透辉石在重质白云陶生产中的应用研究

王小芳

摘 要：主要利用新型节能陶瓷原料透辉石以及德化当地和周边地区的陶瓷原料，生产低温重质白云陶。通过对利用透辉石作为助熔剂生产重质白云陶的坯料配方、生产工艺进行试验，并对制品的收缩率、吸水率及坯釉结合性等性能的测试，得到符合生产要求的重质白云陶的理想试验条件：透辉石16%、锂长石6%、黑滑石5%、白粘土9%、黑粘土5%、叶腊石20%、龙岩砂23%、淘洗泥24%，烧成温度为1080℃。通过抗折仪、高压釜、热膨胀仪等仪器测试其干燥收缩率为4.2%，总收缩率为4.83%，吸水率为18%，胎体抗折强度≥12Mpa，热稳定性等性能指标均达到符合重质白云陶生产要求，可试生产。

关键词：透辉石;重质瓷;白云陶;配方;生产应用

1 前 言

众所周知，陶瓷是一个能耗较高的行业。在陶瓷生产中，烧成温度越高，烧成时间越长，单位能耗就越大，可见降低陶瓷烧成温度及缩短烧成周期，将有利于减少能耗；所以降低烧成温度、缩短烧成周期是陶瓷行业节能降耗的一个有效途径[1]。近年来我国各地区不断发现储量丰富的透辉石矿，透辉石在陶瓷工业具有广泛的应用。在坯料中加入一定量的透辉石，可起助熔作用，降低坯体的烧结温度；而且由于透辉石本身不含有机物和结构水，其干燥收缩和烧成收缩都很小，膨胀系数也小，因此适宜于快速烧成[2]。重质白云陶是一种烧成温度较低，透辉石用量较多的低温精陶；在重质白云陶生产中利用透辉石作为助熔剂，可显著降低烧成温度，实现陶瓷的低温快烧，提高陶瓷的性能，具有相当高使用价值，可获得显著的节能和经济效益[3-4]。近些年国内透辉石主要应用于建筑陶瓷行业，在日用陶瓷尤其是工艺瓷方面的应用比较少[3-4]，为此进行了透辉石在低温精陶——重质白云陶生产中的应用研究。另外，透辉石产地分布广，产量大，价格又低廉[5]；再加上德化地区陶瓷企业白云陶工艺品产量很大，所以研究透辉石在重质白云陶生产中的应用，很有现实意义。

2实验过程

2.1 实验原料

实验所用陶瓷原料的化学成分如表1所示。

2.2 实验仪器与设备

电子天平、球磨机、球磨罐、高磁磁棒、分样筛、石膏模、窑炉、高压釜、抗折仪、热膨胀仪

2.3 实验方案

根据相关经验和专业知识，在前期大量探索性实验的基础上，进行以下单因素配方实验，实验方案表如表2所示。

2.4实验方法

将不同原料扣除水分按配方称量，放入球磨罐球磨（淘洗浆不球磨），湿法球磨24h后倒入容器内，用250目筛网过筛，筛余量控制在3‰以下；若大于3‰，则重新球磨，放浆，除铁，过筛。再配入淘洗浆，除铁，过筛，泥浆控制水分在36%左右，若太稠可加入水玻璃少许（5‰以下）。再用长10cm，宽3cm，高2cm的标准试条石膏模型倒浆7个、脱模干燥；测量其中一个试条的干燥收缩，其余6个试条放入试验窑烧制，烧成曲线如图1所示；再取6个试条中的其中一个试条用于素烧测试吸水率，剩余的5个试条标记上五种不同釉水（浓度28%），五种釉水分别为：

①号釉为90%透明釉（线膨胀系数6.5×10^-7）加10%低膨胀釉（体膨胀系数5.5×10^-7）；

②号釉为95%透明釉（线膨胀系数6.5×10^-7）加5%低膨胀釉（体膨胀系数5.5×10^-6）；

③号釉为100%的透明釉（线膨胀系数6.5×10^-7）；

④号釉为 95%透明釉（体膨胀系数6.5×10^-7）加5%高膨胀釉（线膨胀系数10×10^-7）；

⑤号釉为 90%透明釉（体膨胀系数6.5×10^-7）加10%高膨胀釉（线膨胀系数10×10^-7）。

将每个试验号（S1—S5）倒浆的其中5个试条分别标记上以上五种不同釉水，其试样按釉水的順序依次记为S1-1、S1-2、S1-3、S1-4、S1-5，S2-1、S2-2、S2-3、S2-4、S2-5，S3-1、S3-2、S3-3、S3-4、S3-5，S4-1、S4-2、S4-3、S4-4、S4-5，S5-1、S5-2、S5-3、S5-4、S5-5。之后全部试样入窑烧制，烧制温度为1080℃，烧成曲线与素烧时一致；烧制后放入高压釜蒸煮（30min），取出放入冰水混合物中，进行热稳定性测试实验，测试坯釉的适应能力。

