綜合工藝條件及熟瓷廢料對陶瓷降溫?zé)傻挠绊?/h1>
2015-07-17 05:57:57陳志川王永強陳偉胤黃春保
佛山陶瓷 2015年5期
陳志川 王永強 陳偉胤 黃春保
摘 要：為了實現(xiàn)低吸水率陶瓷的低溫快速燒成，本文從泥漿細度、助熔劑、成型壓力、礦化劑等方面分析對瓷磚燒結(jié)溫度降低的影響。著重研究了以拋光磚回收料為代表的熟料在炻瓷磚產(chǎn)品降溫快速燒成中的應(yīng)用，并提出了相應(yīng)的生產(chǎn)建議。
關(guān)鍵詞：陶瓷；降溫?zé)桑还に囃緩?；熟料；炻瓷磚；影響
1 前言
低溫快速燒成是陶瓷行業(yè)發(fā)展的一大趨勢和永恒話題，低溫與快速都是相對于傳統(tǒng)方法而言的。一般說來，凡燒成溫度有較大幅度降低（60～100 ℃），且產(chǎn)品性能與通常燒成的性能相近的燒成方法可稱為低溫?zé)?。快速燒成是相對而言，?yīng)視坯體類型和窯爐結(jié)構(gòu)等具體情況而定[1]。近年來，建筑陶瓷企業(yè)競爭已經(jīng)進入白熱化階段，能夠掌握降低燒成溫度和實現(xiàn)快速燒成的同時又不降低產(chǎn)品品質(zhì)的生產(chǎn)管理技術(shù)，將決定企業(yè)產(chǎn)品在市場終端的核心競爭力。目前，國內(nèi)建筑陶瓷領(lǐng)域吸水率低于3%的地磚品種主要包括拋光磚、啞光釉飾磚、全拋釉及微晶石等等，在陶瓷地磚產(chǎn)品市場占有率超過90%，這些產(chǎn)品燒成溫度介于1180～1220 ℃之間，燒成時間在40～75 min之間。
1.1 低溫快燒的意義
一般說來低溫快燒坯料必須滿足如下幾個工藝條件：干燥和燒成收縮均小，保證制品尺寸準確，不變形；熱膨脹系數(shù)小，以避免開裂；導(dǎo)熱性好，以利于坯體內(nèi)部物料之間的反應(yīng)；少含相變成份，免遭體積變化引起的破壞；入窯坯體水分少[2]。
對環(huán)境而言，高溫?zé)僧a(chǎn)生的氣體會形成酸雨、溫室效應(yīng)、破壞臭氧層；對企業(yè)而言，意味著能耗增大，成本增加。因此低溫快速燒成是建筑陶瓷生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的一個重要趨勢，降低燒成溫度和縮短燒成周期，不但可大幅降低總能耗，充分利用原料資源，提高窯爐和窯具使用壽命，同時也進一步減緩和克服溫室效應(yīng)，實現(xiàn)節(jié)能減排和促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。另一方面低溫快速燒成也有利于提高色料的顯色效果，豐富釉彩和色釉的品種，給產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)提供了更廣闊的色彩表現(xiàn)平臺。
1.2 國內(nèi)外陶瓷磚低溫成瓷理論研究現(xiàn)狀
國內(nèi)建筑陶瓷低吸水率地磚的坯方類型從本質(zhì)上屬于K2O-Na2O-Al2O3-SiO2四元長石質(zhì)瓷坯料，在實際生產(chǎn)中，化學(xué)組成一般在下述范圍內(nèi)變動：SiO2 65%～75%、Al2O3 15%～23%、R2O+RO 4.5%～8.5% [3]。
