發泡陶瓷及其加工方式介紹

文平　陶洪亮

摘 要：本文簡要總結了發泡陶瓷的生產工藝及板材加工方式，其板材加工可分為三種方式，分別為帶鋸切割加工、刮刀磨削加工、磨銑加工，并比較、歸納了各加工方式的技術特點及在實際應用中的優勢和缺點。

關鍵詞：發泡陶瓷;生產工藝;加工方式

1 引 言

隨著生活水平的提高，現代社會不但對建筑材料的保溫性能提出了越來越高的要求，而且還要求材料具有其它特殊功能，如耐火、隔音及裝飾效果等。高溫發泡陶瓷具有滿足以上各項要求的優點，具有廣泛的應用前景。而將其設計為理想的外觀形狀，并加以各種色澤裝飾又不失為家庭居室裝潢的好材料。

發泡陶瓷是以陶土尾礦、陶瓷碎片、河（湖）道淤泥、摻加料等作為主要原料，經1100℃左右的高溫焙燒，自燃熔融發泡形成高氣孔率的均勻閉孔陶瓷材料。在材料組分中，適量引入高溫發泡劑，并在材料的軟化熔融溫度范圍內燒成，高溫下主原料與發泡劑發生化學反應，生成大量揮發性氣體。由于材料熔體的高黏度性質，氣體的揮發引起材料整體膨脹，隨著燒結溫度的降低，熔體中氣體揮發后的氣孔保存下來，材料內部呈現密集的閉氣孔，最終獲得多孔、輕質的材料結構。

1.1 發泡陶瓷基本參數

密度：250 ～ 280 kg/m3;

導熱系數：0.08 ～ 0.1 W/（m·K）。

1.2 發泡陶瓷主要性能優點

（1）各組分材料均為無機材料，耐高溫，不燃、防火;

（2）耐久性好，不易老化;

（3）與飾面磚粘接牢固，外貼飾面磚安全、可靠;

（4）熱脹冷縮不開裂、不變形、不收縮，雙面粉刷無機界面劑后與水泥砂漿拉伸粘接強度可達到0.2 MPa以上，施工工序少，系統抗裂、防滲，質量通病少;

（5）質量輕，隔熱、隔音性能突出，既可降低建筑物建造成本，又可增加建筑物面積利用率。

1.3 發泡陶瓷主要應用領域、場所

（1）適用于建筑物外墻保溫、防火隔離帶、建筑自保溫冷熱橋處理等;

（2）釉面裝飾保溫一體板、微晶裝飾保溫一體板等裝飾性功能材料。

發泡陶瓷不但具有以上優異的物理性能和廣闊的應用前景，而且其制造過程能夠消耗大量各類工業固廢料及尾礦，本身就是一種環保材料。因此，經過短短幾年的技術開發和市場培育，在2018年得到行業及跨界行業的高度關注與追捧，2018年被稱為泡沫陶瓷元年。

最新調研數據顯示，目前我國已建成發泡陶瓷生產線43條，其中投產29條，未投產14條，規劃籌建54條，年產量約150萬立方米，產值約22.5億元，主要分布在廣西、廣東、福建、江西、浙江、江蘇、河南、山東、河北、甘肅、山西、內蒙古、遼寧等省份。

2 發泡陶瓷基本生產工藝

目前發泡陶瓷有以下兩種生產工藝：

工藝1：配料（工業固廢+添加材料） → 球磨 → 篩分 → 噴霧干燥 → 儲存 → 干鋪 → 干燥 → 燒成 → 揀選 → 深加工（切割） → 干燥 → 檢查包裝入庫

工藝2：配料（工業固廢+添加材料） → 干法球磨（破碎） → 制粒 → 儲存 → 干鋪 → 干燥 → 燒成 → 揀選 → 深加工（切割） → 干燥 → 檢查包裝入庫

