浅谈陶瓷原料中煅烧料的疑难解答

问：陶瓷原料中有哪些煅烧料，他们的煅烧目的是什么？合适的煅烧温度是多少？如何使用煅烧料？

答：陶瓷原料中的煅烧料其实挺广泛，他们的煅烧目的，煅烧工艺、煅烧方法以及煅烧料的使用方法都各不尽相同，下面逐一分析之。

煅烧料按用途可分为坯用煅烧料和釉用煅烧料，按组成可分为单一物质煅烧料和配方组分煅烧料，按煅烧效果可以分为烧失煅烧料、晶型转变煅烧料、晶体转变煅烧料、烧结煅烧料和熔烧玻璃料（熔块）。

单一物质坯用煅烧料有烧煤矸石、烧滑石、烧锂云母、烧白云母、烧石英、烧氧化铝、烧高岭土、烧珍珠岩、烧蛭石、配方煅烧料等等。

烧滑石，滑石煅烧目的有三个：一是脱水脱碳，二是改变层状结构，三是晶体转变。滑石的焙烧需要经过滑石（2个水）——偏滑石（1个水）——硅酸镁（0水）——顽火辉石晶相转变过程，700～1000℃之间煅烧，滑石会生成不稳定的偏滑石或硅酸镁，虽然破坏了层状结构，但是对陶瓷的解胶性能反而更差了，煅烧滑石的目的是将滑石转变为顽火辉石，由于滑石成分有差别，其煅烧温度随着产地和工艺有所差别，譬如江西广丰的黑滑石煅烧温度至少需要在1150℃以上，采用回转窑煅烧4~5小时；而广西滑石、山东滑石煅烧温度需要在1200℃以上，辽宁海城滑石煅烧温度最高。由于煅烧工艺和煅烧温度不同，滑石的质量也会有较大的差异，笔者在研制滑石瓷绿色环保超白抛光砖时发现煅烧质量差的滑石瓷会出现质感变差，甚至毛孔、水化、反变等缺陷，无论是烧滑石应用在何种陶瓷坯体，使用煅烧质量合格的烧滑石是前提。烧滑石在抛光砖坯体、日用滑石瓷、工艺滑石瓷和电子滑石瓷以及釉料中应用比较广泛。

烧煤矸石和烧高岭土，煤矸石和高岭土中主要成分都是高岭土，只不过煤矸石中有机物含量较高，煅烧煤矸石和高岭土的目的三个：一个脱水脱碳，二是改变结构，三是晶体转变。与滑石类似，高岭土煅烧也要经过高岭土（2个水）——偏高岭土——硅铝尖晶石——莫来石晶型转变过程，450～950℃度间，高岭土变成偏高岭石；950～1050℃，偏高岭土转变为硅铝尖晶石；1100～1450℃硅铝尖晶石转变为莫来石。煤矸石和烧高岭在陶瓷抛光砖以及釉料中使用较广泛，要求一般也并不严格，硅铝尖晶石结构也能满足要求，偏高岭石像水泥一样具有水聚合作用，对于湿法球磨工艺的陶瓷坯釉制备工艺还是要避开的。至于成分比较高的耐火材料、电子陶瓷中使用的莫来石纯度较高的煅烧煤矸石或高岭土煅烧工艺和温度制度要求要严格一些。

烧石英和烧氧化铝，石英和氧化铝的煅烧过程主要是改变结构和晶体转变，由于石英和氧化铝晶体转变复杂，所以煅烧的目的有三个：一是利用晶体转变的体积变化，提高机械粉碎效率，主要指石英；二是利用晶体转变，提高晶体的稳定性，譬如氧化铝；三是利用晶体转变，提高物理性能，譬如石英转变成熔融石英玻璃，热膨胀系数发生翻天覆地变化，氧化铝煅烧后成为刚玉，硬度和体积密度也发生了翻天覆地变化，其他物理性能变化还有白度等。煅烧石英在传统建筑陶瓷方面应用较少，主要在工业陶瓷，譬如石英棍棒、石英坩埚等。烧氧化铝在釉料中和工业陶瓷中应用都极其广泛，但是要注意氧化铝和刚玉的质量。

烧锂云母和烧白云母，云母类矿物质很少用于陶瓷原料，主要是云母类物质呈片状，松密度较低，湿法加工困难。笔者研究过锂云母助融的硅灰石结构低温陶瓷，在该技术方案中，锂云母或以锂云母为主的配合料需要经过900～1050℃的焙烧，改变云母结构。

膨胀珍珠岩和膨胀蛭石是一种特殊材料，珍珠岩和蛭石高温膨化会形成体积密度较低的膨胀体，它们主要应用于保温聚合物水泥砂浆中，用作保温主体材料。珍珠岩的膨化温度一般在1150～1250℃间，膨化设备一般采用立式膨化炉，蛭石膨化温度较低。珍珠岩也可以应用在陶瓷玻璃行业，由于珍珠岩为火山热蚀岩，岩石中有微小的毛孔以及吸附水分子，如果采用湿法球磨工艺极易出现絮凝，另外吸附水也极易导致在辊道窑中产生水汽爆炸、开裂和收缩变形。不过珍珠岩是一种前途非常良好的低温陶瓷原料和低膨胀助融原料，所以煅烧珍珠岩的煅烧温度一般在450～900℃，目的是脱水和改变结构。

配方煅烧料和配方熔烧料，目前陶瓷行业应用配方熔烧料（熔块）比较广泛，它主要是将配合料经过高温熔炉在1200～1600℃陶瓷熔块炉熔融成玻璃液，然后水淬成熔块使用的。不过这种工艺存在的问题是熔烧工艺装备复杂，熔烧周期长，耗能大，而且产生废气废水较多，未来采用低温煅烧配方配合料材料替代陶瓷熔块将是新的研究方向。