國內(nèi)低溫快燒應(yīng)用于建筑陶瓷墻地磚領(lǐng)域的相關(guān)報導(dǎo)大多數(shù)與坯釉配方新工藝相關(guān)，并且集中在大吸水率釉面磚以及拋光磚開發(fā)應(yīng)用相關(guān)領(lǐng)域。CN102617123A[4] 和CN102976721A[5]涉及一種低溫快燒大吸水率陶瓷釉面磚的制造方法； CN102875155A[6]、CN1907908A[7]和CN1683282A [8]均報道了一種低溫快燒?；少|(zhì)磚的制備方法。以上報導(dǎo)要么引入了特殊配方成本高昂的煅燒物料；要么引入了超常規(guī)的玻璃熔劑，燒成范圍很窄，而且用于拋光磚時顏色要求很高，難于在陶瓷企業(yè)產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用。
景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院的周健兒、汪永清等研究了鋰瓷石在超低溫?；u中K2O-Na2O-Li2O多元復(fù)合熔劑的應(yīng)用，將產(chǎn)品的燒結(jié)溫度降低約30 ℃，同時范圍拓寬為50 ℃[9]，并申報了CN101979359A[10]一種超低溫?zé)Y(jié)瓷磚及其制備方法。但國內(nèi)優(yōu)質(zhì)鋰瓷石資源比較稀缺，對于陶瓷企業(yè)來說仍然難于接受。
近二十多年來，國內(nèi)外建筑陶瓷在低溫快燒領(lǐng)域研究成果表明：國內(nèi)建筑陶瓷在低溫快燒吸水率低于3%的釉飾地磚領(lǐng)域內(nèi)，坯體工藝配方理論和實踐研究尚未有根本性突破，技術(shù)上瓶頸是燒成范圍窄而變形的難題，而影響產(chǎn)業(yè)化推廣的主因仍然是成本。從企業(yè)自身實際而言，更務(wù)實的做法是在不改變坯體主要成份結(jié)構(gòu)的前提下，從降低溫度和縮短燒成時間兩方面尋求突破。
2 實驗內(nèi)容
2.1 樣品的制備
首先，按配方要求將稱量好的原料放入快速磨中球磨；然后，將獲得的漿料干燥到一定水分（6%～8%）；其次，將干燥好的料進行造粒，并在不同的壓力下壓制成型；接下來，將壓好的樣品在快速輥道窯中燒成；最后，測量樣品的性能。
2.2 樣品表征
本實驗主要表征了樣品的吸水率、收縮率及熱分析。
3 實驗結(jié)果分析與討論
在現(xiàn)有干壓陶瓷磚輥道窯生產(chǎn)工藝條件下，實現(xiàn)降低瓷磚的燒成溫度的方法一般有以下三種：
（1） 增加助熔劑或者礦化劑；
（2） 提高坯體的成型壓力；
（3） 降低配方泥漿球磨細度[11]。
其中，增加助熔劑是較常用的方法，但此法通常會出現(xiàn)一些缺陷，如：坯體整個骨架的改變或燒成范圍的大幅降低等。為進一步摸清降低燒成溫度的機理，并從企業(yè)生產(chǎn)實際和成本因素出發(fā)，同時，為了不改變坯體主要組成，本文從引入陶瓷工廠瓷質(zhì)/炻瓷磚廢磚坯破碎（以下簡稱熟料，相對應(yīng)的瓷質(zhì)/炻瓷坯體生產(chǎn)粉料配方簡稱生料）作為助熔劑的替代品進行實驗，并研究了泥漿細度、熟料、壓力、礦化劑等因素對陶瓷降溫?zé)傻挠绊憽?/p>
3.1 原料細度、熟料對陶瓷降溫?zé)傻挠绊?/p>
泥漿粒度是瓷磚生產(chǎn)控制中的一個重要參數(shù)，也是影響燒結(jié)的一個重要因素。泥漿細度越細，其表面能越大，則坯體燒結(jié)越容易，燒結(jié)溫度也會越低。表1為對比相同化學(xué)組成的瓷磚生料和熟料配方在不同球磨時間下對燒成收縮和吸水率的影響。圖1為生料的粒度分布曲線，圖2為熟料的粒度分布曲線。
