釉用陶瓷原料標(biāo)準(zhǔn)化質(zhì)量控制探討

摘 要：本文分析了目前陶瓷原料標(biāo)準(zhǔn)化的現(xiàn)狀、原料加工方式的變遷，闡述了原料標(biāo)準(zhǔn)化與陶瓷產(chǎn)品質(zhì)量提升的關(guān)系及原料標(biāo)準(zhǔn)化質(zhì)量控制的要點(diǎn)，提出原料標(biāo)準(zhǔn)化不足是制約陶瓷產(chǎn)品質(zhì)量提升的關(guān)鍵原因之一。

關(guān)鍵詞：陶瓷；原料；標(biāo)準(zhǔn)化

1 前 言

我國(guó)是陶瓷制品生產(chǎn)大國(guó)，但長(zhǎng)期以來(lái)大多數(shù)陶瓷原料供應(yīng)商和陶瓷生產(chǎn)企業(yè)對(duì)原料的標(biāo)準(zhǔn)化沒(méi)有引起足夠重視。而因?yàn)樘沾稍系牡V物組成、粒度組成、化學(xué)組成及其他理化性能的波動(dòng)，導(dǎo)致陶瓷生產(chǎn)廠家要根據(jù)原料的變動(dòng)來(lái)調(diào)整坯料和釉料配方， 生產(chǎn)較為被動(dòng)，嚴(yán)重地制約了我國(guó)陶瓷產(chǎn)品質(zhì)量水平的提升。目前，在一些陶瓷強(qiáng)國(guó)如西班牙、意大利、美國(guó)、日本等國(guó)家通過(guò)采用預(yù)均化技術(shù)、電腦監(jiān)控技術(shù)、電腦自動(dòng)配料系統(tǒng)等新技術(shù)工藝，同時(shí)加強(qiáng)品質(zhì)管理，可長(zhǎng)期供應(yīng)品質(zhì)穩(wěn)定的陶瓷原料，實(shí)現(xiàn)了陶瓷原料的標(biāo)準(zhǔn)化。

近年來(lái)隨著市場(chǎng)對(duì)高檔產(chǎn)品的需求不斷增加， 陶瓷企業(yè)對(duì)陶瓷原料的要求也越來(lái)越高，所以生產(chǎn)中迫切需要性能穩(wěn)定的原料，也就是要求原料的化學(xué)組成、礦物組成、粒度組成等能在不影響使用的范圍內(nèi)波動(dòng)，使生產(chǎn)處于一種穩(wěn)定狀態(tài)，因此，陶瓷原料標(biāo)準(zhǔn)化及標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)工藝已經(jīng)成為陶瓷原料供應(yīng)商和陶瓷生產(chǎn)企業(yè)迫在眉睫的問(wèn)題。

依筆者多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，要想做好原料的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)化與使用檢準(zhǔn)化，首先要協(xié)助上游供應(yīng)商做好原料標(biāo)準(zhǔn)化，要從原料生產(chǎn)工藝標(biāo)準(zhǔn)化、原料質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)化入手，才能達(dá)到預(yù)期效果。

2 原料加工方式的變遷及不同加工方式對(duì)原料品質(zhì)的影響

陶瓷原料大部分以天然礦物原料為主，同一種礦物原料往往因其礦源不同、使用的生產(chǎn)工藝不同，使原料的質(zhì)量差異較大，可以說(shuō)生產(chǎn)工藝決定了原料的品級(jí)。國(guó)內(nèi)對(duì)礦物原料生產(chǎn)工藝標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)整大致經(jīng)歷了以下三個(gè)發(fā)展階段：

第一階段是從20世紀(jì)80年代中期到90年代初期，國(guó)內(nèi)陶瓷行業(yè)正在起步且快速發(fā)展的時(shí)期，礦物原料的生產(chǎn)工藝主要以雷蒙機(jī)加工為主，這個(gè)階段的機(jī)械設(shè)備裝配及加工水平都較低，以這種工藝設(shè)備加工出來(lái)的原料雜質(zhì)較多。該時(shí)期，只要能將礦石從礦山運(yùn)下來(lái)，不經(jīng)任何處理直接破碎加工成細(xì)粉料，即可供給陶瓷企業(yè)使用。這一時(shí)期陶瓷企業(yè)對(duì)原料的質(zhì)量要求較低，而且消費(fèi)者對(duì)陶瓷產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)要求也較低，因此原料的質(zhì)量水平基本由供方市場(chǎng)來(lái)決定。

