薄形陶瓷板釉泡、孔洞影響因素探討*

周錫榮 曾為民 鄭德昆 劉榮傳 閆志聰

(蒙娜麗莎集團(tuán)股份有限公司 廣東 佛山 528211)

前言

前三十年做磚，后三十年做板。隨著建筑陶瓷行業(yè)的不斷發(fā)展，薄形陶瓷板產(chǎn)品越來越多。在生產(chǎn)薄形陶瓷板產(chǎn)品過程中發(fā)現(xiàn)，表面容易產(chǎn)生痱子(實(shí)際上是釉泡)、孔洞缺陷，這些缺陷經(jīng)常來的很突然，沒什么規(guī)律，令人防不勝防，它們?cè)谒腥毕葜姓紦?jù)著比較大的比例。特別是在生產(chǎn)大規(guī)格(比如1 200 mm×2 400 mm)的亞光薄板時(shí)，由于沒有拋光工序，有些釉泡、孔洞缺陷無法通過拋光消除，這些釉泡、孔洞主要出現(xiàn)在長(zhǎng)邊兩側(cè)，中間位置基本沒有。

1 釉泡、孔洞缺陷的表現(xiàn)形式

在生產(chǎn)薄形陶瓷板時(shí)最容易出現(xiàn)釉泡、孔洞缺陷，圖1(a)是產(chǎn)品表面拋后形成的孔洞，圖1(b)是產(chǎn)品未拋光時(shí)缺陷外觀，凸點(diǎn)看起來像米粒一樣，日常俗稱為痱子。

這些痱子、孔洞缺陷實(shí)際上可以歸為一類，用放大鏡看，痱子實(shí)際上是坯泡或者釉泡，當(dāng)坯泡或釉泡完全破裂后就形成了孔洞。圖2是釉泡放大150倍后的形態(tài)圖，有完全破開后形成孔洞，有半破開的泡，有剛開始要起泡的時(shí)候。從放大鏡里可以看到，孔洞里及周圍沒有明顯的雜質(zhì)，圖3的孔洞周圍的能譜圖，可以看到，孔洞周圍的元素看不到什么異常。

(a)拋光前 (b)拋光后

圖2 釉泡、孔洞放大圖

圖3 孔洞能譜圖

2 釉泡、孔洞缺陷產(chǎn)生的原因探討

有研究指出[1]，燃?xì)庵械牧蛉紵螽a(chǎn)生SO2和SO3氣體，在預(yù)熱帶與水蒸汽相遇產(chǎn)生酸霧，與一些金屬離子如K+、Na+、Zn2+、Ca2+、Mg2+等結(jié)合產(chǎn)生硫酸鹽或亞硫酸鹽。到達(dá)高溫區(qū)后，由于硫酸鹽分解，產(chǎn)生SO2和SO3氣體。高溫時(shí)在釉層中產(chǎn)生氣泡，如果釉的高溫粘度大，有部分會(huì)完全破裂形成孔洞，有的未完全破裂，表面看起來似痱子樣的開口泡。

除了燃?xì)庵械牧蛴绊懲猓?坯體配方中的原材料也會(huì)帶入硫酸鹽和碳酸鹽(主要是碳酸鈣)可分解性物質(zhì)，它們分解溫度比較高，分解后產(chǎn)生的氣體如果排解不暢，就會(huì)殘留在坯體或者釉中[2]。

下面從各個(gè)工序來探討如何減少這類可分解性物質(zhì)的影響：

2.1 坯體配方原材料的影響

坯體所使用的原材料含有少量的硫，中低溫砂的硫含量一般在0.1%以下，粘土中的硫含量在0.1%～0.15%之間。鈣主要存在于低溫砂中，含量一般在0.5%～1%之間。表1是使用的部分原材料含鈣組份范圍。由表1可以看出，有些原材料不同批次之間的鈣含量差別比較大。高鉀類的原材料比高鈉類原材料含鈣相對(duì)較少，配方當(dāng)中應(yīng)盡量選擇低鈣、成份波動(dòng)比較小的原料，可以走高鉀低鈉路線。

