摘要 本文對(duì)廣東肇慶四會(huì)本地的劣質(zhì)原料和廢棄料進(jìn)行了原礦性能、泥漿性能、粉料性能及燒結(jié)性能等試驗(yàn)，并對(duì)部分原料進(jìn)行了化學(xué)分析。在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，利用這些劣質(zhì)原料試制出了二次燒內(nèi)墻磚。生產(chǎn)實(shí)踐表明：利用四會(huì)本地劣質(zhì)原料和原料尾礦生產(chǎn)二次燒內(nèi)墻磚，不僅具有原料成本低的優(yōu)點(diǎn)，而且還可以大幅度降低球磨時(shí)間，降低了生產(chǎn)能耗。

關(guān)鍵詞 四會(huì)，劣質(zhì)原料，內(nèi)墻磚，二次燒，配方

1前 言

近二十年來，我國(guó)建筑衛(wèi)生陶瓷工業(yè)一直呈現(xiàn)高速發(fā)展的態(tài)勢(shì)，至今建筑衛(wèi)生陶瓷的產(chǎn)量已穩(wěn)居世界第一。據(jù)估算，我國(guó)生產(chǎn)建筑陶瓷年耗用天然礦物原料超過1.0億噸[1]。眾所周知，礦產(chǎn)資源不可再生，這么巨大的資源用量對(duì)于地大物博的中國(guó)同樣也無法長(zhǎng)期承受。與此同時(shí)，由于原來對(duì)礦山的掠奪性開采所造成的大部分中低檔陶瓷原料現(xiàn)在又被閑置和廢棄，若不做好礦產(chǎn)資源的綜合開發(fā)利用，不進(jìn)行廢渣、廢棄物的利用研究，既會(huì)造成資源的枯竭，還會(huì)導(dǎo)致生態(tài)失衡和環(huán)境的破壞。因此，如何利用劣質(zhì)原料和尾料又成為一個(gè)迫不及待的新課題。

本文介紹了如何利用四會(huì)劣質(zhì)料生產(chǎn)二次燒內(nèi)墻磚的工藝試驗(yàn)過程，既有很好的環(huán)保意義，又拓寬了陶瓷原料的新領(lǐng)域。

2原料選擇

內(nèi)墻磚的原料以四會(huì)龍灣為中心50公里以內(nèi)的原料作為主要研究對(duì)象，選取原料的原則有以下幾點(diǎn)：

（1） 原料應(yīng)在周邊地區(qū)50公里內(nèi)；

（2） 砂風(fēng)化好，含砂率小于65%，云母含量小于1.5%，且最好有一定的塑性，燒餅白度大于40，可全部通過4目篩；

(3) 泥塑性較好，含砂率小于35%，樹根含量小于3%，塑性指數(shù)大于10，燒后不黑心；

(4) 石灰石的粉鈣含量不低于52%，并可全部通過8目篩；

(5) 價(jià)格方面，砂不超過30元／噸、泥不超過35元／噸、石灰石粉不超過40元／噸；

(6) 總供貨量每月不少于8000噸，其中砂類不少于5000噸，可隨時(shí)供貨，供應(yīng)商有一定的存貨量。通過調(diào)研，發(fā)現(xiàn)符合上述條件的原料不下四十種，總儲(chǔ)量不下10億噸，這可能是四會(huì)本地原料的優(yōu)勢(shì)。

3原料試驗(yàn)

原料試驗(yàn)內(nèi)容可分為：原礦性能試驗(yàn)、泥漿性能試驗(yàn)、粉料性能試驗(yàn)及燒結(jié)性能試驗(yàn)等四大項(xiàng)。

3.１原礦性能試驗(yàn)

主要測(cè)試原砂和泥的水份、含砂率、含云母率、含樹根率、粒度、砂粒硬度和粒度分布、原泥可塑性指數(shù)等。同時(shí)還應(yīng)對(duì)礦山的儲(chǔ)量、礦層走向、礦層風(fēng)化解理情況、礦砂泥的不同層面的切面的性能有所掌握，并做好封存建檔管理。

3.２泥漿性能試驗(yàn)

(1) 將烘干后的原料置于容量為5kg的95氧化鋁瓷研缽內(nèi)，研細(xì)并全部通過8目網(wǎng)篩備用；

(2) 在轉(zhuǎn)速為1440轉(zhuǎn)／min的快速研磨機(jī)內(nèi)進(jìn)行，瓷瓶為容量500g的95氧化鋁瓷瓶，瓷球同樣為95瓷，瓷球的顆粒級(jí)配按“金字塔”和“黃金分割”原理來設(shè)計(jì)，力求達(dá)到最緊密堆積和最大接觸面積。球石總裝載量為540g，其中5mm瓷球占19/27（380g）、10mm瓷球占7/27（140g）、15mm瓷球占1/27（20g）；