從實驗數(shù)據(jù)可知，生料再次研磨后吸水率變小了很多，但離瓷化還很遠；相同的化學(xué)組成但不同細度的熟料在1090 ℃條件下燒成，較細的熟料能夠完全成瓷，較粗的熟料卻只能成炻瓷。說明原料細度可以降低燒結(jié)溫度，但幅度有限。
3.2 礦化劑對陶瓷降溫?zé)傻挠绊?/p>
在所有方案的加工方式和配方結(jié)構(gòu)不變的條件下，僅在生料配方中加入不同配比的氯化鎂、碳化硅、燒滑石，并控制試樣的球磨時間。保證試樣原料的粒徑基本一致，并在相同條件下燒成，對比各項檢測性能，其結(jié)果如表2所示。
由表2可知，在坯體配方中少量引入礦化劑燒滑石、碳化硅和氯化鎂對瓷磚都有一定的降溫效果。當(dāng)燒滑石加入量在3%以下時，其降溫效果較好。但添加量過多，瓷磚降溫效果不是很明顯。而少量加入碳化硅和氯化鎂可以降低瓷磚燒成溫度，但很容易引起坯體發(fā)泡膨脹，增加了配方燒結(jié)過程的控制難度。
3.3 成型壓力對陶瓷降溫?zé)傻挠绊?/p>
瓷磚的成型壓力是影響燒成溫度的重要因素，本實驗分別選取1130 ℃和1180 ℃燒成規(guī)格為300 mm×300 mm的仿古磚和拋光磚進行研究，仿古磚粉料和拋光磚粉料的成型壓力為15 t、20 t、25 t、30 t、40 t、50 t，并壓制成規(guī)格為Φ60 mm的小試樣，燒成后試樣的各項性能與成型壓力的關(guān)系如圖3所示。
從圖3可知，成型壓力對不同的陶瓷粉料的燒結(jié)形態(tài)都有一定的影響，試樣的吸水率和收縮率隨著成型壓力的增大呈現(xiàn)不斷下降的趨勢。生產(chǎn)實踐中根據(jù)這種對應(yīng)關(guān)系可以在一定范圍內(nèi)調(diào)整坯體的成型壓力，從而達到低溫?zé)傻哪康?，但能否實現(xiàn)瓷化主要還是取決于配方體系。
3.4 熟料在瓷質(zhì)/炻瓷地磚降溫?zé)芍械膽?yīng)用
綜合實驗數(shù)據(jù)，可以基本了解影響瓷磚降溫?zé)傻囊蛩仃P(guān)系為：瓷熟料>粒度>礦化劑>成型壓力。因此，在配方中加入一定比例的熟料是實現(xiàn)低溫?zé)Y(jié)的最有效的手段。在目前陶瓷企業(yè)的生產(chǎn)工序中，類似這種熟料來源包括如下幾類：①瓷質(zhì)/炻瓷產(chǎn)品磨邊料；②拋光磚可回收料，其中，主要是粗磨邊、刮平定厚料、后磨邊料；③瓷質(zhì)/炻瓷磚廢品；④拋光廢渣。
以上①～③三種熟料不但燒結(jié)溫度低，還具有較好的熔融性能，成本也相當(dāng)?shù)土谂黧w配方中據(jù)測試每加入10%，燒成溫度可以下降10～20 ℃，理論上最大可以超過30%以上，由于常規(guī)生產(chǎn)中一般單線總體產(chǎn)生比例量不超過5%，因此，可以收集幾條生產(chǎn)線的熟料集中使用。拋光廢渣雖然兼有以上優(yōu)點而且總量巨大，但由于碳化硅等礦化劑的引入容易出現(xiàn)發(fā)泡膨脹缺現(xiàn)象，總體加入量不宜超過10%。
2014年，廣東家美陶瓷有限公司利用熟料的降溫?zé)Y(jié)特性，在常規(guī)的瓷質(zhì)坯體配方中加入超過25%的陶瓷廢料，成功地把啞光磚的燒成溫度從1200 ℃降到1160 ℃，燒成時間降低為60 min。所用配方見表3，各原料組成見表4。
3.5 快速燒成可行性探討
圖4是兩種瓷質(zhì)磚坯體的TG-DTA分析，左邊為1160 ℃燒成瓷質(zhì)坯體，右邊為常規(guī)瓷質(zhì)坯體。
