利用陶瓷废料制作手工艺术砖

2010-03-11成岳王群蒋韵杰

中国陶瓷工业 2010年6期

成岳王群蒋韵杰

（景德镇陶瓷学院，江西景德镇333403）

1 前言

就我们陶瓷行业来讲，部分陶瓷企业仍然存在“原料浪费大，人力消耗多，废料利用率低”等问题，造成了资源的浪费和环境的污染，这对人类的健康、生存问题形成巨大的威胁[1-4]。本研究利用陶瓷工业废料制作手工艺术砖，手工艺术砖最大特点：缺陷美、粗糙毛边，自然窑变色差、不规则形状[5-7]。在保证性能符合应用标准的同时，尽可能多的利用陶瓷废料，达到废弃物资源化的目的，将烧制后的残缺美转化为手工的艺术美感，从而增加产品附加值，获得较好的经济效益。该处理工艺成本低廉，效益明显，在一定程度上可以为解决陶瓷工业废料难于处理的问题提供可靠的依据。

2 实验

2.1 主要原料

原料化学成分分析结果见表1。

由表1可知，这两种原料主要成分是SiO2和A l2O3，鹏飞废泥来源于江西景德镇鹏飞建筑陶瓷厂，外观浅灰色，粒度较细，密度2.8～3.0g/cm3，有一定的可塑性；高岭土为星子三级高岭土，品位较低，外观黄色，粒度很细，密度2.6～2.8g/cm3。

2.2 试验流程

试验过程的流程见图1。

表1 原料的化学组成表（％）Tab.1 Chem ical com position of raw materials

图1 试验流程图Fig.1 Experimental flow char

2.3 釉料的制备

由于实验制作的坯体烧成温度比较低，所以选择制作熔块釉。熔块釉是在釉浆制备前先将部分原料熔成玻璃状物质，速放冷水中急冷淬成小块（熔块），然后再与其他原料混合制成釉浆。制备熔块的原料组成见表2。

表2 熔块的原料组成（％）Tab.2 Formulation of frit（％）

表3 不同温度下的试验结果Tab.3 Test results at different tem peratures

表4 釉的化学组成和性状Tab.4 Chem ical com position and properties of glaze

将长石、硼砂、碳酸钠、石英、石灰石等粉状原料分别过80目筛，按配方称量配料，充分混合均匀，用坩锅盛装于电炉中加热至1250～1300℃熔融，保温30m in，观察熔块为透明状时，迅速倒入水中淬冷，得到的玻璃体即为制备好的熔块。称取一定量的熔块、高岭土、石英，加35％（w t％）的水，将其混合，最后球磨制成釉浆备用。实验中，还通过调整釉配方中SiO2、A l2O3的量来考察该系列因素对釉性状的影响。

釉性制备工艺的主要工艺参数：球磨：料∶球∶水=1∶1.2∶0.6；球磨子：大∶中∶小=2∶4∶4；快速磨转速：400转/分；球磨30分钟。

3 分析与讨论

3.1 造粒过程添加聚乙烯醇水溶液的作用

在造粒过程中发现一些问题，由于实验原料大部分选用的是鹏飞废泥，而鹏飞废泥是在陶瓷生产中废弃的坯泥，所以它的聚合性因为高温烧制而有所降低，所以很难造粒。因此，在造粒过程中加入适量的聚乙烯醇水溶液，用以增强粘性，有助于造粒。

造粒工艺是将磨细的粉料，经过干燥、加胶黏剂，制成流动性好、粒径约为0.1mm的颗粒。一般使用的胶黏剂应满足以下要求：要有足够的黏性，以保证良好的成型性和坯体的机械强度；经高温锻烧能全部发挥，坯体中不留或少留胶黏剂残留杂质；工艺简单，没有腐蚀性，对陶瓷性能无不良影响。

3.2 坯体配方对结果的影响

经过对比烧成温度选择为1240℃。

在整个实验过程中发现用100％鹏飞废泥也可以烧制出合格的产品，但是烧成范围过窄，不利于控制。用90％鹏飞废泥+10％废瓷泥、80％鹏飞废泥+20％废瓷泥这2个配方的烧成范围相对比较宽，容易控制，而且产品比较稳定。最后决定配方使用90％鹏飞废泥+10％废瓷泥。

3.3 烧成温度的确定

当烧成温度为1200℃的情况下烧制出来的产品最大的问题就是强度不高，容易碎裂。所以1200℃对于本产品来说温度太低。当烧成温度为1280℃的情况下烧制出来的产品出现的最大问题是产品开裂、变形，因为烧成温度太高。最适合的烧成温度为1240℃，在这个烧成温度下的产品质量达到最高，而且在1230℃～1250℃范围内都可以烧制出理想的产品。经过对比，烧成温度选择为1230℃～1250℃。烧成制度：0～500℃：60分钟；500～1100℃：90分钟；1100～1250℃：60分钟；1250℃：保温20分钟。

3.4 釉的化学组成对釉性状的影响

图2 试验部分产品图片Fig.2 Test part product pictures

表4 列出了不同配方釉的化学组成（mol％）和釉烧后的性状特征。其中，5组实验分别表示原配方，配方中SiO2的量加0.5mol和减0.5mol、A l2O3的量加0.1mol和减0.1mol。从表4.3中可以看出，随着配方中的A l2O3、SiO2量的变化，釉的外观性状也发生较明显的区别，且在同批实验中，以第四组配方的釉性状最好。

3.5 烧成制度对釉的影响

熔块烧制时在800～1000℃范围是碳酸盐分解阶段，故要控制较低的升温速度。烧成制度对于釉面质量有很大影响，上釉产品在低温段与高温段必须缓慢进行而在其它温度段则可适当增加升温速度，并在高温阶段保温20分钟。前者是避免釉在低温段产生变形等缺陷，后者可保证高温段的气体充分排除，防止桔釉、气孔等缺陷。另外，高温保温能保证釉充分熔融，获得平整光洁的釉面。

3.6 釉料对产品的影响

由于制作的产品坯体的颜色深，烧成温度比较低，所以在选择釉料的时候要考虑烧成温度不能太高，又要有较好的遮盖能力。因此，选择了熔块釉，而对于实验需要的多种颜色的要求，我们采用了其中添加色料的办法解决。

3.7 试验部分产品图片（见图2）。