釉用陶瓷原料标准化质量控制探讨

摘 要：本文分析了目前陶瓷原料标准化的现状、原料加工方式的变迁，阐述了原料标准化与陶瓷产品质量提升的关系及原料标准化质量控制的要点，提出原料标准化不足是制约陶瓷产品质量提升的关键原因之一。

关键词：陶瓷；原料；标准化

1 前 言

我国是陶瓷制品生产大国，但长期以来大多数陶瓷原料供应商和陶瓷生产企业对原料的标准化没有引起足够重视。而因为陶瓷原料的矿物组成、粒度组成、化学组成及其他理化性能的波动，导致陶瓷生产厂家要根据原料的变动来调整坯料和釉料配方, 生产较为被动，严重地制约了我国陶瓷产品质量水平的提升。目前，在一些陶瓷强国如西班牙、意大利、美国、日本等国家通过采用预均化技术、电脑监控技术、电脑自动配料系统等新技术工艺，同时加强品质管理，可长期供应品质稳定的陶瓷原料，实现了陶瓷原料的标准化。

近年来随着市场对高档产品的需求不断增加, 陶瓷企业对陶瓷原料的要求也越来越高，所以生产中迫切需要性能稳定的原料,也就是要求原料的化学组成、矿物组成、粒度组成等能在不影响使用的范围内波动,使生产处于一种稳定状态，因此，陶瓷原料标准化及标准化生产工艺已经成为陶瓷原料供应商和陶瓷生产企业迫在眉睫的问题。

依笔者多年的实践经验，要想做好原料的检验标准化与使用检准化，首先要协助上游供应商做好原料标准化，要从原料生产工艺标准化、原料质量控制标准化入手，才能达到预期效果。

2 原料加工方式的变迁及不同加工方式对原料品质的影响

陶瓷原料大部分以天然矿物原料为主，同一种矿物原料往往因其矿源不同、使用的生产工艺不同，使原料的质量差异较大，可以说生产工艺决定了原料的品级。国内对矿物原料生产工艺标准的调整大致经历了以下三个发展阶段：

第一阶段是从20世纪80年代中期到90年代初期，国内陶瓷行业正在起步且快速发展的时期，矿物原料的生产工艺主要以雷蒙机加工为主，这个阶段的机械设备装配及加工水平都较低，以这种工艺设备加工出来的原料杂质较多。该时期，只要能将矿石从矿山运下来，不经任何处理直接破碎加工成细粉料，即可供给陶瓷企业使用。这一时期陶瓷企业对原料的质量要求较低，而且消费者对陶瓷产品的标准要求也较低，因此原料的质量水平基本由供方市场来决定。

随着国内市场的逐步开放和消费者质量意识的不断提高，以及陶瓷行业质量标准水平的提高，到20世纪90年代中期，矿物原料的生产工艺标准化进入了第二阶段，即以干法球磨机加工逐渐取代了雷蒙机直接加工，原料中的杂质控制得到很大的改善，产品的批量相对扩大，产品质量的稳定性也相应提高。

进入21世纪，随着我国加入WTO，国内市场的进一步开放，自由竞争更加剧烈，不仅是质量的竞争，还有成本的竞争，这时各企业大大提高了对原料质量的要求，促使了专业原料生产企业逐渐发展用湿法球磨、除铁及用大规格沉淀池的均质方式来生产重要的矿物原料；由于要烘干，原料成本相对提高了，但其附加值也较高，加上矿物原料均为不可再生资源，因此基本上是供不应求。

原料生产工艺标准化的以上三个阶段的演变，主要是因为雷蒙机加工的矿物原料中机械杂质多，批次间的质量稳定性差，使很多陶瓷企业的产品经常出现不可控的缺陷，主要表现为釉面针孔、黑点、绿点等。但由于当时的原料加工标准的限制，陶瓷企业和原料供应商主要通过以下两条对策来提升质量：一方面，陶瓷企业要求原料供应商改善生产工艺，提高原料品质；另一方面，供应商指导客户作末端使用前的除铁，为此也催生了原料粉料、浆料除铁设备的专业生产企业。

针对陶瓷行业的特点与要求，电磁和永磁除铁器在原料投入使用的前端和后端进行除铁处理，但对干式粉料的除铁，其除铁效果非常有限，仍无法满足客户对产品质量的要求。实践证明，单一的原料中磁性物高于0.02%时，会对产品产生不良影响。如对生料釉而言，如上线前釉浆除铁不彻底，很容易出现釉面黑点或针孔，对素色釉面的影响尤其明显；对熔块而言，很容易导致外观差异或釉面偏黄。所以，目前在各陶瓷企业中随处可见除铁器或除铁槽这种常规设备。当大量使用湿磨水洗原料时，这种除铁器的主要功能就是要去除加工过程中与研磨设备磨擦产生的磁性物或是高岭土中的磁性物；工作负荷小、效果好。

在长期的实践工作中发现，只要釉浆中的磁性物大于0.3ppm(特殊功能釉除外)，瓷砖釉面很容易出现针孔与凹坑。为响应国家节能减排的环境保护要求，几乎所有的陶瓷企业均通过提快窑炉转速、缩短烧成周期来降低单位能耗和成本。要想在快速烧成的条件下确保瓷砖釉面针孔、平整度满足质量要求，首要任务就要控制好釉用原料及水质中的磁性物，否则，釉面质量水平就难以提高。因为在快烧条件下，釉层中如有因磁性物氧化分解产生的气泡在进入烧成带时刚冒到釉面层，或冲出釉面破裂时釉面还没有被拉平，就会在瓷砖表面留下凸点、针孔或凹坑等缺陷，成为瓷砖釉面的致命缺陷。湿法球磨生产不仅可以解决原料磁性物的问题，还可以使原料在巨大的沉淀池中以及后续的烘干过程中得到有效的均质，大大提高了批内与批次间的稳定性，为产品质量的稳定打下基础。