由圖4可知，降溫快燒坯體第一個峰值在187 ℃，主要是結(jié)晶水揮發(fā)吸熱；第二個峰值在800～1000 ℃之間，主要是氧化反應(yīng)階段產(chǎn)生的放熱反應(yīng)，坯體最大失重3.92%。常規(guī)坯體第一個峰值在490℃，主要是石英晶型轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的吸熱反應(yīng)；第二個峰值在1100 ℃以后，為坯體高溫氧化階段的放熱反應(yīng)，坯體最大失重4.80%。兩條曲線趨勢基本一致，主要區(qū)別為：一是降溫快燒坯體在石英晶型轉(zhuǎn)變處沒有明顯吸熱峰；二是降溫快燒坯體低共熔物反應(yīng)和二次莫來石生成提前且反應(yīng)更加劇烈；三是降溫快燒坯體失重較小。說明相對常規(guī)坯體，熟料的引入不但使燒成溫度大幅降低，而且能夠?qū)崿F(xiàn)更快速度燒成，從而實現(xiàn)大幅節(jié)約能源，符合綠色環(huán)保生產(chǎn)。
4 結(jié)論
本文對比分析了漿料細度、礦化劑和成型壓力等工藝條件對陶瓷磚燒成溫度的影響，得到的結(jié)論如下：
（1） 實現(xiàn)降溫快燒的四個工藝機理中，對于企業(yè)生產(chǎn)管理最經(jīng)濟快捷的途徑是引入一定比例的熟料配方。而加入礦化劑、降低粉料細度、提高系統(tǒng)壓力只能一定程度上起到輔助降溫的效果。
（2） 陶瓷企業(yè)通過匯集幾條生產(chǎn)線的熟料集中使用，可以實現(xiàn)單線大幅降低燒成溫度，有利于提高色料的發(fā)色效果，豐富釉彩和色釉的品種，給產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)提供更廣闊的色彩表現(xiàn)平臺。
（3） 熟料在建筑陶瓷企業(yè)低吸水率地磚最大可以實現(xiàn)25%高摻量廢料的綜合回收利用，能夠大幅降低燒成溫度近40～60 ℃。陶瓷廢料的綜合循環(huán)回收有利于大幅度降低生產(chǎn)企業(yè)廢料外運成本，減少環(huán)境污染、減少排放、提高資源有效利用，符合國家環(huán)保政策，對于廣東省乃至全國資源密集型產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起示范作用，具有十分重大的意義。
參考文獻
[1] 劉康時.陶瓷工藝原理[M].廣東：華南理工大學(xué)出版，1994.
[2] 張文杰.陶瓷的低溫快速燒成[J].河北陶瓷，2000，28（2）：21～24.
[3] 李家駒，繆松蘭，馬鐵成，等.陶瓷工藝學(xué)[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2006.
[4] 梁桐燦，余國明，李少平. 利用拋光廢渣制造瓷磚坯體和釉面磚的配方及方法[P].2012，08.
[5] 梁耀龍，許崇飛，吳長發(fā).一種低溫?zé)傻奶沾捎悦娲u及其制備方法[P].2013，03.
[6] 林偉， 陳賢偉，路明忠.一種超低溫快燒?；沾纱u的制備方法[P].2013，01.
[7] 鐘旭東.一種采用低溫?zé)Y(jié)生產(chǎn)拋光磚的方法[P].2006，08.
[8] 畢舒.利用陶瓷拋光廢渣或陶瓷廢料生產(chǎn)超薄陶瓷拋光磚的工藝方法[P].2005，10.
[9] 周健兒，汪永清，劉昆，等. 一種超低溫?zé)Y(jié)瓷磚及其制備方法[P].2011，02.
[10] 周健兒，劉昆，汪永清，等.鋰瓷石在超低溫玻化磚中的應(yīng)用研究[J].陶瓷學(xué)報，2010，31（4）.