隨著國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的逐步開(kāi)放和消費(fèi)者質(zhì)量意識(shí)的不斷提高，以及陶瓷行業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)水平的提高，到20世紀(jì)90年代中期，礦物原料的生產(chǎn)工藝標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)入了第二階段，即以干法球磨機(jī)加工逐漸取代了雷蒙機(jī)直接加工，原料中的雜質(zhì)控制得到很大的改善，產(chǎn)品的批量相對(duì)擴(kuò)大，產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性也相應(yīng)提高。

進(jìn)入21世紀(jì)，隨著我國(guó)加入WTO，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的進(jìn)一步開(kāi)放，自由競(jìng)爭(zhēng)更加劇烈，不僅是質(zhì)量的競(jìng)爭(zhēng)，還有成本的競(jìng)爭(zhēng)，這時(shí)各企業(yè)大大提高了對(duì)原料質(zhì)量的要求，促使了專業(yè)原料生產(chǎn)企業(yè)逐漸發(fā)展用濕法球磨、除鐵及用大規(guī)格沉淀池的均質(zhì)方式來(lái)生產(chǎn)重要的礦物原料；由于要烘干，原料成本相對(duì)提高了，但其附加值也較高，加上礦物原料均為不可再生資源，因此基本上是供不應(yīng)求。

原料生產(chǎn)工藝標(biāo)準(zhǔn)化的以上三個(gè)階段的演變，主要是因?yàn)槔酌蓹C(jī)加工的礦物原料中機(jī)械雜質(zhì)多，批次間的質(zhì)量穩(wěn)定性差，使很多陶瓷企業(yè)的產(chǎn)品經(jīng)常出現(xiàn)不可控的缺陷，主要表現(xiàn)為釉面針孔、黑點(diǎn)、綠點(diǎn)等。但由于當(dāng)時(shí)的原料加工標(biāo)準(zhǔn)的限制，陶瓷企業(yè)和原料供應(yīng)商主要通過(guò)以下兩條對(duì)策來(lái)提升質(zhì)量：一方面，陶瓷企業(yè)要求原料供應(yīng)商改善生產(chǎn)工藝，提高原料品質(zhì)；另一方面，供應(yīng)商指導(dǎo)客戶作末端使用前的除鐵，為此也催生了原料粉料、漿料除鐵設(shè)備的專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)。

針對(duì)陶瓷行業(yè)的特點(diǎn)與要求，電磁和永磁除鐵器在原料投入使用的前端和后端進(jìn)行除鐵處理，但對(duì)干式粉料的除鐵，其除鐵效果非常有限，仍無(wú)法滿足客戶對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求。實(shí)踐證明，單一的原料中磁性物高于0.02%時(shí)，會(huì)對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)生不良影響。如對(duì)生料釉而言，如上線前釉漿除鐵不徹底，很容易出現(xiàn)釉面黑點(diǎn)或針孔，對(duì)素色釉面的影響尤其明顯；對(duì)熔塊而言，很容易導(dǎo)致外觀差異或釉面偏黃。所以，目前在各陶瓷企業(yè)中隨處可見(jiàn)除鐵器或除鐵槽這種常規(guī)設(shè)備。當(dāng)大量使用濕磨水洗原料時(shí)，這種除鐵器的主要功能就是要去除加工過(guò)程中與研磨設(shè)備磨擦產(chǎn)生的磁性物或是高嶺土中的磁性物；工作負(fù)荷小、效果好。

在長(zhǎng)期的實(shí)踐工作中發(fā)現(xiàn)，只要釉漿中的磁性物大于0.3ppm(特殊功能釉除外)，瓷磚釉面很容易出現(xiàn)針孔與凹坑。為響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排的環(huán)境保護(hù)要求，幾乎所有的陶瓷企業(yè)均通過(guò)提快窯爐轉(zhuǎn)速、縮短燒成周期來(lái)降低單位能耗和成本。要想在快速燒成的條件下確保瓷磚釉面針孔、平整度滿足質(zhì)量要求，首要任務(wù)就要控制好釉用原料及水質(zhì)中的磁性物，否則，釉面質(zhì)量水平就難以提高。因?yàn)樵诳鞜龡l件下，釉層中如有因磁性物氧化分解產(chǎn)生的氣泡在進(jìn)入燒成帶時(shí)剛冒到釉面層，或沖出釉面破裂時(shí)釉面還沒(méi)有被拉平，就會(huì)在瓷磚表面留下凸點(diǎn)、針孔或凹坑等缺陷，成為瓷磚釉面的致命缺陷。濕法球磨生產(chǎn)不僅可以解決原料磁性物的問(wèn)題，還可以使原料在巨大的沉淀池中以及后續(xù)的烘干過(guò)程中得到有效的均質(zhì)，大大提高了批內(nèi)與批次間的穩(wěn)定性，為產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定打下基礎(chǔ)。

