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珍珠巖在陶瓷坯料中的應(yīng)用

發(fā)布:2007-10-9 16:31:53  來源:  [字體: ]

 一、 配方的擬定
      1. 坯料所有原料的選取
      對于坯用原料的選擇,我們根據(jù)珍珠巖的特性、化學(xué)組成和各種原料的來源及價格情況采用了下列主要原料進行試驗。
      黑堿矸:屬于強可塑性原料。原礦呈灰黑色塊狀,經(jīng)風(fēng)化后呈細碎塊狀。,原此原料含有較多的有機物質(zhì)(在高溫易揮發(fā)),粘性強。
      董河土:可塑性較差,黃白色呈致密土塊狀,夾有粉粒狀,易粉碎。耐火度較差。
      臨湘土:可塑性屬中等,呈疏散狀,白色,夾有較多的石英顆粒及白云母片,細磨較困難。
      衡東土:此原料耐火度較低,呈砂粒狀,黃白色。可塑性較差。
      坳背土:白色粉粒狀,含有較多的白云母片,粘性較差,1380℃煅燒無燒結(jié)現(xiàn)象,此原料溫度較高。
      楊埂土:原礦呈塊狀,黃白色,1380℃煅燒呈白青色,完全熔化,此原料溫度低,屬于瘠性原料,粘性差,易粉碎。
      生鋁礬土:原礦呈塊狀,難粉碎,含Al2O3較高,粘性較強。
      紅砂:原礦呈粉紅色砂粒狀,夾有粉狀,此原料粘性較強。
      各種原料的化學(xué)成份見表1
          SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgOK2O+
        Na2OI·L合 計
        珍 珠 巖71.1513.410.64 1.410.795.117.2599.76
        黑 堿 矸45.2037.990.271.200.291.933.989.92100.76
        董 河 土49.0932.481.16 5.491.223.327.92100.68
        衡 東 土73.1518.080.49 0.200.454.084.15100.60
        紅   砂75.7616.300.47 0.120.271.615.76100.20
        臨 湘 土66.7622.580.37 0.210.192.167.2699.53
        坳 背 土61.6926.830.18 0.240.322.167.9799.39
        楊 埂 土75.7513.470.300.410.400.078.201.56100.16
        石 英 粉99.45         99.45
        生鋁礬土12.3067.952.330.980.570.571.0913.7999.58
        工業(yè)鋁粉 96.0         96.30

      2. 坯料配方的擬定
     
    在配方組成上,珍珠巖用量可以在較大范圍內(nèi)波動?紤]到珍珠巖Al2O3含量較低,如果用量大,必然導(dǎo)致坯體Al2O3含量低,使制品在燒成工藝上易出現(xiàn)問題。因此在試驗過程中,配方中必須有含Al2O3高的原料,以求得坯體在工藝過程中的適應(yīng)性。為了弄清不同量珍珠巖和各種原料的配比對成瓷性能影響的關(guān)系,我們進行了一系列試驗。珍珠巖用量從20%增加到65%。同時使用了工業(yè)鋁粉和生鋁礬土高鋁料。以便進行對比選擇。
      配方組成及其化學(xué)成份見表2。
    表2           配 方 組 成 及 其 化 學(xué) 成 份
        原料與化學(xué)成份
        配方
        編號原 料 配 比(%)化 學(xué) 成 份(%)
        珍
        珠
        巖黑
        堿
        矸董
        河
        土臨
        湘
        土坳
        背
        土衡
        東
        土紅
        砂生
        鋁
        礬
        土石
        英
        粉工
        業(yè)
        鋁
        粉楊
        埂
        土SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgOK2O+
        Na2OI·L
        Z—12012 35 825     68.1920.670.490.140.330.533.216.48
        Z—23020 1525     91 64.7822.700.360.240.570.733.197.23
        Z—32512   35 28     66.2921.840.440.140.360.563.226.82
        Z—42012 28 825   2567.3021.690.470.160.350.533.496.04
        Z—5502525           59.1524.300.590.302.151.184.388.08
        Z—64091423 12     2 63.5222.860.610.111.460.763.857.07
        Z—72015   26 30   1866.0822.280.430.210.240.513.565.77
        Z—844181815     5     58.9725.370.710.260.830.974.437.50
        Z—9651010     10 5 56.9127.270.890.221.550.894.167,87
        Z—1045 520 15 15     60.6425.080.800.151.040.613.677.80
        Z—1144101422 9     1 64.5621.400.730.121.580.804.506.32
        Z—1240201020     55 60.7325.330.500.121.210.863.607.13
        Z—13431215     30     66.1020.090.420.141.500.843.667.20
        Z—145021149     51 63.6021.780.800.191.600.994.646.40
        Z—152012 2020820     66.5621.830.470.140.340.543.276.69
        Z—16601010   5 15     57.6226.190.900.381.520.904.168.41