[11] 顏漢軍.陶瓷低溫?zé)珊涂焖贌晒に囃緩骄C述[J].陶瓷工程，2001，6：47～49.
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陳志川 王永強 陳偉胤 黃春保
摘 要：為了實現(xiàn)低吸水率陶瓷的低溫快速燒成，本文從泥漿細度、助熔劑、成型壓力、礦化劑等方面分析對瓷磚燒結(jié)溫度降低的影響。著重研究了以拋光磚回收料為代表的熟料在炻瓷磚產(chǎn)品降溫快速燒成中的應(yīng)用，并提出了相應(yīng)的生產(chǎn)建議。
關(guān)鍵詞：陶瓷；降溫?zé)桑还に囃緩?；熟料；炻瓷磚；影響
1 前言
低溫快速燒成是陶瓷行業(yè)發(fā)展的一大趨勢和永恒話題，低溫與快速都是相對于傳統(tǒng)方法而言的。一般說來，凡燒成溫度有較大幅度降低（60～100 ℃），且產(chǎn)品性能與通常燒成的性能相近的燒成方法可稱為低溫?zé)?。快速燒成是相對而言，?yīng)視坯體類型和窯爐結(jié)構(gòu)等具體情況而定[1]。近年來，建筑陶瓷企業(yè)競爭已經(jīng)進入白熱化階段，能夠掌握降低燒成溫度和實現(xiàn)快速燒成的同時又不降低產(chǎn)品品質(zhì)的生產(chǎn)管理技術(shù)，將決定企業(yè)產(chǎn)品在市場終端的核心競爭力。目前，國內(nèi)建筑陶瓷領(lǐng)域吸水率低于3%的地磚品種主要包括拋光磚、啞光釉飾磚、全拋釉及微晶石等等，在陶瓷地磚產(chǎn)品市場占有率超過90%，這些產(chǎn)品燒成溫度介于1180～1220 ℃之間，燒成時間在40～75 min之間。
1.1 低溫快燒的意義
一般說來低溫快燒坯料必須滿足如下幾個工藝條件：干燥和燒成收縮均小，保證制品尺寸準確，不變形；熱膨脹系數(shù)小，以避免開裂；導(dǎo)熱性好，以利于坯體內(nèi)部物料之間的反應(yīng)；少含相變成份，免遭體積變化引起的破壞；入窯坯體水分少[2]。
對環(huán)境而言，高溫?zé)僧a(chǎn)生的氣體會形成酸雨、溫室效應(yīng)、破壞臭氧層；對企業(yè)而言，意味著能耗增大，成本增加。因此低溫快速燒成是建筑陶瓷生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的一個重要趨勢，降低燒成溫度和縮短燒成周期，不但可大幅降低總能耗，充分利用原料資源，提高窯爐和窯具使用壽命，同時也進一步減緩和克服溫室效應(yīng)，實現(xiàn)節(jié)能減排和促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。另一方面低溫快速燒成也有利于提高色料的顯色效果，豐富釉彩和色釉的品種，給產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)提供了更廣闊的色彩表現(xiàn)平臺。
1.2 國內(nèi)外陶瓷磚低溫成瓷理論研究現(xiàn)狀
國內(nèi)建筑陶瓷低吸水率地磚的坯方類型從本質(zhì)上屬于K2O-Na2O-Al2O3-SiO2四元長石質(zhì)瓷坯料，在實際生產(chǎn)中，化學(xué)組成一般在下述范圍內(nèi)變動：SiO2 65%～75%、Al2O3 15%～23%、R2O+RO 4.5%～8.5% [3]。