基于以上因素，生產(chǎn)高品質(zhì)釉料原料的企業(yè)，在選用礦物原料時(shí)，一般優(yōu)先選擇濕法球磨加工，其次才為干法球磨。當(dāng)不得已需用雷蒙機(jī)加工原料時(shí)，亦要求原料生產(chǎn)企業(yè)將磁性物控制在0.02%以下。而一些自產(chǎn)自用的企業(yè)憑借大量的除鐵器的投入使用，嚴(yán)控釉漿上線前對(duì)鐵磁性物的去除，而優(yōu)先選擇雷蒙機(jī)加工或干法球磨加工的原料，目的是減少原料的采購(gòu)成本。濕法生產(chǎn)的原料除了損耗較大以外，還需投入烘干成本，因而成本高，但有利于企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的提高。所以各原料廠商可依自身的產(chǎn)品定位，根據(jù)客戶要求，在原料標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程中，確立各自生產(chǎn)工藝的標(biāo)準(zhǔn)化。

3 原料標(biāo)準(zhǔn)化質(zhì)量控制

在衡量原料質(zhì)量的優(yōu)劣前，首先要依客戶的要求來(lái)確定原料的質(zhì)量特性與控制標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)對(duì)原料質(zhì)量特性的測(cè)試、檢查，形成量化指標(biāo)與控制標(biāo)準(zhǔn)，比對(duì)后判定原料的質(zhì)量是否能滿足客戶要求。原料控制標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容應(yīng)至少包含化學(xué)成分、粒度、含水率、磁性物的控制。如原料能始終如一地做好這幾項(xiàng)控制，最終產(chǎn)品質(zhì)量的變異是非常小的，即使有輕微差異也很容易在使用過(guò)程中進(jìn)行調(diào)整。

3.1化學(xué)成分控制

化學(xué)成分控制主要用儀器分析、滴定分析、重量分析對(duì)原料成分進(jìn)行識(shí)別與測(cè)定，依客戶要求，通過(guò)對(duì)原礦的搭配、均質(zhì)及加工工藝參數(shù)的調(diào)整，確定雙方可接受的合理的成分管制標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)實(shí)施對(duì)原料化學(xué)成分的控制，而以上所提及的分析方法和標(biāo)準(zhǔn)，目前在國(guó)內(nèi)均有相應(yīng)成熟的方法。值得一提的是，當(dāng)前在陶瓷業(yè)界較普及的多元素快速分析儀，可以滿足Si、Al、Ca、Mg、K、Na、Fe、Ti等常規(guī)元素的快速測(cè)定。原子吸收光譜儀的應(yīng)用普及率較低，對(duì)精確度要求不是很高的元素分析，用多元素快速分析儀即可滿足測(cè)試要求，當(dāng)然還有更快速且為非破壞性的儀器分析，即X熒光波長(zhǎng)射線分析，一般在專業(yè)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)及大型企業(yè)使用。不管用何種儀器來(lái)做原料成分分析，均為相對(duì)分析，但可以通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對(duì)比，達(dá)到雙方一致認(rèn)可的結(jié)果，可以為控制原料成分的波動(dòng)提供相對(duì)合理的數(shù)據(jù)資料，為生產(chǎn)出質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品提供堅(jiān)實(shí)保證。

3.2粒度控制

對(duì)原料的粒度控制，主要通過(guò)用標(biāo)準(zhǔn)篩來(lái)做篩余量測(cè)試，對(duì)相對(duì)精細(xì)的粒度管制還可以用激光粒度分析儀來(lái)測(cè)試。在釉料生產(chǎn)企業(yè)中，針對(duì)不同原料粒度的控制是以100目、200目、325目和400目四種常用規(guī)格篩網(wǎng)管制為主。如選定了200目的規(guī)格，在使用時(shí)粒度過(guò)粗或過(guò)細(xì)均不利質(zhì)量穩(wěn)定，因過(guò)細(xì)不僅會(huì)增加原料加工成本，不利提升加工產(chǎn)能和節(jié)省能耗，也不利釉料產(chǎn)品配料時(shí)的流動(dòng)性，影響均質(zhì)。而過(guò)粗易導(dǎo)致配料偏析或于影響研磨時(shí)間和細(xì)度，進(jìn)而影響漿料性能，不利于穩(wěn)定生產(chǎn)。

