低温快烧瓷质砖的成瓷机理探讨

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1、低温快烧瓷质砖的成瓷机理探讨摘要本文主要从坏体配方及物理化学基础方曲对低温快烧瓷质砖进行了探讨，指出了快速烧成的主要影响因素和各类长石对快速烧成的影响。关键词全玻化无釉瓷质砖，低温快烧，机理，长石1引言全玻化无釉瓷质砖凭借其优异的理化性能和装饰效果，近年来发展迅速，成为产量最大的地砖品种之一。其生产工艺也不断进步，烧成温度降低，烧成周期缩短。由于生产过程屮，球磨细度和成形压力等工艺具有一定的局限性，故从成瓷的机理方面探讨低温快烧的可能性更具意义。笔者根据多年实践进行了简要的理论分析，为优化配方设计从而达到进一步低温快烧的目的提供了参考。2工艺过程对坯体配

2、方的要求2.1低温快速烧结性影响坯体烧结性的主要因素是烧成时间、烧成温度、低熔物的性质和数量，即坯体的组成、成形压力、粒度级配、烧成条件等方面。以节约能源提高经济效益为出发点，一般新型节能辘道窑的结构特征是承受温度低、烧成时间短。低温快烧可扩人色料的选择范围，有利于增加产品的花色品种。当使用辘道窑烧成高度烧结的无釉砖时，首先要保证坯体的组成适应快速低温烧结的条件。2.2较低的收缩墙地砖产品的一个重要外观性能是尺寸规格，高度烧结时，收缩较大（一般为9%〜11%）。控制产品的烧成收缩可防止产品的变形、开裂等缺陷,有利于产品的规格一致性。2.3一定的生坯强度虽

3、然口动化水平较高的生产线避免了搬运过程的磕碰，但由于产品规格大，坯体在干燥和各种储运设备间转运时难免会产牛干燥应力、撞击和振动，所以坯体应具有一定的生坯强度，否则会增加半成品的破损率。一般生坯强度在17kg/cm2以上可以满足生产要求。3配方的物理化学基础3.1传统长石质瓷在配方和工艺因素不变的情况下，长石质瓷可以制备出烧成温度在1150°C~1450°C（SK3-SK16）范围内的瓷器。所得瓷器可依据烧成温度的不同分为硬质瓷、软质瓷和低温瓷。硬质瓷的烧成温度为SK13-SK16,即1380°C〜1460°C；软质瓷内含有大量的长石（30%左右），烧成温

4、度为SK6-SK10,即1200°C~1300°Co另外，烧成温度在1200°C以下的低温瓷广义上也属软质瓷。3.2低温快烧的玻化无釉砖玻化无釉砖是在1200°C以下烧成的，和软质瓷低温高长石瓷属同一范畴，但相比传统低温高长石瓷又有其特点。陶瓷制品在高温下是否变形取决于两个方面：制品在高温屮延续的时间和制品在高温中保持形状的能力。这种能力由两个因素决定：一是制品中玻璃相的含量，二是玻璃相的粘度。玻璃相越多，粘度越小，越易变形;反之则不易变形。要使制品高度烧结，坏体中玻璃相的比例必须大于50%[1]。所以，制品烧成时间越长，则在高温带延续时间越久，要保证其

5、变形小就必须耍求坯体内部的玻璃相有较大的粘度。传统长石质瓷的烧成时间长，有的长达20〜30h,制品在烧成带的时间也相应变长，所以要求其玻璃相具有较高的粘度。钠长石在高温时粘度低，所以传统长石瓷中控制钠长石的含量在总长石含量的25%以下，CaO.MgO则被认为是有害成份,其在长石中的含量应不大于1.5%[2]。玻化无釉砖在辘道窑中烧成，在最高温度处的时间只有十几分钟，而但在辘棒上动态运行。以石英、高岭土的分解产物和玻璃相组成的坯体一般不易变形，所以允许制品玻璃相粘度小一些，这样坯体中玻璃相的粘度小便可迅速填充孔隙排岀气泡，加快成瓷反应。但是如果坯体中玻璃相

6、的粘度太小超过极限，则砖坯在通过烧成带时，坯体内部玻璃相会因粘度过小而在其口重的作用下从砖的背面渗出，粘到軽棒上，这种情况多发生在坯体中含有较多钙的情形下。如图1所示[3],钙钠玻璃粘度远小于钾钠长石熔体的粘度，钙长石的高温粘度很小，少量钙长石溶入钾钠长石熔体会显著降低其粘度［4］。必须特别指岀的是，玻化无釉砖也常出现波浪纹、翘曲等变形，但多不是由烧成带坯体中玻璃相多、粘度小等原因引起的。因为高温态坯休处于塑性状态，在辘棒上运行的过程屮，可以通过坯体流变自动找平，不会出现永久变形；而在冷却带是否发牛变形则取决于急冷风的风量和均匀性以及坯体中玻璃的转化温度

7、两个方面，转化温度窄，则坯体变形后不能流变找平，较易变形。一般瓷器的玻璃转化温度在800〜830°C［4］,应避免此段温度变化过急。玻璃中Ca（）、MgO的含量多，则其转化温度变窄，故需对Ca0>MgO的含量进行控制。4促进快速烧成的机理从配方机理的内部因素上考虑，促进坯体快速烧成的因素主要冇以下三个方面：（1）坯体中形成的玻璃相有合适的粘度（在不粘辘棒、不变形的情况下应尽可能小），可使孔隙易于填充，促进瓷化；（2）坯体中形成的玻璃相的表曲张力要大，以产生较大的毛细管力,使坯体颗粒拉近，液滴易于熔合，促进瓷化反应，各种氧化物在玻璃中对表面张力的计算系数见

8、下表［5］；（3）低共熔玻璃相产生的温度要低，数量要多在低温快烧成瓷反应的第一阶