表1 薄形陶瓷板產(chǎn)品部分原材料CaO含量范圍

2.2 循環(huán)水用于球磨產(chǎn)生的影響

表2 脫硫循環(huán)水硫酸根離子含量

目前各地的環(huán)保都抓得很嚴(yán)重，生產(chǎn)廠家的污水不允許外排。陶瓷行業(yè)的窯爐煙氣要脫硫后才能外排，脫硫循環(huán)水中含有比較高的硫，而且循環(huán)水也只能回收利用，一般是用來提供原料車間球磨工序使用。這部分的硫進(jìn)入到配方中后又要在坯體燒結(jié)過程中排出，容易導(dǎo)致釉泡、孔洞的產(chǎn)生[3]。表2是抽檢本廠不同日期脫硫水含硫量。

對(duì)于亞光薄板這類對(duì)痱子非常敏感的產(chǎn)品而言，又沒有拋光工序進(jìn)行補(bǔ)償，在生產(chǎn)時(shí)最好不要用這類脫硫循環(huán)水回收進(jìn)球磨機(jī)。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，生產(chǎn)亞光薄板產(chǎn)品時(shí)采用自來水進(jìn)球出現(xiàn)痱子的情況要好很多。

2.3 噴霧塔的影響

有些廠家的噴霧塔所用的燃料是水煤漿，煤相比天然氣而言含有比較高比例的硫。通過對(duì)配方漿料、粉料的長(zhǎng)期跟蹤發(fā)現(xiàn)，粉料中的硫含量有相當(dāng)部分是噴粉后引入的，由于煤的質(zhì)量會(huì)有不同批次的波動(dòng)，有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)一段時(shí)間的粉料中的硫含量處在比較高的水平，有條件的盡量改用天然氣作燃料。表3是跟蹤到不同配方漿料與粉料中硫含量范圍對(duì)比，由表3中可以看出，噴粉后配方中的硫要高不少。

表3 漿料與粉料中硫含量對(duì)比

在噴霧塔控制不好、水煤漿燃燒不充分的情況下，可能會(huì)將煤灰分帶入到粉料中，煤灰分在坯體中的氧化過程中也容易在坯體或釉料表面產(chǎn)生氣泡。圖4是將噴霧塔水煤漿燃燒后產(chǎn)生的煤渣撒在粉料表面壓制、經(jīng)過窯爐燒成后的狀態(tài)，可以看出坯體表面出現(xiàn)很多孔洞。

噴霧塔的操作直接影響粉料質(zhì)量，對(duì)燒成工序中釉泡、孔洞的產(chǎn)生起著至關(guān)重要的作用。不同的塔噴出來的粉料有時(shí)效果相差甚遠(yuǎn)，甚至是同一個(gè)塔噴的粉也存在不穩(wěn)定的情況，有時(shí)好有時(shí)差，甚至無法穩(wěn)定生產(chǎn)。另外經(jīng)過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，使用開塔粉(水份不均勻，開塔初期易致粉料含硫高)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的釉泡、孔洞，因此在生產(chǎn)亞光薄板產(chǎn)品時(shí)盡量不要搭用開塔粉(指噴霧塔開機(jī)時(shí)產(chǎn)生的粉料)。

