釉面砖坯料管理

摘 要:釉面砖产品的开发包括坯料和釉料的开发,釉面砖坯釉料的配方设计和管理是个严谨的过程,直接影响到生产及产品质量,本文主要阐述坯料的开发和管理。

关键词:釉面砖;坯料;设计;管理

1 前言

釉面砖坯料是生产釉面砖的一个重要基础,釉面砖坯料的管理,需从原料、配方、粉料加工、烧成等几方面层层把关,才能制备出高质量的釉面砖产品。

2 原材料

原材料是配方的基础,重点是原材料质量以及使用适合所设计配方使用要求的原材料。因此,制定原材料标准、选料以及维护原材料的稳定性很关键。根据生产情况,在设计和管理配方时要重点做好以下几方面:

2.1石灰石、硅灰石的质量

石灰石和硅灰石是釉面砖坯料配方的重要组成部分,它们是配方中的助熔剂,在烧制过程中起促进坯体烧结、稳定产品尺寸的作用,可以有效提高产品强度及降低吸水率、降低坯体热膨胀系数、减少产品吸湿膨胀、延长产品使用寿命。由于石灰石和硅灰石对产品性能的重要作用,因而对其质量要求较高,选材上应选取纯度高、杂质少的矿点,才能发挥它们在配方中应有的作用。一般要求其主要质量参数如表1所示。

2.2砂、泥类原料

针对目前原材料状况,砂、泥类原料要注重稳定性,包括成分、收缩率及白度等的稳定。一般以钾钠含量少的高温原料为主,也可配以适当的含一定量钾钠量的中低温原材料,有些还选用含镁原材料如滑石等,这要根据所设计配方、所选用原材料性质和烧成制度而定。在选用原材料时不一定要选取“最好”的原材料,而应选取相对稳定的原材料矿点,稳定性包括矿点储量、质量、成分均匀性、供货稳定等,特别是泥类,含铝量相对要稳定,有机物含量要少,这是影响砖坯生产及产品的关键因素。目前高质量的泥料供应越来越紧张,所以在选取泥料时应充分考虑各方面的因素,总体而言,含铝量高、烧失量小、收缩稳定、白度稳定、可塑性强、价格合理的矿点是较为理想的选择。而对于砂类料,一般主要考虑其成分稳定及白度稳定,一般生产用可选砂、泥类料成分如表2所示。

2.3其它原料

对于其它原材料则需根据具体情况而定,如含镁的滑石矿和透辉石等,目前有的坯料也用滑石,以加强坯体的高温烧结,降低坯体的烧结温度,降低生产能耗。但滑石的使用量要控制,过量使用容易引起坯体变形及收缩率的急剧变化,生产难以控制,一般配方中用量不超过5%。现在生产上一般较多用原矿滑石泥,该矿含镁量低,且成分波动大,但成本相对较便宜,所以在验收进货时要注意它的成分特别是氧化镁成分的稳定性,否则会直接影响生产的稳定。还有的用透辉石,因为透辉石的工艺性能跟硅灰石有相似之处,也是一种助熔剂,可以促进坯体烧结,提高产品强度,降低坯体热膨胀系数,减小产品的吸湿膨胀,增强产品的内质性能。

2.4再利用原料

工厂在生产过程中产生的废浆料、废粉、废砖坯、废渣等生产废料也可以回收利用,作为釉面砖坯料使用。要注意不同类别的废料要分开处理堆放、均化,具体分析它们的成分特性,然后根据配方所用原料特性及所设计的配方需要,加入适量的再回收原料。使用废料不仅可以降低配方成本,而且可以减少废物外排,减少环境污染,现在很多企业在这方面都加大研究力度,将生产废料应用于生产配方中。有的生产厂家废料利用率已达90%以上,既响应了国家节能减排的号召,又为企业节约了成本,社会效益和企业经济效益非常显著。

3 配方

配方设计是个综合又关键的环节,它要充分考虑到原材料性质、烧成性能、坯釉结合、产品性能、成本等因素。设计好配方后一般要经过小试、中试、批量试生产几个环节,在每个环节中要做好试验品的各项性能检测,并与正常生产产品的性能进行对比,只有在各项检测结果等同或优于正常产品的情况下,才能进行下一步的试验。

批量试生产合格的配方才能投入生产,投入生产的配方,要尽可能对各种因素的关系处于中间状态,而不能处于边缘状态,否则容易引起质量事故,因为生产是一个有波动的相对平稳过程。另外,设计配方要以稳定为原则,要可调性强,即使原材料有波动,也可以修正,使之稳定,一般釉面砖坯料组成范围见表3。

4 粉料加工

粉料加工过程是生产的关键,配方是否正确投入生产,与加工工序息息相关。因此,粉料加工过程控制要制定工艺标准,各工序要严格操作规程,过程结果要符合工艺要求。在加工过程中要抓住以下几个重点:

4.1配料

配料一定要正确,才能使一个设计好的配方得以实现,原材料水分检测要准确,这样的配料单才能准确反映配方。另外,工厂要制定制度来监管好配料的准确性,杜绝人为及机械因素带来的配料偏差。配料按瘠性料与可塑性料交替顺序,方便进球;为了确保配方准确性及方便配料操作,配料时一般要求砂泥料偏差在10kg以内,石灰石、硅灰石及其他辅助材料如添加剂等尽可能做到无偏差。

4.2球磨

浆料细度影响坯料烧结性能及产品性能,细度越细越容易烧结完全,烧成收缩也越大,所以细度要结合产品性能和加工成本而定。试验设定好浆料细度后,要控制浆料细度的稳定,生产中保持球石重量及配比的稳定,根据不同规格的球磨机,设定一定的料石比,提高球磨效率。此外,还要考虑球石比重及规格大小,努力提高一次颗粒度的均匀性,这对于下工序的生产非常重要,对促进产品烧成的均匀及完全起着重要作用。另外也要控制好料浆的水分和流动性,目前厂家一般控制浆料细度为250目筛余2%～10%,水分33%～36%,流动性30～80s。

4.3造粒

造粒工序应注重颗粒度的控制,颗粒不宜过粗,但细粉也要尽可能少,以“结实”的粒状为原则。颗粒过粗会引起半成品表面粗糙,影响釉面的平整度;颗粒过细又会影响坯体成形,容易引起坯体裂纹甚至分层。根据各厂家需要,颗粒级配在20～120目分布较合理,这样可使颗粒的堆积密度尽可能大。另外,粉料水分的均匀稳定性也对成形造成影响,水分太小会造成砖坯裂纹,甚至分层;水分太大又会造成粘模或引起炸砖而增加窑炉的干燥压力。一般成形粉料水分控制在6.0%~8.0%,各厂家可根据需要来制定具体的水分参数。

5 烧成

素烧是前面几个工序的集中体现,目的是要生产出合格的半成品,有了合格的半成品,也就等于产品成功了一半。半成品外观及内在质量要符合标准要求,否则要结合批量生产的数据结果,考虑是否修正配方或者调节烧成制度。素烧讲究烧成制度的合理及稳定,否则会影响半成品性能,甚至产品性能,所以说配方稳定和烧成稳定是一致的,过程的波动应通过其他手段调节,避免对烧成温度作大的调整。另外,烧成制度跟配方结构也有密切关系,石灰石结构和石灰石加硅灰石结构的配方,在烧成制度上应有所不同。石灰石重点在稳定产品尺寸,硅灰石重点在促进产品烧结,所以含硅灰石的配方在1000℃温度时要有足够的烧成时间,才能充分发挥硅灰石的作用。

6 产品性能

产品性能和坯料的设计与管理息息相关,一般包括外观品质和内质性能,所以配方在设计时不但要充分考虑它的生产可行性,还要充分考虑所获得产品的性能如何。产品的外在品质主要包括产品的平整度和釉面情况,产品的平整度需要有良好的坯釉匹配,这要和内质性能综合考虑。内质性能一般包括吸水率、抗折强度、抗热震性和后期龟裂等。相对来说产品吸水率小、抗折强度大为好,所以在生产其它环节许可的条件下,配方的设计要尽可能减小吸水率,提高抗折强度。产品的抗热震性注重良好的坯釉匹配,合理的膨胀系数匹配可以兼顾到产品的平整度和抗热震性能。而产品的吸湿膨胀则关系到产品的耐龟裂性能,吸湿膨胀越小,产品的耐龟裂性能越好;吸湿膨胀跟配方结构密切相关,配方中适当增加钙镁含量可以减少产品的吸湿膨胀。表4和表5是两种坯料配方成分的产品的吸湿膨胀对比。

两个配方的坯料在同一条件下成形、素烧、淋釉、釉烧(以300mm×450mm产品规格为例),产品做蒸压试验,分别测量蒸压前产品的变形量,以及蒸压后的产品变形量,结果列入表5,通过对表5的数据进行整理,得到产品的变形量随蒸压次数变化的情况,如图1所示。

从图1可以看出,配方B坯料的防后期龟裂性能要比配方A好,因为配方B吸湿膨胀较小,从而可以减小给釉面造成的张应力,延长釉面砖的使用寿命。

7 总结

在实际生产中,坯料的管理还有许多其他控制因素,在生产中对出现质量或者性能偏差时要综合考虑,找到具体的解决办法。总之,陶瓷生产是个多环节过程,每个环节都紧密联系,每个工序都有它适用的工艺参数或工艺标准,只有每个环节都做好,才能生产出合格的产品。