（3） 試驗(yàn)時(shí)取200g干料，料:球:水（wt%）比為1:2.7:0.5，即200g干料、100ml水；球磨4min，即5760轉(zhuǎn)；甲基0.1%、三聚0.2%，測(cè)泥漿的流速、比重、150g篩余、細(xì)度和水份；

（4） 在試驗(yàn)⑶的基礎(chǔ)上，通過調(diào)整甲基和三聚的用量使泥漿的流速控制在35～65s內(nèi)。表1為四會(huì)有代表性原料的甲基和三聚使用情況；

（5） 在以上試驗(yàn)基礎(chǔ)上，通過調(diào)整球磨時(shí)間，使細(xì)度控制在萬孔篩篩余在2～3g/150g泥漿內(nèi)。

3.3 粉料性能試驗(yàn)

（1） 將按照泥漿試驗(yàn)制備出的泥漿澆注于石膏模具內(nèi)，另外也可以澆于素?zé)?、噴釉于干燥高?qiáng)生坯上自然風(fēng)干或烘箱輔助烘干；

（2） 將干燥過的泥餅置于容量為500g的高鋁研缽內(nèi)，研細(xì)或置于不銹鋼板或拋光磚上碾細(xì)并過30目篩備用，即俗稱的“打粉”，當(dāng)然如果有電動(dòng)的打粉機(jī)就更好；

（3） 取干粉150g置于不銹鋼碟內(nèi)，用滴定吸管滴入11～12g水，用手反復(fù)搓勻即俗稱的“搓粉”，并過24目篩，用比重瓶測(cè)松密度和流動(dòng)性；

(4) 取干粉用研缽研細(xì)，過0.5mm孔徑網(wǎng)篩，并稱取100g細(xì)粉，在調(diào)泥盤內(nèi)調(diào)和均勻，并用濕布適當(dāng)陳腐；用搓泥條法減水、噴水法加水、華法錐測(cè)定液限即錐自然下沉入杯10mm深，并迅速測(cè)得液限水份值；塑限采用搓泥條法減水，直至泥條直徑為3mm、斷裂為10mm的段并不能復(fù)原為止，迅速測(cè)得塑限水份值，可塑性指數(shù)就是液限值與塑限值之差；

（5） 稱取25g（直徑50mm的餅）或38g（直徑60mm的餅）粉料各4份并準(zhǔn)備打餅，打餅前要對(duì)打餅器和工作臺(tái)洗、刷、擦干凈，并根據(jù)松密度算出腔高并調(diào)好腔高，填粉后即時(shí)刮平、翻轉(zhuǎn)、打壓、翻轉(zhuǎn)脫模、修坯，即時(shí)測(cè)重、測(cè)尺、測(cè)厚、測(cè)濕餅強(qiáng)度，整個(gè)過程要干凈利索，尤其保證工藝干凈衛(wèi)生，在打餅時(shí)為了防止粘模，在上下模芯上都?jí)|貼上一層干紙；

（6） 在烘箱或微波爐內(nèi)烘干，測(cè)重、測(cè)尺、測(cè)厚、測(cè)干餅強(qiáng)度、測(cè)針密度，并計(jì)算出水份、干燥收縮和斷裂模數(shù)。

3.4 燒結(jié)性能試驗(yàn)

（1） 將粉料性能試驗(yàn)制得的干餅置于最高燒成溫度1150℃、周期21min、窯長(zhǎng)121.8m、兩區(qū)燒成的輥道窯內(nèi)素?zé)?，并測(cè)重、測(cè)尺、測(cè)厚、測(cè)燒餅強(qiáng)度，并計(jì)算燒失、燒成收縮、燒結(jié)斷裂模數(shù)，觀察燒結(jié)情況、夾心情況；

（2） 將燒餅做吸水性能，測(cè)量吸水重、吸水尺、吸水強(qiáng)度，并計(jì)算吸水率、吸水膨脹率以及吸水?dāng)嗔涯?shù)；

（3） 將素?zé)炚迟N于素坯上，測(cè)淋水質(zhì)量、底釉質(zhì)量、面釉質(zhì)量，并置于最高燒成溫度為1120℃、周期23min、窯長(zhǎng)147m、兩區(qū)半燒成的釉燒窯內(nèi)釉燒，觀察釉面質(zhì)量并測(cè)重、測(cè)尺、測(cè)厚、測(cè)釉餅強(qiáng)度、吸水率、熱穩(wěn)定性[2]。

4配方試驗(yàn)

通過長(zhǎng)達(dá)3個(gè)月的原料調(diào)研考察和研究，確定了以下幾種坯用原料，其化學(xué)分析報(bào)告如表2所示。

配方的小試可按照原料試驗(yàn)方法，配方取值按兩面夾法和三角取值法來進(jìn)行，首先配方為石灰石-粘土系配方，粘土包括泥、砂和石片土，兩面夾法只確定灰土比、收縮率和吸水率，而進(jìn)一步以三角取值法確定砂泥土比、白度、可塑性等物理性能。當(dāng)然，如果有質(zhì)量缺陷或性能不太理想可采用替代法調(diào)試，最終確定配方取值。按照地腳線的特征，其工藝參數(shù)（泥漿性能和坯體性能）如表3和表4所示。