國內(nèi)低溫快燒應(yīng)用于建筑陶瓷墻地磚領(lǐng)域的相關(guān)報導(dǎo)大多數(shù)與坯釉配方新工藝相關(guān)，并且集中在大吸水率釉面磚以及拋光磚開發(fā)應(yīng)用相關(guān)領(lǐng)域。CN102617123A[4] 和CN102976721A[5]涉及一種低溫快燒大吸水率陶瓷釉面磚的制造方法； CN102875155A[6]、CN1907908A[7]和CN1683282A [8]均報道了一種低溫快燒?；少|(zhì)磚的制備方法。以上報導(dǎo)要么引入了特殊配方成本高昂的煅燒物料；要么引入了超常規(guī)的玻璃熔劑，燒成范圍很窄，而且用于拋光磚時顏色要求很高，難于在陶瓷企業(yè)產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用。
景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院的周健兒、汪永清等研究了鋰瓷石在超低溫?；u中K2O-Na2O-Li2O多元復(fù)合熔劑的應(yīng)用，將產(chǎn)品的燒結(jié)溫度降低約30 ℃，同時范圍拓寬為50 ℃[9]，并申報了CN101979359A[10]一種超低溫?zé)Y(jié)瓷磚及其制備方法。但國內(nèi)優(yōu)質(zhì)鋰瓷石資源比較稀缺，對于陶瓷企業(yè)來說仍然難于接受。
近二十多年來，國內(nèi)外建筑陶瓷在低溫快燒領(lǐng)域研究成果表明：國內(nèi)建筑陶瓷在低溫快燒吸水率低于3%的釉飾地磚領(lǐng)域內(nèi)，坯體工藝配方理論和實踐研究尚未有根本性突破，技術(shù)上瓶頸是燒成范圍窄而變形的難題，而影響產(chǎn)業(yè)化推廣的主因仍然是成本。從企業(yè)自身實際而言，更務(wù)實的做法是在不改變坯體主要成份結(jié)構(gòu)的前提下，從降低溫度和縮短燒成時間兩方面尋求突破。
2 實驗內(nèi)容
2.1 樣品的制備
首先，按配方要求將稱量好的原料放入快速磨中球磨；然后，將獲得的漿料干燥到一定水分（6%～8%）；其次，將干燥好的料進行造粒，并在不同的壓力下壓制成型；接下來，將壓好的樣品在快速輥道窯中燒成；最后，測量樣品的性能。
2.2 樣品表征
本實驗主要表征了樣品的吸水率、收縮率及熱分析。
3 實驗結(jié)果分析與討論
在現(xiàn)有干壓陶瓷磚輥道窯生產(chǎn)工藝條件下，實現(xiàn)降低瓷磚的燒成溫度的方法一般有以下三種：
（1） 增加助熔劑或者礦化劑；
（2） 提高坯體的成型壓力；
（3） 降低配方泥漿球磨細度[11]。
其中，增加助熔劑是較常用的方法，但此法通常會出現(xiàn)一些缺陷，如：坯體整個骨架的改變或燒成范圍的大幅降低等。為進一步摸清降低燒成溫度的機理，并從企業(yè)生產(chǎn)實際和成本因素出發(fā)，同時，為了不改變坯體主要組成，本文從引入陶瓷工廠瓷質(zhì)/炻瓷磚廢磚坯破碎（以下簡稱熟料，相對應(yīng)的瓷質(zhì)/炻瓷坯體生產(chǎn)粉料配方簡稱生料）作為助熔劑的替代品進行實驗，并研究了泥漿細度、熟料、壓力、礦化劑等因素對陶瓷降溫?zé)傻挠绊憽?/p>
3.1 原料細度、熟料對陶瓷降溫?zé)傻挠绊?/p>
泥漿粒度是瓷磚生產(chǎn)控制中的一個重要參數(shù)，也是影響燒結(jié)的一個重要因素。泥漿細度越細，其表面能越大，則坯體燒結(jié)越容易，燒結(jié)溫度也會越低。表1為對比相同化學(xué)組成的瓷磚生料和熟料配方在不同球磨時間下對燒成收縮和吸水率的影響。圖1為生料的粒度分布曲線，圖2為熟料的粒度分布曲線。
從實驗數(shù)據(jù)可知，生料再次研磨后吸水率變小了很多，但離瓷化還很遠；相同的化學(xué)組成但不同細度的熟料在1090 ℃條件下燒成，較細的熟料能夠完全成瓷，較粗的熟料卻只能成炻瓷。說明原料細度可以降低燒結(jié)溫度，但幅度有限。
