煅烧高岭土主要成分(煅烧釉料对抛釉砖釉面防污性能的影响)

1 引言

从 2009 年以来，亮光全抛釉产品因其表面光滑明亮，色泽匀称，图案丰富多彩等优点而深受消费者的喜爱，一路走红，成为国内建陶市场风行的主流。

抛釉砖与抛光砖类似，经过一系列的抛光工艺，其表面同样也存在一些微细小的气孔或毛孔，虽然抛釉砖的表面是一层类似玻璃的透明釉，比瓷质抛光砖的表面更致密，但是砖体中气相的存在是不可避免的，而这些气相的存在也正是造成抛釉砖吸污的主要原因。

抛釉砖防污性能，与产品吸水率有关，还与产品釉层中或砖面的孔洞、闭口气孔含量有关系 [5] 。因此要解决或提高抛釉砖的防污性能则需要尽可能地减少表面透明釉中残留的气泡量。受到资源和成本的制约，一般都采用现有生产抛釉砖的坯体，因此要减少釉层中气泡的残留量，首先从釉料方面入手。目前抛釉砖的全抛透明釉主要以全生料型或生料伴熔块型的为主，釉料配方内的挥发物比较多，釉料自身烧失较大，在釉层熔融过程中就容易产生的大量气体而无法及时排除，从而造成釉层中有大量大小不一的气泡。

抛釉砖的透明釉配方中常用的釉用原料中灼减量较大的有方解石、碳酸钡、粘土、高岭土等，方解石在 860 ~970℃高温下分解生成 CaO 及 CO 2 气体，可减少釉层气泡数量；滑石加热到 600℃左右就开始脱水，在 880 ~ 970℃范围内结构水完全排出；这些碳酸盐类在高温烧成时会分解产生气体，导致釉面针孔、气泡（闭口泡或开口泡），不利于抛釉砖釉面的防污性能；粘土类在高温条件下会挥发出水分或其他有机物杂质，当温度为 1050℃时会转化成莫来石，而莫来石机械强度高，可提高釉面硬度和透感。由此可见，采用陶瓷行业原料处理的常用方法 —— —煅烧，可以在煅烧过程中使原料的水分、有机物挥发，碳酸盐分解，以提高物料纯度，产生晶型转变、固相反应，可改变物料工艺性能，从而获得较好釉用原料性能 。

本项目在现有常规的全抛釉工艺技术基础上，通过运用煅烧方式改变全抛釉原料的特性，同时调配相应的釉料配方和制定合理的窑炉烧成制度来综合减少抛釉砖透明釉层中残留气泡的大小和数量，探讨煅烧前后全抛釉料对抛釉砖抛后釉面防污性能的影响，从釉原料的特性方面来提升抛釉砖产品的高耐污品质和产品生产稳定可控性，为综合提升抛釉砖釉面防污性能提供参考。

2 实验

2.1 试样制备

实验原料为工业纯的釉用原料，按现生产使用防污性能最好的大生产全生料透明釉（编号：QSL-901）的配方称取一定量的原料后，加入质量百分比为 0.2%CMC、0.3%三聚磷酸钠和 45%水放入球磨罐中球磨，采用快速球磨机连续球磨，每 100 g干料球磨 10 min 得到釉浆。当测量釉浆的球磨加工细度 325 目筛余< 0.1%之后放浆，用微波炉烘干至水分为 7 ~ 8%，然后用20目筛网造粒，采用实验压机压成长条砖，放置梯度电炉进行高温煅烧，将煅烧后的长条砖破碎成粉料（编号：DSL-909）；根据实验配方方案，在 DSL-909 煅烧粉料中加入适量的气刀土、煅烧高岭土和氧化铝等原料球磨成透明釉浆，淋在化妆土的大生产坯上，用厚度为 0.5 mm 的刮釉器刮透明釉浆，烘干后放入全抛釉产品的生产窑炉烧成（最高仪表温度为 1175℃，烧成时间为 68 min），烧成的砖抛光处理得到样品。

