段并不能復原為止，迅速測得塑限水份值，可塑性指數就是液限值與塑限值之差；

（5） 稱取25g（直徑50mm的餅）或38g（直徑60mm的餅）粉料各4份并準備打餅，打餅前要對打餅器和工作臺洗、刷、擦干凈，并根據松密度算出腔高并調好腔高，填粉后即時刮平、翻轉、打壓、翻轉脫模、修坯，即時測重、測尺、測厚、測濕餅強度，整個過程要干凈利索，尤其保證工藝干凈衛生，在打餅時為了防止粘模，在上下模芯上都墊貼上一層干紙；

（6） 在烘箱或微波爐內烘干，測重、測尺、測厚、測干餅強度、測針密度，并計算出水份、干燥收縮和斷裂模數。

3.4 燒結性能試驗

（1） 將粉料性能試驗制得的干餅置于最高燒成溫度1150℃、周期21min、窯長121.8m、兩區燒成的輥道窯內素燒，并測重、測尺、測厚、測燒餅強度，并計算燒失、燒成收縮、燒結斷裂模數，觀察燒結情況、夾心情況；

（2） 將燒餅做吸水性能，測量吸水重、吸水尺、吸水強度，并計算吸水率、吸水膨脹率以及吸水斷裂模數；

（3） 將素燒餅粘貼于素坯上，測淋水質量、底釉質量、面釉質量，并置于最高燒成溫度為1120℃、周期23min、窯長147m、兩區半燒成的釉燒窯內釉燒，觀察釉面質量并測重、測尺、測厚、測釉餅強度、吸水率、熱穩定性[2]。

4配方試驗

通過長達3個月的原料調研考察和研究，確定了以下幾種坯用原料，其化學分析報告如表2所示。

配方的小試可按照原料試驗方法，配方取值按兩面夾法和三角取值法來進行，首先配方為石灰石-粘土系配方，粘土包括泥、砂和石片土，兩面夾法只確定灰土比、收縮率和吸水率，而進一步以三角取值法確定砂泥土比、白度、可塑性等物理性能。當然，如果有質量缺陷或性能不太理想可采用替代法調試，最終確定配方取值。按照地腳線的特征，其工藝參數（泥漿性能和坯體性能）如表3和表4所示。

其中，顆粒級配采用篩分法，網篩用40目和60目，以40目篩上、60目篩上和60目篩下三個數據來表示，表內為60目篩上值。粉料松密度和流動性用比重瓶來測定，流動性為瓶倒立于玻璃板上瓶被輕輕提起后，粉堆與無粉玻璃板的夾角。配方的可塑性指數采用華法錐測液限，以條搓法測塑限，以液限水份與塑限水份之差來表示可塑性。變形度用鋼板尺和塞尺來測量，上凸為正、下凹為負，表內為對角線數值。針密度用針密度儀測試，測試要選擇好針的直徑和負荷壓力，可按內墻磚針密度檢測方法和說明書來選擇。

配方中試采用的工藝方法有別于小試，同時也不同于大生產。中試所用的專有裝備為：剛玉對輥破碎機、試驗振動篩、20公斤裝高鋁瓷瓶磨擦傳動球磨機和PD100試驗噴霧干燥塔，其它設備如成形、干燥、素燒、釉線、釉燒為生產線設備。試驗分兩步進行：首先是合格粉料的制備，試驗時先將小試優選下來的配方原料認真核對，核對無誤后，取樣四份至20公斤左右時烘干，烘干料經對輥破碎機初級粉碎并全部通過8目網篩，然后配料，按料：球：水比(wt%)1:2.7:0.5裝瓶，總轉數為5760轉，球石為中鋁球：10mm球38kg、20mm球14kg、30mm球2kg；減水劑(%)0.48、增強劑(%)0.12；球磨過60目篩噴粉。試驗第二個步驟，將合格的試驗粉料用塑料桶提至車間，用大生產的娜塞提VIS1200壓機手工布料，沖壓4次，每次6片，共24片，測尺寸、測重量并標識編號，取2片測濕坯強度和針密度，其余烘干。烘干后，再測重量、測尺寸，取兩片測干燥水份、干燥強度和干燥收縮，其余進行素燒。素燒后，測尺寸、測重量，取兩片測吸水率和吸水膨脹率，另取兩片測抗折強度，其余上釉線、上底釉和面釉并測其質量，進行釉燒。釉燒后，分別測強度、吸水率、變形度、光澤度、熱穩定性和防污性。最后確定的配方為：BT-8015，配方組成見表5，其化學成份的質量百分組成見表6。

5結 論

(1) 通過對原料產地的調查及配方實驗，利用四會本地劣質原料和原料尾礦生產二次燒內墻是可行的。

(2) 四會本地劣質原料和原料尾礦價格均價不高于40元／噸，且在周邊50公里以內，交通運輸方便且都有自備料場，可緩解弱勢企業的資金壓力，降低生產成本。配方中，大量使用了本地風化較好的泥、砂等原料，可大幅度降低球磨時間，有效地降低了能耗。

(3) 將尾礦和劣質原料引入到建陶工業中，拓寬了建陶工業原料的應用范圍，不僅有良好的社會意義，而且具有良好的環保意義和經濟價值。

參考文獻

1 劉屬興，任永國，黃勝發等.以瓷石尾砂、粉煤灰、紅粘土等劣質原料試制外墻磚[J].2005，26（4）：269-272

2 趙慶太.無釉瓷質紅墻地磚的研制.產品開發，1996(3)：35～36