3.2 礦化劑對陶瓷降溫?zé)傻挠绊?/p>
在所有方案的加工方式和配方結(jié)構(gòu)不變的條件下，僅在生料配方中加入不同配比的氯化鎂、碳化硅、燒滑石，并控制試樣的球磨時間。保證試樣原料的粒徑基本一致，并在相同條件下燒成，對比各項檢測性能，其結(jié)果如表2所示。
由表2可知，在坯體配方中少量引入礦化劑燒滑石、碳化硅和氯化鎂對瓷磚都有一定的降溫效果。當(dāng)燒滑石加入量在3%以下時，其降溫效果較好。但添加量過多，瓷磚降溫效果不是很明顯。而少量加入碳化硅和氯化鎂可以降低瓷磚燒成溫度，但很容易引起坯體發(fā)泡膨脹，增加了配方燒結(jié)過程的控制難度。
3.3 成型壓力對陶瓷降溫?zé)傻挠绊?/p>
瓷磚的成型壓力是影響燒成溫度的重要因素，本實驗分別選取1130 ℃和1180 ℃燒成規(guī)格為300 mm×300 mm的仿古磚和拋光磚進行研究，仿古磚粉料和拋光磚粉料的成型壓力為15 t、20 t、25 t、30 t、40 t、50 t，并壓制成規(guī)格為Φ60 mm的小試樣，燒成后試樣的各項性能與成型壓力的關(guān)系如圖3所示。
從圖3可知，成型壓力對不同的陶瓷粉料的燒結(jié)形態(tài)都有一定的影響，試樣的吸水率和收縮率隨著成型壓力的增大呈現(xiàn)不斷下降的趨勢。生產(chǎn)實踐中根據(jù)這種對應(yīng)關(guān)系可以在一定范圍內(nèi)調(diào)整坯體的成型壓力，從而達到低溫?zé)傻哪康?，但能否實現(xiàn)瓷化主要還是取決于配方體系。
3.4 熟料在瓷質(zhì)/炻瓷地磚降溫?zé)芍械膽?yīng)用
綜合實驗數(shù)據(jù)，可以基本了解影響瓷磚降溫?zé)傻囊蛩仃P(guān)系為：瓷熟料>粒度>礦化劑>成型壓力。因此，在配方中加入一定比例的熟料是實現(xiàn)低溫?zé)Y(jié)的最有效的手段。在目前陶瓷企業(yè)的生產(chǎn)工序中，類似這種熟料來源包括如下幾類：①瓷質(zhì)/炻瓷產(chǎn)品磨邊料；②拋光磚可回收料，其中，主要是粗磨邊、刮平定厚料、后磨邊料；③瓷質(zhì)/炻瓷磚廢品；④拋光廢渣。
以上①～③三種熟料不但燒結(jié)溫度低，還具有較好的熔融性能，成本也相當(dāng)?shù)土谂黧w配方中據(jù)測試每加入10%，燒成溫度可以下降10～20 ℃，理論上最大可以超過30%以上，由于常規(guī)生產(chǎn)中一般單線總體產(chǎn)生比例量不超過5%，因此，可以收集幾條生產(chǎn)線的熟料集中使用。拋光廢渣雖然兼有以上優(yōu)點而且總量巨大，但由于碳化硅等礦化劑的引入容易出現(xiàn)發(fā)泡膨脹缺現(xiàn)象，總體加入量不宜超過10%。
2014年，廣東家美陶瓷有限公司利用熟料的降溫?zé)Y(jié)特性，在常規(guī)的瓷質(zhì)坯體配方中加入超過25%的陶瓷廢料，成功地把啞光磚的燒成溫度從1200 ℃降到1160 ℃，燒成時間降低為60 min。所用配方見表3，各原料組成見表4。
3.5 快速燒成可行性探討
圖4是兩種瓷質(zhì)磚坯體的TG-DTA分析，左邊為1160 ℃燒成瓷質(zhì)坯體，右邊為常規(guī)瓷質(zhì)坯體。