其中，顆粒級(jí)配采用篩分法，網(wǎng)篩用40目和60目，以40目篩上、60目篩上和60目篩下三個(gè)數(shù)據(jù)來表示，表內(nèi)為60目篩上值。粉料松密度和流動(dòng)性用比重瓶來測(cè)定，流動(dòng)性為瓶倒立于玻璃板上瓶被輕輕提起后，粉堆與無粉玻璃板的夾角。配方的可塑性指數(shù)采用華法錐測(cè)液限，以條搓法測(cè)塑限，以液限水份與塑限水份之差來表示可塑性。變形度用鋼板尺和塞尺來測(cè)量，上凸為正、下凹為負(fù)，表內(nèi)為對(duì)角線數(shù)值。針密度用針密度儀測(cè)試，測(cè)試要選擇好針的直徑和負(fù)荷壓力，可按內(nèi)墻磚針密度檢測(cè)方法和說明書來選擇。

配方中試采用的工藝方法有別于小試，同時(shí)也不同于大生產(chǎn)。中試所用的專有裝備為：剛玉對(duì)輥破碎機(jī)、試驗(yàn)振動(dòng)篩、20公斤裝高鋁瓷瓶磨擦傳動(dòng)球磨機(jī)和PD100試驗(yàn)噴霧干燥塔，其它設(shè)備如成形、干燥、素?zé)⒂跃€、釉燒為生產(chǎn)線設(shè)備。試驗(yàn)分兩步進(jìn)行：首先是合格粉料的制備，試驗(yàn)時(shí)先將小試優(yōu)選下來的配方原料認(rèn)真核對(duì)，核對(duì)無誤后，取樣四份至20公斤左右時(shí)烘干，烘干料經(jīng)對(duì)輥破碎機(jī)初級(jí)粉碎并全部通過8目網(wǎng)篩，然后配料，按料：球：水比(wt%)1:2.7:0.5裝瓶，總轉(zhuǎn)數(shù)為5760轉(zhuǎn)，球石為中鋁球：10mm球38kg、20mm球14kg、30mm球2kg；減水劑(%)0.48、增強(qiáng)劑(%)0.12；球磨過60目篩噴粉。試驗(yàn)第二個(gè)步驟，將合格的試驗(yàn)粉料用塑料桶提至車間，用大生產(chǎn)的娜塞提VIS1200壓機(jī)手工布料，沖壓4次，每次6片，共24片，測(cè)尺寸、測(cè)重量并標(biāo)識(shí)編號(hào)，取2片測(cè)濕坯強(qiáng)度和針密度，其余烘干。烘干后，再測(cè)重量、測(cè)尺寸，取兩片測(cè)干燥水份、干燥強(qiáng)度和干燥收縮，其余進(jìn)行素?zé)?。素?zé)?，測(cè)尺寸、測(cè)重量，取兩片測(cè)吸水率和吸水膨脹率，另取兩片測(cè)抗折強(qiáng)度，其余上釉線、上底釉和面釉并測(cè)其質(zhì)量，進(jìn)行釉燒。釉燒后，分別測(cè)強(qiáng)度、吸水率、變形度、光澤度、熱穩(wěn)定性和防污性。最后確定的配方為：BT-8015，配方組成見表5，其化學(xué)成份的質(zhì)量百分組成見表6。

5結(jié) 論

(1) 通過對(duì)原料產(chǎn)地的調(diào)查及配方實(shí)驗(yàn)，利用四會(huì)本地劣質(zhì)原料和原料尾礦生產(chǎn)二次燒內(nèi)墻是可行的。

(2) 四會(huì)本地劣質(zhì)原料和原料尾礦價(jià)格均價(jià)不高于40元／噸，且在周邊50公里以內(nèi)，交通運(yùn)輸方便且都有自備料場(chǎng)，可緩解弱勢(shì)企業(yè)的資金壓力，降低生產(chǎn)成本。配方中，大量使用了本地風(fēng)化較好的泥、砂等原料，可大幅度降低球磨時(shí)間，有效地降低了能耗。

(3) 將尾礦和劣質(zhì)原料引入到建陶工業(yè)中，拓寬了建陶工業(yè)原料的應(yīng)用范圍，不僅有良好的社會(huì)意義，而且具有良好的環(huán)保意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

1 劉屬興，任永國(guó)，黃勝發(fā)等.以瓷石尾砂、粉煤灰、紅粘土等劣質(zhì)原料試制外墻磚[J].2005，26（4）：269-272

2 趙慶太.無釉瓷質(zhì)紅墻地磚的研制.產(chǎn)品開發(fā)，1996(3)：35～36