2.5 试生产流程

首先是淘洗浆制备：将德化上涌土碓打，淘洗，后沉淀备用测试含水率和比重。

生产流程：①原料入厂；②测试水分、白度；③入库；④叶腊石、锂长石、滑石等块状矿物破碎；⑤待原料处理好后，按配方扣除水分后下球磨机球磨（其中淘洗浆不球磨）；⑥球磨24h ；⑦将球磨浆放入配浆池，配入淘洗浆混合均匀；⑧过筛、除铁、压滤脱水；⑨测试通过后依据成型要求练泥，化浆；⑩送成型车间生产。

3 实验结果与分析

3.1 单因素实验方案的实验结果

根据前面单因素实验方案所做实验的实验结果数据如表3所示。

经过反复测试：试验号S3最为稳定，其干燥收缩率4.2%，总收缩率4.83%，吸水率18%，符合重质白云陶生产要求，可试生产。根据急冷急热测试实验结果可知，①号釉与重质白云陶坯体的坯釉的适应能力最好，既不产生剥釉也不产生裂釉现象。

3.2 实际生产得出的结果

将试验号S3的重质白云陶配方应用于生产中时，同时施上①号釉，测得的性能数据如下表4所示。

3.3 生产数据与实验数据差别的分析

3.3.1原因分析

由于实际生产的数据与实验数据出现差别，实际生产中急冷急热测试实验出现试样剥壳的现象，分析原因，应该是坯体的膨胀系数比釉的膨胀系数大的原因产生的。对于坯体膨胀系数的提高，坯釉结合能力的下降，从生产流程分析可能是以下几种原因：

①窑温的改变；

②原料采样的批次的改变；

③其他原料的无意引入；

针对第一种假设原因，从窑温入手，对窑温进行测试，结果并未发现温度的大幅度改变。

针对第二种假设原因，去材料库中检查材料也未发现改变。

针对第三种假设原因，从其他原料的无意引入入手，发现球磨子是硅石质而不是与球磨罐相同的刚玉质，且球磨内衬是新做的，易磨损。最终分析原因是引入了硅石，使SiO₂含量大幅度提高，从而导致膨胀系数的增大。

3.3.2解决方法

由于实验与实际生产存在出入，分析主要原因是出在SiO2的提高上，所以要调整实验配方减少龙岩砂的比例，具体减少多少要依据球磨自损的量来衡量。

4 结论

（1）通过反复试验研究，得到了重质白云陶理想的一组试验条件：透辉石16%、锂长石6%、黑滑石5%、白粘土9%、黑粘土5%、叶腊石20%、龙岩砂23%、淘洗泥24%，烧成温度为1080℃；其干燥收缩率为4.2%，总收缩率为4.83%，吸水率为18%，热稳定性符合重質白云陶生产要求；

（2）生产中因硅石质球磨子的引入，使得SiO₂含量大幅度提高，从而导致坯体膨胀系数的增大，坯釉结合能力的下降；所以在实际生产中要注意用具的改变和其他物质的引入，特别注意球磨子材质的改变，以防止膨胀系数的改变；

（3）若因SiO₂含量的提高，导致出现剥壳现象，可以通过减少配方中龙岩砂的比例来调整，具体减少多少要依据球磨自损的量来衡量。

参考文献

[1]曾令可，刘涛，王慧等.陶瓷窑炉的节能技术[J].佛山陶瓷，2018（10）12-16.

[2]秦麟卿，吴伯麟.透辉石在陶瓷工业中的应用[J].陶瓷工程，2001（1）20-23.

[3]耿谦，高雅春.新型节能原料—透辉石在釉面砖中的节能机理[J].中国陶瓷，2005（6）39-41.

[4]胡青峰.透辉石在低温日用细瓷坯料中的应用[J].中国陶瓷，1997（2）24-25.

[5]张云洪. 陶瓷工艺技术[M].化学工业出版社.2005.

Study on the Application of Diopside in the Production of Heavy Dolomite Pottery

WANG Xiao-fang

（Ceramic Engineering Department of Quanzhou Arts and Crafts Vocational College， Fujian，Dehua，362500）

Abstract： Diopside， a new energy-saving ceramic raw material， and ceramic raw materials in Dehua and surrounding areas are mainly used to produce low-temperature heavy dolomite ceramics. Through the test of the blank formula and production process of producing heavy dolomite ceramics with diopside as flux， and the test of the shrinkage， water absorption and the combination of blank and glaze of the products， the ideal test conditions of heavy dolomite ceramics meeting the production requirements are obtained： Diopside 16%， lithium feldspar 6%， black talc 5%， white clay 9%， black clay 5%， pyrophyllite 20%， Longyan sand 23%， scouring mud 24%， and the firing temperature is 1080 ℃. The drying shrinkage rate is 4.2%， the total shrinkage rate is 4.83%， the water absorption rate is 18%， the flexural strength of the matrix is ≥ 12MPa， and the thermal stability and other performance indexes meet the production requirements of heavy dolomite pottery.

Keywords： Diopside; Heavy Porcelain; Dolomite Porcelain; Formulation; Production and Application