由圖4可知，降溫快燒坯體第一個峰值在187 ℃，主要是結(jié)晶水揮發(fā)吸熱；第二個峰值在800～1000 ℃之間，主要是氧化反應(yīng)階段產(chǎn)生的放熱反應(yīng)，坯體最大失重3.92%。常規(guī)坯體第一個峰值在490℃，主要是石英晶型轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的吸熱反應(yīng)；第二個峰值在1100 ℃以后，為坯體高溫氧化階段的放熱反應(yīng)，坯體最大失重4.80%。兩條曲線趨勢基本一致，主要區(qū)別為：一是降溫快燒坯體在石英晶型轉(zhuǎn)變處沒有明顯吸熱峰；二是降溫快燒坯體低共熔物反應(yīng)和二次莫來石生成提前且反應(yīng)更加劇烈；三是降溫快燒坯體失重較小。說明相對常規(guī)坯體，熟料的引入不但使燒成溫度大幅降低，而且能夠?qū)崿F(xiàn)更快速度燒成，從而實現(xiàn)大幅節(jié)約能源，符合綠色環(huán)保生產(chǎn)。
4 結(jié)論
本文對比分析了漿料細度、礦化劑和成型壓力等工藝條件對陶瓷磚燒成溫度的影響，得到的結(jié)論如下：
（1） 實現(xiàn)降溫快燒的四個工藝機理中，對于企業(yè)生產(chǎn)管理最經(jīng)濟快捷的途徑是引入一定比例的熟料配方。而加入礦化劑、降低粉料細度、提高系統(tǒng)壓力只能一定程度上起到輔助降溫的效果。
（2） 陶瓷企業(yè)通過匯集幾條生產(chǎn)線的熟料集中使用，可以實現(xiàn)單線大幅降低燒成溫度，有利于提高色料的發(fā)色效果，豐富釉彩和色釉的品種，給產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)提供更廣闊的色彩表現(xiàn)平臺。
（3） 熟料在建筑陶瓷企業(yè)低吸水率地磚最大可以實現(xiàn)25%高摻量廢料的綜合回收利用，能夠大幅降低燒成溫度近40～60 ℃。陶瓷廢料的綜合循環(huán)回收有利于大幅度降低生產(chǎn)企業(yè)廢料外運成本，減少環(huán)境污染、減少排放、提高資源有效利用，符合國家環(huán)保政策，對于廣東省乃至全國資源密集型產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起示范作用，具有十分重大的意義。
參考文獻
[1] 劉康時.陶瓷工藝原理[M].廣東：華南理工大學(xué)出版，1994.
[2] 張文杰.陶瓷的低溫快速燒成[J].河北陶瓷，2000，28（2）：21～24.
[3] 李家駒，繆松蘭，馬鐵成，等.陶瓷工藝學(xué)[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2006.
[4] 梁桐燦，余國明，李少平. 利用拋光廢渣制造瓷磚坯體和釉面磚的配方及方法[P].2012，08.
[5] 梁耀龍，許崇飛，吳長發(fā).一種低溫?zé)傻奶沾捎悦娲u及其制備方法[P].2013，03.
[6] 林偉， 陳賢偉，路明忠.一種超低溫快燒?；沾纱u的制備方法[P].2013，01.
[7] 鐘旭東.一種采用低溫?zé)Y(jié)生產(chǎn)拋光磚的方法[P].2006，08.
[8] 畢舒.利用陶瓷拋光廢渣或陶瓷廢料生產(chǎn)超薄陶瓷拋光磚的工藝方法[P].2005，10.
[9] 周健兒，汪永清，劉昆，等. 一種超低溫?zé)Y(jié)瓷磚及其制備方法[P].2011，02.
[10] 周健兒，劉昆，汪永清，等.鋰瓷石在超低溫玻化磚中的應(yīng)用研究[J].陶瓷學(xué)報，2010，31（4）.
[11] 顏漢軍.陶瓷低溫?zé)珊涂焖贌晒に囃緩骄C述[J].陶瓷工程，2001，6：47～49.
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