提高陶瓷原料白度的工艺措施

摘 要：陶瓷矿产资源是不可再生资源，如何将劣质原料作为一种新资源进行开发利用，提高资源综合利用率，变废为宝，是陶瓷行业的发展趋势。本文通过一系列的原料处理、工艺处理、配方调整、烧成气氛控制等方面的措施，大大提高了产品的白度。

关键词：劣质原料；制备；陶瓷产品；白度

1 前 言

陶瓷业的不断发展，对瓷土的需求量与日俱增。由于长期以来大量开采使用瓷土，导致高品位优质原料日渐枯竭。陶瓷矿产资源是不可再生资源，如何将劣质原料作为一种新资源进行开发利用，提高资源综合利用率，变废为宝，是陶瓷行业的发展趋势。

随着人们生活水平的提高和环保意识的增强，以环保、节能为基础的日用陶瓷以及产品对环境的协调发展，成为日用陶瓷未来发展的趋向。本文的主要目的是利用劣质原料，生产高白度的日用陶瓷制品。

2 提高陶瓷制品白度的方法

当原料的质量较差时，生产出来的陶瓷白度相对较低。因此，可以采用物理、化学、工艺处理等方法，来提高陶瓷制品的白度。但由于生产场地的限制，无法使用化学方法进行提纯。因此，本文主要采用物理、工艺处理两种方法来处理劣质原料，以达到提高陶瓷白度的目的，其具体内容如下。

2.1 原料预处理提高白度

2.1.1原料的拣选

无论硬质原料，还是软质原料，进厂后均需按照原料质量标准进行拣选，以提高原料的质量。

（1） 硬质原料（如长石、石英等）需经过水洗、锤选，除去含铁、锰多的杂质原料。

（2） 软质原料一般进行人工拣选。如把含铁质多的块状和外观特征差异较大的原料，以及树枝、草根等杂物拣出。外观特征不易判断的，可将原料与正常原料放在窑内一起煅烧，以此作为直观的判断依据。另外，在拣选的同时需进行翻料，使原料混合均匀。

2.1.2原料的粉碎

块状软质原料粗碎至能机碎，或进入球磨细碎即可。硬质原料经颚式破碎机粗碎至3~5cm，再经轮碾机细碎至2~3mm，干法除铁两次后，进行球磨细碎至符合工艺要求。

2.1.3原料的淘洗

劣质原料机碎一定时间后，置于搅拌池中淘洗，粗颗粒原料（如石英砂等）和比重较大的含铁质矿物会沉积于搅拌池底。悬浮液由搅拌池流入粗砂沉淀池，粗粒杂质在粗砂沉淀池中沉淀下来。然后进入除砂沟，经过一定时间的流动，悬浮液中的较细粒杂质在除砂沟中沉淀下来，而相对密度小的有用泥浆流至泥浆沉淀池。悬浮液由搅拌池流入除砂沟的过程需过筛，以除去木屑、杂草等杂质。泥浆沉淀池的浆料为配制坯料用浆，配料前需经除铁器除铁。

2.2 配方的确定、优化提高白度

坯料配方中合理地配入熔剂性原料、石英、高岭土，以及一定量的滑石和磷酸盐，可以达到提高产品白度的目的。

（1） 坯料配方中引入少量的滑石（3MgO・4SiO2・H2O）。因为滑石中含有Mg2+，能与Fe2+生成一种固熔体（Mg・FeO）。如含有TiO2，则生成MgO・TiO2，即Fe2+和TiO2被沉淀下来，可减弱铁、钛对产品发色的不良影响；同时，滑石引入Mg2+具有乳浊作用，也有利于提高白度。

（2） 坯料配方中加入一定量的磷酸盐。因为在硅酸盐玻璃相中，坯料中含少量的Fe2+会使坯体呈青色。特别是Fe2＋在硅酸盐玻璃中以[FeO4]的四面体的结构团存在时，成为显黄色的强着色剂。而在磷酸盐玻璃中，它以[FeO8]八面体的结构团存在时，几乎没有着色能力，所以在含有Fe2O3、TiO2较高的坯料中加入一定量的磷酸盐可以提高产品的白度。

2.3 工艺流程及工艺参数对白度的影响

2.3.1原料的制备工艺流程

劣质原料需经过以下的工艺流程，才能获得优质的泥料成品，其工艺流程如图1所示。

由图1可知，不管是硬质原料，还是软质原料，都要经过除铁、过筛等过程，此目的是减少杂质对产品呈色的影响。如果除铁不干净，将会严重影响到产品的白度。

2.3.2工艺参数

要想获得优质的泥料，需满足以下几项工艺参数：

（1） 过筛次数。坯料泥浆在榨泥前需分别过120目、180目、200目等多层振动筛，除去铁、锰等杂质。

泥浆多层过筛的目的是为了除去浆料中的粗颗粒。减少铁杂质的扩大，或因有机物多的坯料碳素物过多，氧化不完全而成为黑点。

（2） 除铁次数。泥浆需采用高强除铁器进行除铁（至少3次），除去浆料中的铁、锰等杂质。

（3） 细度。泥浆过万孔筛筛余为0.1％~0.3％之间（300目标准筛）。

（4） 陈腐与练泥。塑性原料应加强陈腐与真空练泥，注浆料需进行陈腐，并进行慢速搅拌或真空脱气，其目的是减少泥浆中的气体。

2.4 烧成工艺控制对瓷器白度、透明度的影响

坯料制备过程中虽然经过了多次过筛、除铁，但发黄色的Fe3+很难除尽。粘土中含铁矿物有针铁矿（HFeO2）、赤铁矿（Fe2O3）、水针铁矿（HFeO2・nH2O）、黄铁矿（FeS2）、菱铁矿（FeCO3）等。其呈现方式多种多样，可呈结核状、浸染状、网络状分布于粘土中。结核状铁质可用淘洗等方法除去，分选度大的铁杂质则可采用电磁选机除铁。但含铁矿物除之不尽，只能把坯料中的铁质减少到最低量，而大多数残留的含铁矿物，在坯料制备过程中氧化后往往生成氢氧化铁或含水氧化铁矿物（褐铁矿），再经干燥成赤铁矿（Fe2O3），因此应采用还原焰烧成。坯体煅烧时通过氧化-还原的作用，把Fe2O3还原成FeO，还原气氛中的一氧化碳把Fe2O3逐渐还原成FeO，产品由泛黄向泛青转变，从而提高产品白度。

产品采用液化气还原气氛烧成，氧化分解阶段要保证足够的氧化气氛，升温不宜过快，氧化温度不宜过低，在进入还原气氛之前，一般使制品的温度在950~1000℃范围，在强氧化气氛下适当保温一段时间，可以使碳素和有机物充分氧化完全，有利于瓷器白度的提高。进入还原阶段，还原气氛不宜过浓，以免产生过多的沉碳。烧成时适当提高烧成温度和延长保温时间，减少瓷坯中的气孔、增加瓷坯的玻璃相，有利于提高瓷器的白度。

3 结 论

本文通过一系列的原料处理、工艺处理、配方调整、烧成气氛控制等方面措施，来解决产品的白度问题。如何使用劣质原料来获得高白度的产品，是本文的关键所在。实践证明：影响产品白度的最主要因素是铁、锰等杂质，因此，控制好每个过程中铁、锰等杂质，可有效提高产品的白度。

参考文献

[1] 侯太鹏.高岭土除铁、增白试验研究[J].非金属矿,2001,2(4):32-36.[2] 贾玉宝.陶瓷原料杂质类型及除铁方法[J].陶瓷,2004,1:167.