2.2 主要实验设备

采用日本新光电子株式会社 GS6202 电子秤进行全生料釉粉配料；

采用广东佛山市康思达液压机械有限公司 YDK-500B 实验压机将全生料釉粉压成长条砖；

采用湘潭仪器设备有限公司 SXT-4-13-4 型号梯度电炉对全生料釉粉长条砖进行高温煅烧；

采用湘潭仪器设备有限公司电脑温控式高温影像仪对全抛透明釉料的熔融范围进行测试；

采用广东科达机电股份有限公司的新型往复式摆动式抛光机进行立体镜抛；

采用科仕佳光电仪器有限公司生产的 WGG60-Y4型光泽度计进行镜面抛光砖面的光泽度测试；

采用深圳浩特尔电子技术有限公司生产的 SO 2 便携式电子放大镜表征样品的釉面情况，放大倍数：400 ×。

2.3 实验测试方法

防污性能测试：采用黑色钢笔墨水在抛光除蜡后的砖面均匀涂抹，其后用踩踏方式进行破坏性处理，待砖表面的墨水测试24h后，用清水和抹布进行清洗，从而对比测试前后产品釉面效果的变化；耐污染性测定：按照 GB/T4100-2015《陶瓷砖》附录G标准，GB/T3810.14 陶瓷砖试验方法第 14 部分：耐污染性的测定方法。

3 结果与讨论

3.1 釉料煅烧温度选择

根据现生产使用防污性能最好的大生产全生料透明釉配方（编号：QSL-901）的烧成范围和釉用原料的煅烧要求制定煅烧温度。为了后期全生料釉料大批量煅烧时不筹建增添新设备或生产线，做到物尽其用，结合公司现有的烧制工艺平台来选择更为合适的煅烧平台。现有墙地砖烧制工艺平台有三种：地砖釉烧、瓷片素烧和瓷片釉烧，其中地砖釉烧窑炉最高温度为 1175℃，瓷片素烧窑炉最高温度为 1110℃，瓷片釉烧窑炉最高温度为 1030℃。将实验压机压制的长条釉料砖，放置梯度电炉高温煅烧，其煅烧效果如表 1。

从表 1 可知，1110℃煅烧釉料，可提高物料纯度，产生晶型转变、固相反应，可改变物料工艺性能。如方解石（860 ~ 970℃分解）、滑石（600℃左右开始脱水，在 880 ~970℃完全排出结构水）、高岭土（1050℃时会转化成莫来石）。同时又不会因煅烧温度太高而使釉料呈熔融状态，在批量煅烧过程时造成烧结的釉坯粘在辊棒上。因此选择瓷片素烧烧成工艺平台对全生料釉料进行煅烧。

3.2 高温保温时间对抛釉砖耐污性能的影响

为使釉料煅烧过程能充分反应，在 1110℃的煅烧温度下，实验釉料煅烧高温保温时间对抛釉砖耐污性能的影响。采用实验压机压制长条釉料砖，放置梯度电炉高温煅烧，考察在不同保温时间下的煅烧釉料对抛釉砖釉面防污情况（如表 2 和图 1 ~ 4）。

从表 2 和图 1 ~ 4 可以看出，不管是从数量上还是针孔直径大小，在 1110℃的温度下，煅烧保温时间 15 min 的釉面效果明显要好于采用煅烧保温时间 10 min 的釉面；当煅烧保温时间逐渐加大到 20 min 和 25 min 时，其针孔数量没有明显的变化，只是针孔大小稍微变小一些，同时煅烧所需的单位能耗也会随之增加。因此，综合分析所得，在 1110℃的温度下，煅烧保温时间 15 min 所得的煅烧釉料可以有效地改善抛釉砖抛光釉面防污效果。