燒成方面，現階段有輥道窯與隧道窯兩種工藝，究竟哪種方式是最合適的，需要市場驗證。

3 發泡陶瓷加工工藝

發泡陶瓷燒成之后，需要深加工成需要的尺寸、形狀之后才能滿足應用。目前泡沫陶瓷的端面加工主要采取圓鋸片切割結合定型輪成型的加工方式。而平面加工有兩種加工原理三種加工方式：加工原理分為切割和磨銑兩種加工原理，加工方式分為帶鋸切割、滾刀磨削、磨盤磨銑三種加工方式。

3.1 帶鋸切割加工

以環狀無端的帶鋸條為鋸具，繞在兩個鋸輪上作單向連續的直線運動來鋸切板材。主要由床身、鋸輪、上鋸輪升降和俯仰裝置、帶鋸條張緊裝置、鋸條導向裝置、工作臺、導向板等組成。

發泡陶瓷板全線自動加工流程：存板 → 自動上板 → 帶鋸切面 → 刮面破碎 → 翻面 → 帶鋸切底 → 刮底破碎 → 縱切長邊 → 橫切短邊 → 定型 → 下板

主要生產參數與優缺點：

（1）加工過程中磨具成本約6元/立方米;

（2）加工效率低，加工速度只能達到2 m/min;

（3）需頻繁更換帶鋸（每天1 ～ 2次），勞動強度大、生產效率低;

（4）生產過程中破損、缺陷導致的報廢、降級較多;

（5）加工過程中去除量大，材料利用率低;

（6）平整度誤差達到2 mm，相對較大。

3.2 刮平磨削加工

刮平磨削加工方式借鑒了陶瓷拋光磚刮平定厚的原理與成熟經驗。一條刮平磨削生產線一般配制6 ～ 8把滾刀，由粗到細梯次磨削獲得平整的表面效果。

發泡陶瓷板全線自動加工流程：存板 → 自動上板 → 刮刀刮面 → 翻面 → 刮刀刮底 → 縱切長邊 → 橫切短邊 → 開公母槽 → 下板

主要生產參數與優缺點：

（1）加工過程中磨具成本3 ～ 5元/立方米;

（2）加工線速可達5.5 ～ 7 m/min;

（3）單把刀最大加工深度達8 mm;

（4）刀具可加工15000 ～ 25000張板，不需頻繁更換刀具;

（5）加工過程中去除量相對較少;

（6）平整度誤差1 mm以內;

（7）生產過程中破損率、缺陷率很低;

（8）滾刀易被仿形，影響加工效果。

3.3 磨銑加工

磨銑加工方式借鑒了人造石板材粗磨定厚的原理與成熟經驗。該加工方式目前還處于試驗階段。這種加工種方式適用于舊線改造、磚面變形大等對線速要求不高的生產線。也可與滾刀搭配使用，取長補短。

發泡陶瓷板全線自動加工流程：存板 → 自動上板 → 銑磨磨面 → 翻面 → 銑磨磨底 → 縱切長邊 → 橫切短邊 → 開公母槽 → 下板

主要生產參數與優缺點：

（1）適于加工1.4 m寬以下板材;

（2）加工效率不高，加工速度只能達到4 m/min;

（3）單個銑盤最大加工深度達15 mm;

（4）生產過程中破損率、缺陷率較高;

截止目前，以上三種切磨方式在泡沫陶瓷加工應用的時間都不長，孰優孰劣需要通過實踐與時間的驗證。

4 結 語

隨著我國建筑節能和裝配式建筑的發展，以及國家新型城鎮化建設的不斷深入，在國家政策積極引導下，作為新型綠色墻體的發泡陶瓷產品在建筑方面的應用將更加廣泛，預計遠景市場規模約在2萬億元。到2022年，在保溫市場發泡陶瓷份額可達10%，在裝配式隔墻領域占比將達到20%。發泡陶瓷產業正處于快速發展的初期階段，具有非常好的發展前景。