      日用瓷坯的酸度系炸毀一般控制在1.26—1.65之間。燒成溫度為1280 ~
    1420℃,酸度系數(shù)的大小直接影響坯體的高溫性能,根據(jù)理論計算,試驗配方的酸度系數(shù)一般都在此范圍內(nèi)。計算結(jié)果見表3。
        3 釉料的配方擬定
      釉料配方我們采用現(xiàn)有生產(chǎn)配方,該釉的化學(xué)組成見表4。
    表3             試驗配方的酸度系數(shù)與燒成溫度
        配方編號酸度系數(shù)
        (K·K)燒成溫度
        (℃)配方編號酸度系數(shù)
        (K·K)燒成溫度
        (℃)
        Z—11.671311Z—91.031329
        Z—21.461318Z—101.221326
        Z—31.551317Z—111.481302
        Z—41.581315Z—121.141325
        Z—51.161310Z—131.591300
        Z—61.361312Z—141.501301
        Z—71.521318Z—151.551318
        Z—81.151324Z—161.081325

    表4  釉 料 化 學(xué) 組 成(%)
        SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2O+
        Na2OZnOI·L合 計
        80—1*72.1112.680.131.113.087.490.942.1699.70

      二、 坯釉試驗過程中的加工工藝
      1. 坯料制備
     
    坯料制備工藝與一般普通瓷器工藝相同,即按配比稱量入球磨,加水混合研磨14小時,料球水比例按1:2:1。裝料時,各種原料按干基計算,1.5噸磨按1300千克投料,2.5噸磨按2250千克投料,出磨水份控制在49—51%之間,細度控制在萬孔篩(250目)篩余率0.35
    ~ 0.55之間(見表5),然后經(jīng)過篩、除鐵、壓濾、真空練泥兩次后,送成型加工。
      2. 釉料制備
      釉料細磨設(shè)備為1噸球磨,按875千克投料,料球水比例為1:2:0.62,球磨時間45小時,出磨水份控制在37.5
    ~38.5%之間,細度控制在萬孔篩篩余率0.025—0.035之間。細度測定結(jié)果見表5。
    表5 部份坯漿、釉料漿測定結(jié)果
        配方編號坯料漿釉料漿(80—1*)
        Z
        |
        1Z
        |
        2Z
        |
        3Z
        |
        7Z
        |
        8Z
        |
        9Z
        |
        12Z
        |
        13Z
        |
        14Z
        |
        16第一
        次測第二
        次測第六
        次測第七
        次測第八
        次測第十
        次測
        細度(%)0.500.470.370.520.550.510.440.400.380.470.0270.0310.0280.0310.0210.022

      3. 成型工藝
     
    配有珍珠巖的坯料在細磨時約有2%的SiO2轉(zhuǎn)變?yōu)槟z凝狀態(tài),因而提高了坯泥的粘結(jié)性能,試驗配方中大多數(shù)成型性能較好。試驗坯泥滾壓成型口徑為165毫米的三大碗,成型時未發(fā)現(xiàn)坯裂現(xiàn)象,坯件經(jīng)鏈?zhǔn)胶娓上涓稍。,精修后施?0波美度的釉料,施釉方法為浸釉,坯釉附著性良好。
      對于成型方面的主要性能我們對部分試驗配方進行了測試,測試結(jié)果見表6。
    表6     部分試坯的干燥線收縮與干燥抗折強度
        干燥線收縮(%)干燥抗折強度(千克力/
        厘米2)
        Z—14.5818.77
        Z—24.7819.02
        Z—64.7619.30
        Z—73.9818.40
        Z—84.7314.70
        Z—94.5615.8
        Z—124.7918.08
        Z—134.2719.07
        Z—144.9118.42
        Z—164.0714.87

      4. 燒成工藝
     
    試驗坯料是在三廠70米煤煤隧道中進行煅燒的,還原焰燒成,坯件入窯水份不大于3%,進車速度為每24分鐘進一車,燒成周期17小時。燒成溫度1380℃。
      三、 試驗制品的質(zhì)量分析與討論
     