3.3 煅烧釉料掺入量对耐污性能的影响

为了系统地试验煅烧釉料对抛釉砖耐污性能的影响，根据釉料配方温度接近原则，将制备的煅烧釉（DSL-909）料与目前公司防污性能最好的大生产全生料透明釉（QSL-901）按不同比例搭配得到不同透明釉浆料，以研究不同掺入量的煅烧釉料对抛釉砖防污性能的影响（如表 3）。

所制得的样品抛光前后检测数据如表 4 和图 5 ~ 10所示。（备注：以上为试验样板经抛光后未打蜡进行测试防污状况图。MRK 放大镜拍摄：400 倍图片。）

由表 4 和图 5 ~ 10 可知：随着配方中煅烧釉料比例的增加，所对应的抛釉砖防污明显程度顺序为：HM-1>HM-2>HM-3>HM-4>HM-5>HM-6，HM-6 透明釉所制成的抛釉砖的釉面防污性能最好，说明煅烧料可以有效地改善抛釉砖产品的防污性能，同时达到国标 5 级的耐污性能。

在釉料配方中大量使用煅烧料，相当于延长了釉料的烧成时间，有利于产品的快速烧成。煅烧釉料与化学成分相近的全生料釉相比，其活性高，容易产生玻璃相，从而填充釉料颗粒之间的空隙，保证产品釉面抛光后的颗粒与颗粒之间的空隙不被裸露，有利于提高抛釉砖釉面的防污性能，同时还有利于提高坯釉结合性能。

同时考虑到煅烧后的釉料为瘠性料，使用时要特别注意施釉的釉浆性能，尤其是采用淋釉生产工艺时。直接采用 100%的煅烧料来作釉料，需要添加大量辅料来调节釉浆悬浮性能，以避免容易沉淀。综合生产淋釉工艺操作可控性，项目的透明釉配方选择方案 5（即 HM-5 配方）更为合适。

3.4 煅烧透明釉料熔融范围研究

为了能有效地制定项目产品的烧成制度，运用电脑温控式高温影像仪对所确定的透明全抛釉料 HM-5 进行熔融范围研究分析，如图 11 所示。

从图 11 可以看出，HM-5 透明釉的始熔温度相对比较高，在 1080℃左右时，釉料开始软化，釉中气体大都已排除，有利于避免面釉面因气体逸出而留下凹坑或针孔；在 1169℃时，釉柱熔至 3 格高度，表明釉熔体的高温流动性比较合适，有利于消除釉熔体表面的凹坑、针孔和波浪。此釉熔融温度为 1169℃基本符合现有全抛釉产品的生产窑炉的烧成工艺（仪表最高温度为 1175℃）。随着烧成温度升高，产品烧制坯体烧结和釉料熔融过程中产生的气体在透明釉层内的排出，从而降低残留气泡在抛釉层中的含量。

4 结论

通过运用煅烧方式改变生料型全抛釉原料的特性，成功创新研制出生料和煅烧料型的釉料配方，有效地减少抛釉砖透明釉层中残留气泡的大小和数量，提升了抛釉砖釉面防污性能，得到的主要结论如下：

（1）运用煅烧方式改变釉料的工艺性能，在 1110℃的温度下煅烧釉粉，随着高温保温时间不断加长，其所制成的抛釉砖抛光釉面针孔大小和数量逐渐减少；当保温时间达到 15 min 以后，其釉面针孔数量没有明显的变化，针孔大小相对稍微变小；

（2）由于煅烧后的釉料活性高，容易产生液相，在釉料配方中大量使用煅烧料，易填充釉料颗粒之间的空隙，保证产品釉面抛光后的颗粒与颗粒之间的空隙不被裸露，有利于提高抛釉砖釉面的防污性能，同时还有利于提高坯釉结合性能。

（3）综合抛釉砖淋釉生产工艺操作可控性，项目所得的 HM-5 透明釉配方，基本符合现有大生产窑炉的烧成工艺要求。