珍珠岩在陶瓷坯料中的应用
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一、配方的拟定
1． 坯料所有原料的选取
对于坯用原料的选择，我们根据珍珠岩的特性、化学组成和各种原料的来源及价格情况采用了下列主要原料进行试验。
黑碱矸：属于强可塑性原料。原矿呈灰黑色块状，经风化后呈细碎块状。，原此原料含有较多的有机物质（在高温易挥发），粘性强。
董河土：可塑性较差，黄白色呈致密土块状，夹有粉粒状，易粉碎。耐火度较差。
临湘土：可塑性属中等，呈疏散状，白色，夹有较多的石英颗粒及白云母片，细磨较困难。
衡东土：此原料耐火度较低，呈砂粒状，黄白色。可塑性较差。
坳背土：白色粉粒状，含有较多的白云母片，粘性较差，1380℃煅烧无烧结现象，此原料温度较高。
杨埂土：原矿呈块状，黄白色，1380℃煅烧呈白青色，完全熔化，此原料温度低，属于瘠性原料，粘性差，易粉碎。
生铝矾土：原矿呈块状，难粉碎，含Al2O3较高，粘性较强。
红砂：原矿呈粉红色砂粒状，夹有粉状，此原料粘性较强。
各种原料的化学成份见表1 SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgOK2O+ Na2OI·L合 计
珍 珠 岩71.1513.410.64 1.410.795.117.2599.76 黑 碱 矸45.2037.990.271.200.291.933.989.92100.76 董 河 土49.0932.481.16 5.491.223.327.92100.68 衡 东 土73.1518.080.49 0.200.454.084.15100.60 红 砂75.7616.300.47 0.120.271.615.76100.20 临 湘 土66.7622.580.37 0.210.192.167.2699.53 坳 背 土61.6926.830.18 0.240.322.167.9799.39 杨 埂 土75.7513.470.300.410.400.078.201.56100.16 石 英 粉99.45 99.45 生铝矾土12.3067.952.330.980.570.571.0913.7999.58 工业铝粉 96.0 96.30 2． 坯料配方的拟定
在配方组成上，珍珠岩用量可以在较大范围内波动。考虑到珍珠岩Al2O3含量较低，如果用量大，必然导致坯体Al2O3含量低，使制品在烧成工艺上易出现问题。因此在试验过程中，配方中必须有含Al2O3高的原料，以求得坯体在工艺过程中的适应性。为了弄清不同量珍珠岩和各种原料的配比对成瓷性能影响的关系，我们进行了一系列试验。珍珠岩用量从20%增加到65%。同时使用了工业铝粉和生铝矾土高铝料。以便进行对比选择。
配方组成及其化学成份见表2。
表2 配 方 组 成 及 其 化 学 成 份
原料与化学成份
配方
编号原 料 配 比（%）化 学 成 份（%）
珍
珠
岩黑
碱
矸董
河
土临
湘
土坳
背
土衡
东 土红
砂生
铝
矾
土石
英
粉工
业
铝
粉杨 埂
土SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgOK2O+ Na2OI·L
Z—12012 35 825 68.1920.670.490.140.330.533.216.48 Z—23020 1525 91 64.7822.700.360.240.570.733.197.23 Z—32512 35 28 66.2921.840.440.140.360.563.226.82 Z—42012 28 825 2567.3021.690.470.160.350.533.496.04 Z—5502525 59.1524.300.590.302.151.184.388.08 Z—64091423 12 2 63.5222.860.610.111.460.763.857.07 Z—72015 26 30 1866.0822.280.430.210.240.513.565.77 Z—844181815 5 58.9725.370.710.260.830.974.437.50 Z—9651010 10 5 56.9127.270.890.221.550.894.167,87 Z—1045 520 15 15 60.6425.080.800.151.040.613.677.80 Z—1144101422 9 1 64.5621.400.730.121.580.804.506.32 Z—1240201020 55 60.7325.330.500.121.210.863.607.13 Z—13431215 30 66.1020.090.420.141.500.843.667.20 Z—145021149 51 63.6021.780.800.191.600.994.646.40 Z—152012 2020820 66.5621.830.470.140.340.543.276.69 Z—16601010 5 15 57.6226.190.900.381.520.904.168.41 日用瓷坯的酸度系炸毁一般控制在1.26—1.65之间。烧成温度为1280 ~ 1420℃，酸度系数的大小直接影响坯体的高温性能，根据理论计算，试验配方的酸度系数一般都在此范围内。计算结果见表3。 3 釉料的配方拟定
釉料配方我们采用现有生产配方，该釉的化学组成见表4。
表3 试验配方的酸度系数与烧成温度
配方编号酸度系数
（K·K）烧成温度
（℃）配方编号酸度系数
（K·K）烧成温度
（℃）
Z—11.671311Z—91.031329 Z—21.461318Z—101.221326 Z—31.551317Z—111.481302 Z—41.581315Z—121.141325 Z—51.161310Z—131.591300 Z—61.361312Z—141.501301 Z—71.521318Z—151.551318 Z—81.151324Z—161.081325 表4 釉 料 化 学 组 成（%） SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2O+ Na2OZnOI·L合 计
