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江西华杰泰矿纤科技有限公司
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摘要 用江西上高硅灰石代替釉料中部分方解石和石英，试制出中温生料釉和低温熔块釉，为建筑釉面砖低温快烧新工艺技术提供了试验依据。
引言 近20年来，我国各地的许多家陶瓷企业采用硅灰石生产建筑釉面砖，取得许多成功的经验，改进了生产工艺，降低了生产成本，节能省时，大大提高了企业的经济效益，形成了符合当前节能减排要求的陶瓷低温快烧工艺技术。但是在中温生釉料、低温熔块釉代替价格昂贵的高温釉方面的研究却非常欠缺。我们课题组在硅灰石质建筑釉面砖坯的研制上，已取得一定的实用数据（烧成温度1170±10℃，烧成周期2h），如果采用长石、氧化锌、方解石、萤石作为主要熔剂配置生釉料，与生釉面砖坯相匹配，最低烧成温度为1180℃，但针孔较多，膨胀系数较大，难以与坯体相适应。为了解决这些问题，我们采用江西上高华杰泰硅灰石代替釉料中部分方解石和石英，试制中温生釉料和低温熔块釉，产品釉面光泽好、白度好、放射性低，耐酸耐碱性强，可较好地用于建筑釉面砖的生产，为低温快烧新工艺技术提供了试验依据。
01 硅灰石的陶瓷工艺特点
硅灰石的陶瓷工艺特点主要有以下几个方面： （1）硅灰石在建筑卫生陶瓷的坯釉料中，具有明显的熔剂作用，适量使用可以大大降低坯釉体的烧成温度和缩短烧成时间。 （2）由于硅灰石，受热膨胀率低、呈线形膨胀且变化均匀，因此在1200℃之前不会发生明显的吸热或放热效应，也不会发生相变，因此非常适宜于烧成工艺，并且能够明显缩短烧成周期，具有明显的节能效果。 （3）硅灰石不含结晶水和碳酸盐，烧成过程中不分解产生气体，既可降低产品的烧成收缩，避免产品的变形和开裂，又可减少釉面针孔的产生，提高釉面质量。 （4）硅灰石由于其节能、低温烧成、省时和产品理化性能的改善等优点形成的综合效应，可以促进陶瓷生产工艺、窑炉结构和操作方法的改进。实践证明采用硅灰石原料的坯体配方缩短了烧成时间，简化了生产工艺，节约了能源，降低了生产产品的成本，提高了产量与经济效益。当然，天然硅灰石必须经过科学合理的工艺配方，使其发挥最大的优越性能。否则也会出现许多麻烦。 例如由于硅灰石属于低温矿物原料，高温烧成时的相转变点在1120℃左右，硅灰石质坯体烧成温度超过1100℃时，容易发生变形，因此其烧成温度范围较窄；硅灰石的膨胀系数较低，若用量过大时，其坯体难以与釉料结合；再者，由于硅灰石呈现针形晶体状，难以粉碎磨细，因此球磨粉碎时间较长。不过这些并非是不能解决的问题。经过陶瓷工艺科技实验与改进，完全可以找到更好的科学配方。
02 原料的确定
选用上高硅灰石、龙岩高岭土、江西贵溪上祝瓷石、锆英砂、方解石、粉石英、滑石粉、氧化锌、荧石粉、硼砂等为原料。 江西上高硅灰石：上高硅灰石为高硅低铁品位稳定的硅灰石，储量达1200万吨，属大型硅灰石矿床。已建矿开采生产，经矿物鉴定，含有少量方解石和白云石。试样碎至100目后在双目镜下选出单矿物，其化学成分见表1。 福建龙岩高岭：龙岩高岭为蚀变风化残积型高岭土，品位稳定，储量高达5294万吨，超大型矿床，已建矿生产，试验中采用精矿。其主要矿物为多水高岭，含有极少量石英和云母类矿物，其化学成分见表1。 江西贵溪县上祝瓷石：上祝瓷土矿为K石、石英斑岩型瓷石矿，品位稳位，储量在2843万吨，属超大型瓷石矿床，已建矿开采生产，主要矿物是石英、绢云母、伊利石，含有少量高岭石。 2.1 工艺过程的选定 原料→配料→球磨→过筛→施釉→釉烧→检验
03 中温生釉料
3.1 中温生料釉研制 釉料配方设计：硅灰石质坯体素烧温度为1170±10℃，釉烧温度低于素烧温度。 原料选择：上高硅灰石、锆英石、龙岩高岭土、上祝瓷石、滑石、氧化锌粉、石英粉和萤石份，各种原料化学成分见表1。 硅灰石做中温助熔剂，可降低烧成温度和釉的膨胀系数，提高釉面的光泽等。 釉料配方的确定：以1#（不含硅灰石）配方为基础，用江西上高硅灰石代替方解石和部分石英得出2，再调整得出3,4，各硅灰石配方组成见表3。 物理性能：白度为85，折射率1.56，耐酸碱为AAA，150~19±5℃热交换三次不裂。 从试验（见表4）可知，3*釉料配方使用坯体的温度和膨胀系数，色白而不艳，色泽柔和淡雅，内外墙装饰效果均好。而硅灰石含量>20%时，釉面白度下降。 釉的组成：见表5工艺参数，以3釉为例，投料过200目筛，球磨1.5h，磨至500目筛余0.05%，烧成周期2.0h。 3.2 中温生料釉烧成过程 用X射线衍射法，扫描电镜观察和不同温度下表观特征分析，明确得出3硅灰石质中温生料釉在烧成过程中主要发生以下几个变化：900℃，石英，长石，硅灰石等颗粒清晰可见，坯、釉之间界面清晰，气泡开始出现；1050℃，小晶粒尚可辩认，长石溶解，气体逸出，气体体积增大；1100℃，石英大部分溶入溶体，硅灰石与高岭土、滑石生成钙长石和透辉石；1125℃，小晶粒继续溶解，坯、釉中间可见侵蚀边缘，并溶有坯，气泡逐渐变小；1150℃，中间层有一定厚度，釉层成熟，其中尚有未溶解的斜锆石和锆英石。
04 低温熔块釉 4.1 低温熔块釉研制 釉料配方设计：低温熔块釉与中温生料釉相比，增加了制熔块工序，但降低了烧成温度，且乳浊度和白度要优于中温生料釉。 原料选择：上高硅灰石，锆英砂，龙岩高岭土，上祝瓷石，石英，滑石，硼砂，氧化锌粉，萤石。化学成分见表1。 5#低温熔块釉的配方组成：见表6 5#低温熔块釉的化学成分：见表7 物理性能：白度89，耐酸碱AAA，折射率1.59，150~19±5℃，热交换一次不裂。
05 结语 5.1 硅灰石做中温助熔剂，可降低烧成温度和釉的膨胀系数，提高釉面的光泽，符合当前节能减排要求。 5.2在釉中采用硅灰石代替部分方解石和石英，能改善产品釉面质量，在烧成时不易吸咽，能熔融充分，釉面平滑，无针孔，无光效果好，色白而不艳，色泽柔和淡雅，内外墙釉面砖装饰效果均好。而硅灰石含量>20%时，釉面白度下降。
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