基于以上因素，生产高品质釉料原料的企业，在选用矿物原料时，一般优先选择湿法球磨加工，其次才为干法球磨。当不得已需用雷蒙机加工原料时，亦要求原料生产企业将磁性物控制在0.02%以下。而一些自产自用的企业凭借大量的除铁器的投入使用，严控釉浆上线前对铁磁性物的去除，而优先选择雷蒙机加工或干法球磨加工的原料，目的是减少原料的采购成本。湿法生产的原料除了损耗较大以外，还需投入烘干成本，因而成本高，但有利于企业产品质量的提高。所以各原料厂商可依自身的产品定位，根据客户要求，在原料标准化过程中，确立各自生产工艺的标准化。

3 原料标准化质量控制

在衡量原料质量的优劣前，首先要依客户的要求来确定原料的质量特性与控制标准，通过对原料质量特性的测试、检查，形成量化指标与控制标准，比对后判定原料的质量是否能满足客户要求。原料控制标准的内容应至少包含化学成分、粒度、含水率、磁性物的控制。如原料能始终如一地做好这几项控制，最终产品质量的变异是非常小的，即使有轻微差异也很容易在使用过程中进行调整。

3.1化学成分控制

化学成分控制主要用仪器分析、滴定分析、重量分析对原料成分进行识别与测定，依客户要求，通过对原矿的搭配、均质及加工工艺参数的调整，确定双方可接受的合理的成分管制标准，来实施对原料化学成分的控制，而以上所提及的分析方法和标准，目前在国内均有相应成熟的方法。值得一提的是，当前在陶瓷业界较普及的多元素快速分析仪，可以满足Si、Al、Ca、Mg、K、Na、Fe、Ti等常规元素的快速测定。原子吸收光谱仪的应用普及率较低，对精确度要求不是很高的元素分析，用多元素快速分析仪即可满足测试要求，当然还有更快速且为非破坏性的仪器分析，即X荧光波长射线分析，一般在专业的检测机构及大型企业使用。不管用何种仪器来做原料成分分析，均为相对分析，但可以通过与标准物质对比，达到双方一致认可的结果，可以为控制原料成分的波动提供相对合理的数据资料，为生产出质量稳定的产品提供坚实保证。

3.2粒度控制

对原料的粒度控制，主要通过用标准筛来做筛余量测试，对相对精细的粒度管制还可以用激光粒度分析仪来测试。在釉料生产企业中，针对不同原料粒度的控制是以100目、200目、325目和400目四种常用规格筛网管制为主。如选定了200目的规格，在使用时粒度过粗或过细均不利质量稳定，因过细不仅会增加原料加工成本，不利提升加工产能和节省能耗，也不利釉料产品配料时的流动性，影响均质。而过粗易导致配料偏析或于影响研磨时间和细度，进而影响浆料性能，不利于稳定生产。

3.3磁性物的控制

磁性物是指分布于原料中或于加工过程中引入的机械铁屑、硫铁矿或菱铁矿等有磁性的物质。本文中讲的磁性物主要以机械铁为主，除了原料本身，生产原料的设备也可能引入磁性物。铁在陶瓷原料中又以各种不同的形式存在，其中最严重的是金属铁(加工过程中带入的铁屑)，它不仅会影响陶瓷制品表面着色，而且会出现明显的黑点或针孔，因此需依客户的实际要求将其控制在合理的范围内。

实践发现，在一般原料中的磁性物，其含量要小于0.02%才容易结合后续工艺除铁来控制产品质量的稳定，大部分矿物原料就是为达到这一要求而不断调整生产工艺控制标准，如雷蒙机加工不能满足这一要求就用干法球磨机加工，干法球磨不能满足就用湿法球磨加工。据笔者了解，釉用原料中磁性物的测定与控制是在2000年后才开始在一些大型原料加工企业得到推广应用，目前仍有很多小型原料加工企业，仍然认为只要原料中总Fe2O3含量合格就是好的原料，比如钠长石中的Fe2O3≤0.15%为合格。在微观层面可以这么认为，但在宏观层面，只要磁性物含量大于0.02%就不算高品质的钠长石了，所以针对原料中磁性物的控制及测定方法，还有待进一步宣导、推广与应用，来提高原料的质量控制，确保最终产品质量的稳定性。

3.4含水率控制

对原料含水率的管制目的是防止储存结块，利于入料混合均匀与大量使用时的管道输送。一般均要求含水率小于1%，粘土原料可依工艺要求作适当的放宽，关键在于稳定。

3.5其他

很多企业除了对原料实施以上最基本的管制外，还对原料的外观和压饼煅烧白度实施管制，该测试的主要目的是要了解原料外观和煅烧后的呈色与白度。外观比对是把原料样品烘干后与标准样品在自然光下目视比较；而压饼白度比对，一般用高温电炉煅烧到1300℃并恒温1~2h，冷却后取出目视或利用仪器来对比白度或色差。

4 结 语

原料质量是设计与生产出来的，检验只是一种验证方法，关键还是要原料的生产过程管理标准化，可通过采用先进生产设备、工艺，并对生产流程进行人、机、料、法、环、测的5M1E有效分析及管控，做到原料生产工艺标准化、原料控制标准化，来确保终端产品质量。可以说企业产品品质提升的进程就是原料不断标准化的过程，故原料标准化和专业化生产是提高产品质量的坚强保证。

参考文献

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