80—1*72.1112.680.131.113.087.490.942.1699.70
二、坯釉试验过程中的加工工艺 1． 坯料制备
坯料制备工艺与一般普通瓷器工艺相同，即按配比称量入球磨，加水混合研磨14小时，料球水比例按1：2：1。装料时，各种原料按干基计算，1.5吨磨按1300千克投料，2.5吨磨按2250千克投料，出磨水份控制在49—51%之间，细度控制在万孔筛（250目）筛余率0.35 ~ 0.55之间（见表5），然后经过筛、除铁、压滤、真空练泥两次后，送成型加工。 2． 釉料制备
釉料细磨设备为1吨球磨，按875千克投料，料球水比例为1：2：0.62，球磨时间45小时，出磨水份控制在37.5 ~38.5%之间，细度控制在万孔筛筛余率0.025—0.035之间。细度测定结果见表5。
表5 部份坯浆、釉料浆测定结果 配方编号坯料浆釉料浆（80—1*） Z | 1Z | 2Z | 3Z | 7Z | 8Z | 9Z | 12Z | 13Z | 14Z | 16第一
次测第二
次测第六
次测第七
次测第八
次测第十
次测
细度（%）0.500.470.370.520.550.510.440.400.380.470.0270.0310.0280.0310.0210.022 3． 成型工艺
配有珍珠岩的坯料在细磨时约有2%的SiO2转变为胶凝状态，因而提高了坯泥的粘结性能，试验配方中大多数成型性能较好。试验坯泥滚压成型口径为165毫米的三大碗，成型时未发现坯裂现象，坯件经链式烘干箱干燥。，精修后施于40波美度的釉料，施釉方法为浸釉，坯釉附着性良好。
对于成型方面的主要性能我们对部分试验配方进行了测试，测试结果见表6。
表6 部分试坯的干燥线收缩与干燥抗折强度
干燥线收缩（%）干燥抗折强度（千克力/ 厘米2） Z—14.5818.77 Z—24.7819.02 Z—64.7619.30 Z—73.9818.40 Z—84.7314.70 Z—94.5615.8 Z—124.7918.08 Z—134.2719.07 Z—144.9118.42 Z—164.0714.87 4． 烧成工艺
试验坯料是在三厂70米煤煤隧道中进行煅烧的，还原焰烧成，坯件入窑水份不大于3%,进车速度为每24分钟进一车，烧成周期17小时。烧成温度1380℃。
三、试验制品的质量分析与讨论
通过一系列试验，我们对珍珠岩在陶瓷坯体中的应用有了一个比较清楚的认识。从试验结果看，Z—3，Z—6，Z—10和Z—13配方在我厂隧道窑烧成制度（工艺条件）下烧成是较理想的配方，如Z—10配方半成品（三大碗）入窑476件，烧成瓷合格品466件，其中一级品282件，合格率占97.9，一级品率占60.5。制品的一些技术性能达到或超过轻工部颁发的日用普通瓷器标准，与本厂大生产配方产品比较，外观质量也较好，半透明度高。部分试制品与大生产配方产品的技术性能及普通资器标准见表7。
表7 部分试制品与大生产配方产品的技术性能及普通瓷标准
吸 水 率白 度（%）热 稳 定 性备 注 Z—30.05561.7220—20℃
一次热交换不裂 Z—60.06064220—20℃
一次热交换不裂 Z—100.05865200—20℃
一次热交换不裂
Z—130.05260.5220—20℃
一次热交换不裂
Z—140.05560.5200—20℃
一次热交换不裂
Z—160.05954.5200—20℃
一次热交换不裂5件产品有2件釉裂 8003*0.06164.5200—20℃
一次热交换不裂大生产产品 QB870—83小于1.0大于55180—20℃
一次热交换不裂部颁标准
为什么试验制品会有好的质量呢？这是因为珍珠岩含有大量的玻璃相（含95%以上）的缘故。此玻璃相在高温中加速熔解了坯体中的石英颗粒，加快莫来石发育成长，促使瓷胎致密及坯釉结合牢固，从而提高了制品的机械强度、半透明度、化学稳定性和热稳定性。
但随着珍珠岩用量的增加，有的配方干燥强度较低，在精修、施釉及装坯操作中破损较严重。据统计，Z—8配方压制毛坯605件，精修、施釉后，剩496件，消耗了毛坯109件，破损占18%，Z—9号配方压制毛坯598件，获得精坯493件，破损105件，破损占17.6%，Z—16配方压制毛坯612件，获得精坯469件，破损了143件，破损占23.4%。从统计数字看，半成品破损是比较严重的，给操作上带来困难。因此在拟定配方时，要充分考虑成型性能和干燥性能。
烧成后观察，用量多的珍珠岩坯料（一般超过50%）制品白度较低，易变形。众所周知，坯体中铁含量多寡，直接影响制品白度的高低。因试验坯料中珍珠岩含有较多的 Fe2O3，故制品白度较低。引起制品变形的主要因素则是坯体中玻璃相太多所致。笔者认为，坯体中玻璃相太多，必然降低成瓷温度。然而在我厂隧道窑温度（1380℃）不变的条件下烧成，制品变形很难避免。
四、分析 1．
用珍珠岩配制日用陶瓷坯料，烧成后，瓷胎细腻，半透明度高，热稳定性好。因此，珍珠岩是一种比较理想的日用普通瓷器原料，对于发展日用瓷提供了用料途径。 2．
关于坯料配方，欲获得较理想的制品，配方中随着珍珠岩用量的增加，高铝原料也应增加，以适应坯胎的性能。但珍珠岩用量一般不超过50%，如超过50%，坯体干燥强度较低，制品在高温中易变形。 3．
因珍珠岩含有大量的玻璃相，在陶瓷坯体中熔融性强（在高温中），所以，用珍珠岩代替坯体中的高岭及长石等原料，能大大降低成瓷温度，而制品的性能不受影响。这对节约能源有着重要意义。 4．
利用了当地资源，经济效益显著。本厂现大生产配方坯料每吨50元左右，若用30—40%的珍珠岩进行配料，则每吨坯料30—35元，每吨节约15 ~ 20元。全年生产6500吨坯料（1200万件产品，按干基计算），共节约原料费用9.8—13万能元。同时，因成瓷温度的降低，燃料成本也降低了。据估算，全年可节约1000吨煤，约5万元左右。
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