2.4 生產(chǎn)工藝過程控制的影響

在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，工藝參數(shù)的控制對(duì)減少釉泡的產(chǎn)生也是至關(guān)重要的。粉料水份高、壓機(jī)壓力不均勻、壓力太大都會(huì)造成坯體局部密度大，造成坯體在燒成過程中排氣困難。特別是在生產(chǎn)1 200 mm×2 400 mm規(guī)格薄板時(shí)表現(xiàn)得特別明顯，產(chǎn)生釉泡、孔洞的位置比較集中，基本上都在長(zhǎng)邊的兩側(cè)。這種大規(guī)格薄板產(chǎn)品由于規(guī)格超大，對(duì)生坯強(qiáng)度要求高。除了坯體配方在設(shè)計(jì)時(shí)考慮提供合適的強(qiáng)度外，一般來說提高粉料水份、適當(dāng)加大壓機(jī)壓力能幫助磚坯成形，增加坯體強(qiáng)度，也有利于在釉線上運(yùn)行時(shí)減少爛磚。但是坯體強(qiáng)度提高之后，對(duì)燒成過程中的坯體排氣又是不利的。曾對(duì)1 200 mm×2 400 mm規(guī)格薄板不同時(shí)期生坯體密度進(jìn)行了檢測(cè)，生坯體密度范圍為1.725～2.028 g/cm3,發(fā)現(xiàn)生坯體密度達(dá)到2.0 g/cm3的位置容易產(chǎn)生痱子。從檢測(cè)結(jié)果看，生坯體密度高的位置主要在長(zhǎng)邊的邊、角，與產(chǎn)生釉泡、孔洞的位置相符。

圖4 水煤渣在粉料表面燒后的狀態(tài)

化妝土的使用可以減少釉泡的產(chǎn)生?；瘖y土的應(yīng)用不僅可以大幅度地提高劣質(zhì)原料在坯體里的使用比例[4～5]，提高資源利用效率，也可以阻隔坯體里的氣體在高溫階段向面釉跑，從而減少面釉里的氣泡。但是，目前由于很多廠家對(duì)坯體的白度要求越來越高，都省略了施底釉工序，既可以節(jié)省設(shè)備又可以節(jié)省場(chǎng)地，然而容易產(chǎn)生釉泡、針孔。白色功能墨水的開發(fā)成功可彌補(bǔ)缺少化妝土的不足。白色功能墨水在燒后有很好的白度，可以遮蓋坯體，提高坯體的白度[6]。在實(shí)踐中，在施一道面釉、噴墨印花后，再增加一道噴白墨水工藝，然后再噴面釉，這樣工藝的改進(jìn)使得釉泡、孔洞缺陷得到了控制。白墨水可能起到類似化妝土的作用，在工藝上也容易實(shí)施，可阻擋氣泡的逸出，另外，窯爐燒成制度也要考慮如何進(jìn)行調(diào)整讓坯體充分排氣。

3 結(jié)論

薄形陶瓷板容易產(chǎn)生釉泡、孔洞缺陷，從根本上說還是要減少坯體內(nèi)的可分解性物質(zhì)，從以下幾方面進(jìn)行控制，在生產(chǎn)中可以取得比較不錯(cuò)的效果：

(1)從配方設(shè)計(jì)上進(jìn)行優(yōu)化，一是盡量選用含鈣低的原材料，二是保證坯體合適的強(qiáng)度，既不能低，也不要太高。

(2)原料加工對(duì)防止釉泡、孔洞的產(chǎn)生起著至關(guān)重要的作用，原料進(jìn)球用水要盡量避免脫硫循環(huán)水的使用。噴霧塔要調(diào)節(jié)好，保證粉料水分的均勻，減少波動(dòng)；水煤漿要燃燒充分，盡量減少將硫、煤灰份帶入到粉料中。

(3)嚴(yán)格控制工藝參數(shù)，粉料要經(jīng)過一定時(shí)間的陳腐，確保粉箱里的粉料水份均勻穩(wěn)定，壓機(jī)壓力要均勻，避免局部坯體致密度太大，從而產(chǎn)生聚集性釉泡、孔洞。

(4)改進(jìn)其它工藝過程，如釉料配方的改進(jìn)，在釉料工序可以考慮加噴一層化妝土，施加白墨水，調(diào)整窯爐燒成制度等。

(5)薄形陶瓷板的釉泡、孔洞缺陷往往不是只單一工序引起的，要想避免這樣的缺陷產(chǎn)生，生產(chǎn)前一定要站在全局的角度，進(jìn)行整體設(shè)計(jì)、規(guī)范，每道工序的影響因素盡量提前考慮、排除，做好預(yù)案措施。