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        高嶺土附屬產(chǎn)品用于生產(chǎn)陶瓷坯料的試驗(yàn)研究

        2021-01-20 02:38:52曹澤亮
        江蘇建材 2020年6期

        曹澤亮

        (龍巖高嶺土股份有限公司,福建 龍巖364000)

        0 引言

        預(yù)計到2020 年, 建筑陶瓷市場需求量為100億m2,衛(wèi)浴陶瓷需求量約2.5 億件,日用陶瓷需求量約300 億件[1]。 陶瓷產(chǎn)品的需求量不斷攀升,且隨著消費(fèi)結(jié)構(gòu)的升級,人們對陶瓷產(chǎn)品的品質(zhì)要求也越來越高,因此,我國陶瓷行業(yè)高嶺土需求量將達(dá)到300 萬t, 且對高品質(zhì)陶瓷原料的需求量也越來越大。

        高嶺土礦山在開采或分選過程中常常會產(chǎn)生粗砂、細(xì)砂和瓷石等附屬產(chǎn)品,這些產(chǎn)品一般由多種礦物組成,且數(shù)量較多,國內(nèi)針對這些產(chǎn)品的綜合利用研究主要集中在通過分級、浮選等工藝[2-4]將不同礦物分選出來以達(dá)到應(yīng)用要求, 也有研究將其作為原料應(yīng)用在混凝土[5]或工藝玻璃中[6],而作為陶瓷原料將其應(yīng)用于陶瓷行業(yè)[7]的研究卻較為少見。 因此,研究高嶺土附屬產(chǎn)品在陶瓷行業(yè)的綜合利用, 對解決陶瓷行業(yè)原料短缺問題和陶瓷原料生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)問題都具有重要意義。

        1 實(shí)驗(yàn)部分

        1.1 原料

        本試驗(yàn)主要以福建龍巖某公司的三種綜合利用產(chǎn)品粗砂、細(xì)砂和瓷石為原料,其理化指標(biāo)見表1。 結(jié)合粗砂、細(xì)砂、瓷石的X 射線衍射圖譜分析,XRD 圖譜如圖1 所示,三種原料均由高嶺石、云母(伊利石)、石英、鉀長石、鈉長石等主要礦物組成,這些礦物作為陶瓷原料已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用,三種原料的礦物組成見表2。 因此,從成分和礦物組成上分析, 將這三種綜合利用產(chǎn)品用于陶瓷行業(yè)是可行的。

        圖1 原料XRD 圖譜

        表1 原料理化指標(biāo) %

        表2 原料礦物組成%

        1.2 儀器設(shè)備

        GMZ-25DZ 型全自動電磁除鐵器,岳陽市岳陽樓區(qū)光明陶瓷機(jī)械廠;TCM1180-3T 型球磨機(jī),湖南省輕工機(jī)械廠;WSD-3A 型白度色度計,北京康光儀器有限公司。

        1.3 試驗(yàn)方案

        采用廠家的生產(chǎn)工藝“球磨→配漿→除雜”。利用TCM1180-3T 型球磨機(jī)對粗砂、細(xì)砂、瓷石等原料進(jìn)行濕法球磨細(xì)化,其中球石︰原料︰水=1.5︰1︰0.8,當(dāng)球磨物料325 目篩余小于1%時,停止球磨放出球磨漿料進(jìn)行配漿處理。除雜采用篩分和磁選結(jié)合方式, 篩分用325 目篩網(wǎng), 磁選工藝采用GMZ-25DZ 型全自動電磁除鐵器,背景磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5T。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 坯料配方組成

        衛(wèi)生瓷器化學(xué)組成范圍[8]為:Al2O3,21%~25%;K2O+Na2O,2.50%~3.0% ;MgO+CaO,1.5%~1.9% ;SiO2,64%~70%。 考慮到配方坯料在日用瓷器的應(yīng)用,此次試配先不引入滑石提高坯料的鎂鈣含量,因此通過理化指標(biāo)計算確定四種原料的配比為: 粗砂︰細(xì)砂︰瓷石︰325 目高嶺土泥餅=3︰1︰1︰5。 配漿后坯料的理化指標(biāo)情況見表3,坯料指標(biāo)基本達(dá)到要求。

        表3 坯料理化指標(biāo)

        2.2 除雜工藝

        除雜采用篩分和磁選相結(jié)合的工藝,首先通過篩分將一些不符合粒徑要求的大顆粒除去,然后通過GMZ-25DZ 型全自動電磁除鐵器進(jìn)行磁選處理,具體磁選條件見表4,通過磁選,坯料的品質(zhì)得到提升, 鐵含量下降,1 280 ℃燒成白度升高且無斑點(diǎn),但16.31%~23.62%濃度下磁選效果沒有表現(xiàn)出較大的區(qū)別, 這也為日常生產(chǎn)提供了一定的便利。

        表4 不同條件磁選樣品理化指標(biāo)

        2.3 產(chǎn)品評價

        采用相同的試驗(yàn)方法對潮州市場上出廠價為900 元/t 的成品坯料和本試驗(yàn)配方坯料進(jìn)行注漿成型試驗(yàn),兩種坯料理化指標(biāo)接近,見表5。利用快速球磨機(jī)對兩種坯料進(jìn)行化漿,以水玻璃為分散劑,漿料含水率控制在32%,獲得了兩種流動性、懸浮性和穩(wěn)定性都較好的泥漿,注漿成型試驗(yàn)情況見表6,注漿成型后兩種坯料干燥收縮率相近, 配方坯料燒成收縮率相對較小為9.64%,但也處于注漿坯料的收縮率范圍內(nèi)[9]。 參照國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 3532—2009《日用瓷器》,該配方坯料燒成白度達(dá)到62 以上且無斑點(diǎn),可以用于生產(chǎn)一等品日用瓷器。 因此,配方坯料的綜合品質(zhì)較優(yōu)。

        表5 坯料理化指標(biāo) %

        表6 坯料注漿成形試驗(yàn)情況表

        2.4 可行性分析

        如前所述,配方坯料的綜合品質(zhì)優(yōu)于目前市場上出廠價900 元/t 的成品坯料,通過測算,該坯料(水分 27%)原料成本為 316.9 元/t。 按 900 元/t 的出廠價計算, 該配方坯料每噸利潤可達(dá)300 元以上,因此,這些原料用于陶瓷行業(yè)具有一定的優(yōu)勢。

        3 結(jié)論

        (1)粗砂、細(xì)砂、瓷石均由陶瓷行業(yè)常用的高嶺石、云母(伊利石)、石英、鉀長石、鈉長石等礦物組成。

        (2)以粗砂、細(xì)砂、瓷石為原料,配合 325 目高嶺土泥餅可以生產(chǎn)出滿足要求的配方坯料, 通過“球磨→配漿→除雜” 工藝生產(chǎn)出的配方坯料注漿成型干燥收縮、燒成收縮和總收縮合適,燒成白度達(dá)到62 以上且無斑點(diǎn), 符合一等品日用瓷器產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn),綜合品質(zhì)較優(yōu),具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。 因此,將這些高嶺土礦山企業(yè)的附屬產(chǎn)品直接用于陶瓷行業(yè)是可行的。

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