3.3磁性物的控制

磁性物是指分布于原料中或于加工過(guò)程中引入的機(jī)械鐵屑、硫鐵礦或菱鐵礦等有磁性的物質(zhì)。本文中講的磁性物主要以機(jī)械鐵為主，除了原料本身，生產(chǎn)原料的設(shè)備也可能引入磁性物。鐵在陶瓷原料中又以各種不同的形式存在，其中最嚴(yán)重的是金屬鐵(加工過(guò)程中帶入的鐵屑)，它不僅會(huì)影響陶瓷制品表面著色，而且會(huì)出現(xiàn)明顯的黑點(diǎn)或針孔，因此需依客戶的實(shí)際要求將其控制在合理的范圍內(nèi)。

實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，在一般原料中的磁性物，其含量要小于0.02%才容易結(jié)合后續(xù)工藝除鐵來(lái)控制產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定，大部分礦物原料就是為達(dá)到這一要求而不斷調(diào)整生產(chǎn)工藝控制標(biāo)準(zhǔn)，如雷蒙機(jī)加工不能滿足這一要求就用干法球磨機(jī)加工，干法球磨不能滿足就用濕法球磨加工。據(jù)筆者了解，釉用原料中磁性物的測(cè)定與控制是在2000年后才開(kāi)始在一些大型原料加工企業(yè)得到推廣應(yīng)用，目前仍有很多小型原料加工企業(yè)，仍然認(rèn)為只要原料中總Fe2O3含量合格就是好的原料，比如鈉長(zhǎng)石中的Fe2O3≤0.15%為合格。在微觀層面可以這么認(rèn)為，但在宏觀層面，只要磁性物含量大于0.02%就不算高品質(zhì)的鈉長(zhǎng)石了，所以針對(duì)原料中磁性物的控制及測(cè)定方法，還有待進(jìn)一步宣導(dǎo)、推廣與應(yīng)用，來(lái)提高原料的質(zhì)量控制，確保最終產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

3.4含水率控制

對(duì)原料含水率的管制目的是防止儲(chǔ)存結(jié)塊，利于入料混合均勻與大量使用時(shí)的管道輸送。一般均要求含水率小于1%，粘土原料可依工藝要求作適當(dāng)?shù)姆艑挘P(guān)鍵在于穩(wěn)定。

3.5其他

很多企業(yè)除了對(duì)原料實(shí)施以上最基本的管制外，還對(duì)原料的外觀和壓餅煅燒白度實(shí)施管制，該測(cè)試的主要目的是要了解原料外觀和煅燒后的呈色與白度。外觀比對(duì)是把原料樣品烘干后與標(biāo)準(zhǔn)樣品在自然光下目視比較；而壓餅白度比對(duì)，一般用高溫電爐煅燒到1300℃并恒溫1~2h，冷卻后取出目視或利用儀器來(lái)對(duì)比白度或色差。

4 結(jié) 語(yǔ)

原料質(zhì)量是設(shè)計(jì)與生產(chǎn)出來(lái)的，檢驗(yàn)只是一種驗(yàn)證方法，關(guān)鍵還是要原料的生產(chǎn)過(guò)程管理標(biāo)準(zhǔn)化，可通過(guò)采用先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備、工藝，并對(duì)生產(chǎn)流程進(jìn)行人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)的5M1E有效分析及管控，做到原料生產(chǎn)工藝標(biāo)準(zhǔn)化、原料控制標(biāo)準(zhǔn)化，來(lái)確保終端產(chǎn)品質(zhì)量。可以說(shuō)企業(yè)產(chǎn)品品質(zhì)提升的進(jìn)程就是原料不斷標(biāo)準(zhǔn)化的過(guò)程，故原料標(biāo)準(zhǔn)化和專業(yè)化生產(chǎn)是提高產(chǎn)品質(zhì)量的堅(jiān)強(qiáng)保證。

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