關(guān)于磚坯強(qiáng)度影響因素的答疑

問：韓工，請問是否磚坯粉料越細(xì)強(qiáng)度越高？影響坯體強(qiáng)度的因素有哪些？

答：你好，你問的問題很籠統(tǒng)，傳統(tǒng)的建筑陶瓷坯體成型一般為噴霧粉料半干壓成型，噴霧粉料半干壓具有三個特點(diǎn)：一是粉料顆粒是假顆粒，含有固相（礦物顆粒）、液相（水分）和氣相（空氣）。這些含有水分（一般在3%～12%范圍）和空氣的假顆粒需要具備流動性、壓縮性和穩(wěn)定性；二是粉料顆粒是由不同性質(zhì)的礦物及其碎屑以及化學(xué)助劑組成，需要滿足濕法球磨、噴霧干燥、半干壓成型、輥道窯燒成及成品物理化學(xué)特性等工藝要求。因此，必須滿足可加工性和生產(chǎn)適應(yīng)性要求；三是粉料顆粒方便運(yùn)輸、儲存，在簡單儲存時不會因?yàn)槎逊e、環(huán)境溫度、濕度變化而發(fā)生性質(zhì)變化；在敞口的運(yùn)輸條件下，也不會與運(yùn)輸機(jī)械接觸而使得性能發(fā)生變化，更不會因?yàn)榭諝鉂穸取囟茸兓l(fā)生較大變化。

粉料細(xì)度，一般指干重粉料經(jīng)過水篩法的篩余，它與球磨泥漿細(xì)度的差別主要是檢查泥漿過篩、儲存、噴霧干燥，以及粉料運(yùn)輸過程細(xì)度產(chǎn)生的變化。如果用的是煤粉或者水煤漿燃料，這項檢測很有必要。由于你說的粉料“細(xì)”不一定指粉料細(xì)度，而有可能指粉料顆粒級配中“中粉”（40～60目及60～80目）和“細(xì)粉”（80～100目及100目篩下）較多。誠如此，這些細(xì)粉就不利于粉料的運(yùn)輸、儲存和成型。

為了清楚表述，筆者將這些問題解剖為三個問題，一是影響坯體強(qiáng)度的因素有哪些？二是粉料細(xì)度對坯體強(qiáng)度有啥影響？三是粉料細(xì)粉較多（顆粒級配不合格）對坯體強(qiáng)度有哪些影響？

半干壓成型的坯體，其強(qiáng)度與粉料性質(zhì)和成型制度有關(guān)，而粉料性質(zhì)與配方組成、泥漿性質(zhì)及粉料表觀性質(zhì)有關(guān)，至于成型制度就涉及到布料方式，模具設(shè)計及成型壓力制度，這是一個系統(tǒng)工程。如果用魚骨圖因果分析法，圍繞半干壓成型坯體強(qiáng)度主干就會有很多分支。

（1） 原料及配方分支

陶瓷坯體配方一般由瘠性原料和塑性原料組成，瘠性原料和塑性原料主要是根據(jù)原料狀態(tài)及膠結(jié)物含量來區(qū)分，譬如這些原料可以根據(jù)狀態(tài)分為泥狀、土狀、砂狀和石狀，一般土狀和泥狀原料塑性較好，具體塑性高低可以用含砂率和塑性指數(shù)來衡量。含有膠結(jié)物和微孔的砂狀、石狀原料經(jīng)過加工成一定細(xì)度也具有塑性和假塑性（觸變性），譬如：高嶺石、葉臘石、伊利石加工成一定細(xì)度具有塑性和假塑性，如：酸性珍珠巖、酸性凝灰?guī)r、鈣長石、滑石等加工成一定細(xì)度就具備假塑性。此外，影響塑性性能的還有原料中含有的木質(zhì)素、腐殖素、木質(zhì)酸、腐殖酸、硅鋁鈣鎂水化物質(zhì)以及人工添加的助劑（減水劑、增強(qiáng)劑、助磨劑等）。

一般來講在設(shè)備工藝參數(shù)不變情況下，塑性原料和假塑性原料使用量較多會提高半干壓成型生坯的強(qiáng)度，但是假塑性原料在水揮發(fā)掉以后，顆粒會從枝狀、針狀恢復(fù)成球狀，干燥強(qiáng)度會下降。有些增強(qiáng)劑一般不會提高生坯強(qiáng)度，當(dāng)水分揮發(fā)掉以后，這些高分子顆粒會形成膠結(jié)物，會顯著提高干燥強(qiáng)度。在陶瓷磚生產(chǎn)過程中，生坯強(qiáng)度和干燥強(qiáng)度都需要考慮，所以強(qiáng)度性能也是配方成功與否的重要指標(biāo)之一。

