珍珠岩在陶瓷坯料中的应用

      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。