    通過一系列試驗,我們對珍珠巖在陶瓷坯體中的應(yīng)用有了一個比較清楚的認識。從試驗結(jié)果看,Z—3,Z—6,Z—10和Z—13配方在我廠隧道窯燒成制度(工藝條件)下燒成是較理想的配方,如Z—10配方半成品(三大碗)入窯476件,燒成瓷合格品466件,其中一級品282件,合格率占97.9,一級品率占60.5。制品的一些技術(shù)性能達到或超過輕工部頒發(fā)的日用普通瓷器標(biāo)準(zhǔn),與本廠大生產(chǎn)配方產(chǎn)品比較,外觀質(zhì)量也較好,半透明度高。部分試制品與大生產(chǎn)配方產(chǎn)品的技術(shù)性能及普通資器標(biāo)準(zhǔn)見表7。
    表7   部分試制品與大生產(chǎn)配方產(chǎn)品的技術(shù)性能及普通瓷標(biāo)準(zhǔn)
        吸 水 率白 度(%)熱 穩(wěn) 定 性備   注
        Z—30.05561.7220—20℃
        一次熱交換不裂
        Z—60.06064220—20℃
        一次熱交換不裂
        Z—100.05865200—20℃
        一次熱交換不裂
        Z—130.05260.5220—20℃
        一次熱交換不裂
        Z—140.05560.5200—20℃
        一次熱交換不裂
        Z—160.05954.5200—20℃
        一次熱交換不裂5件產(chǎn)品有2件釉裂
        8003*0.06164.5200—20℃
        一次熱交換不裂大生產(chǎn)產(chǎn)品
        QB870—83小于1.0大于55180—20℃
        一次熱交換不裂部頒標(biāo)準(zhǔn)

      為什么試驗制品會有好的質(zhì)量呢?這是因為珍珠巖含有大量的玻璃相(含95%以上)的緣故。此玻璃相在高溫中加速熔解了坯體中的石英顆粒,加快莫來石發(fā)育成長,促使瓷胎致密及坯釉結(jié)合牢固,從而提高了制品的機械強度、半透明度、化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。
     
    但隨著珍珠巖用量的增加,有的配方干燥強度較低,在精修、施釉及裝坯操作中破損較嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計,Z—8配方壓制毛坯605件,精修、施釉后,剩496件,消耗了毛坯109件,破損占18%,Z—9號配方壓制毛坯598件,獲得精坯493件,破損105件,破損占17.6%,Z—16配方壓制毛坯612件,獲得精坯469件,破損了143件,破損占23.4%。從統(tǒng)計數(shù)字看,半成品破損是比較嚴(yán)重的,給操作上帶來困難。因此在擬定配方時,要充分考慮成型性能和干燥性能。
     
    燒成后觀察,用量多的珍珠巖坯料(一般超過50%)制品白度較低,易變形。眾所周知,坯體中鐵含量多寡,直接影響制品白度的高低。因試驗坯料中珍珠巖含有較多的
    Fe2O3,故制品白度較低。引起制品變形的主要因素則是坯體中玻璃相太多所致。筆者認為,坯體中玻璃相太多,必然降低成瓷溫度。然而在我廠隧道窯溫度(1380℃)不變的條件下燒成,制品變形很難避免。
      四、分析
      1.
    用珍珠巖配制日用陶瓷坯料,燒成后,瓷胎細膩,半透明度高,熱穩(wěn)定性好。因此,珍珠巖是一種比較理想的日用普通瓷器原料,對于發(fā)展日用瓷提供了用料途徑。
      2.
    關(guān)于坯料配方,欲獲得較理想的制品,配方中隨著珍珠巖用量的增加,高鋁原料也應(yīng)增加,以適應(yīng)坯胎的性能。但珍珠巖用量一般不超過50%,如超過50%,坯體干燥強度較低,制品在高溫中易變形。
      3.
    因珍珠巖含有大量的玻璃相,在陶瓷坯體中熔融性強(在高溫中),所以,用珍珠巖代替坯體中的高嶺及長石等原料,能大大降低成瓷溫度,而制品的性能不受影響。這對節(jié)約能源有著重要意義。
      4.
    利用了當(dāng)?shù)刭Y源,經(jīng)濟效益顯著。本廠現(xiàn)大生產(chǎn)配方坯料每噸50元左右,若用30—40%的珍珠巖進行配料,則每噸坯料30—35元,每噸節(jié)約15 ~
    20元。全年生產(chǎn)6500噸坯料(1200萬件產(chǎn)品,按干基計算),共節(jié)約原料費用9.8—13萬能元。同時,因成瓷溫度的降低,燃料成本也降低了。據(jù)估算,全年可節(jié)約1000噸煤,約5萬元左右。

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