（2） 原料加工分支

陶瓷原料按配方組份計量后，需要加工成均勻、穩(wěn)定和滿足一定工藝要求的泥漿，這個工藝要求就有泥漿的細(xì)度，它是濕法球磨的最關(guān)鍵指標(biāo)。除此之外，還需要檢測泥漿的水分、比重、流速（涂四黏度）、觸變性、塑性以及打餅試壓干燥試燒等性能指標(biāo)。一般情況下，在水分穩(wěn)定情況下，細(xì)度指標(biāo)會影響流速、觸變性、塑性、打餅試壓強(qiáng)度和試樣燒結(jié)性能。也就是說細(xì)度越細(xì)，在其他技術(shù)指標(biāo)不變情況下，坯體強(qiáng)度會有所提高。微觀分析和進(jìn)一步的顆粒技術(shù)器檢測粒度分布檢測分析還可以證明：粒徑越小的顆粒表面越不光滑，顆粒與顆粒之間的嚙合力越強(qiáng)，粒徑分布越集中的顆粒其堆積密度越大，也就是說細(xì)度指標(biāo)并不能完全說明細(xì)度與流速、觸變性、塑性等指標(biāo)的關(guān)系。而粒徑分布與原料粒度、材料硬度、球石配比、助磨劑等有關(guān)系，這又是一個系統(tǒng)工程和課題，在此不多贅述。

（3） 噴霧造粉分支

噴霧造粉就是將泥漿用壓力霧化噴霧器分散成霧滴，并用熱空氣與霧滴直接接觸的方式而獲得粉粒狀產(chǎn)品的一種干燥過程。這種干燥方式獲得的顆粒是含有一定水分的空心假顆粒，為了提高粉料的顆粒堆積密度和粉料的流動性，需要控制粒度，也需要將粉料粒度控制在一定范圍內(nèi)且顆粒粒度分散性較小，為了檢測粉料粒度及分布范圍，就有必要檢測粉料的水分和粉料的顆粒級配。細(xì)粉多，有三個缺點(diǎn)：一是細(xì)粉水分易揮發(fā)，易產(chǎn)生靜電、堆積越容易滑塌，堆積密度越低，粉料流動性越差，越不利于粉料的運(yùn)輸、填充、流動，水分以及氣體也不容易對流。所以假如上述提的是粉料的假顆粒粒徑越細(xì)或者細(xì)粉越多，并不能提高坯體的強(qiáng)度，反而會產(chǎn)生成型缺陷和降低坯體強(qiáng)度。

（4） 粉料陳腐儲存分支

粉料陳腐是保證粉料穩(wěn)定的關(guān)鍵工藝之一，陳腐可以保證水分對流，從而消除由于生產(chǎn)波動造成的水分波動，為了保證顆粒級配的相對穩(wěn)定，一般還要采用二級陳腐和二級混料工藝，將陳腐好的同配方不同料倉粉料調(diào)配后進(jìn)入二級料倉再次陳腐，陳腐后再參配使用。穩(wěn)定的粉料是保證成型穩(wěn)定的前提，也是保證坯體強(qiáng)度和杜絕質(zhì)量缺陷產(chǎn)生的前提。反過來講，如果出現(xiàn)間歇性或者偶然性坯體強(qiáng)度降低的情況，應(yīng)該是粉料質(zhì)量不穩(wěn)定所造成的，其中，陳腐和級配調(diào)配工藝執(zhí)行不徹底也是原因之一。

（5） 成型制度分支

成型制度是直接影響坯體質(zhì)量，保證坯體強(qiáng)度的關(guān)鍵。成型制度包括粉料輸送、填充、粉料壓縮、粉料中氣相的排出以及布料車的布料制度、成型加壓及排氣制度、坯體頂出及推出制度等。從布料、（輕壓）壓縮、排氣、（加壓、保壓）壓密、模具慢提起（二次排氣）等一系列工藝制度以及保證布料、填料、輕壓、排氣、重壓、保壓、緩提、頂出、推出等一些裝備設(shè)計及控制手段可以保證工藝制度的完成。在成型制度設(shè)計時，要考慮粉料的性能和坯體的工藝技術(shù)要求，保證質(zhì)量合格，致密度適中才是關(guān)鍵。尤其是針對不同的產(chǎn)品要求，致密度要切實(shí)滿足運(yùn)輸、干燥、裝飾和燒成工藝要求。致密度與坯體強(qiáng)度有一定關(guān)系，在配方和其他工藝參數(shù)不變情況下，坯體致密度越高，坯體強(qiáng)度越高。

（6） 干燥制度分支

干燥制度是生產(chǎn)中的重要一環(huán)，只有保證水分充分合理排出和干燥質(zhì)量，才能保證干燥強(qiáng)度和后續(xù)生產(chǎn)工藝的開展。干燥是傳熱和傳質(zhì)的過程，設(shè)計好干燥制度可以保證快速、高效、高質(zhì)干燥效果。針對不同的產(chǎn)品和工藝要求，陶瓷坯體的干燥設(shè)計有二次干燥、三次干燥和多次干燥。二次干燥一般由干燥窯和燒成窯干燥預(yù)熱段完成；三次干燥和多次干燥除了干燥窯和燒成窯外，還在釉線設(shè)計有加熱器和余熱干燥風(fēng)管甚至窯頭儲坯器干燥箱等。一般情況下，生坯強(qiáng)度很低，只有干燥脫水的白坯才具有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和致密度。不過如果配方使用有具有吸濕能力極強(qiáng)的原料，譬如：膨潤土、沸石、珍珠巖等，吸濕膨脹會大大降低白坯的強(qiáng)度，所以采用多次干燥是可行的。此外這些原料如果吸附水脫去過多，也會使得強(qiáng)度下降，所以保證適當(dāng)含水率和保證適當(dāng)工藝階段不吸濕是干燥強(qiáng)度穩(wěn)定的關(guān)鍵。

（韓復(fù)興）

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