釉面砖熔块质量的探讨
2006-03-01
来源:林阿头
责任编辑:梁园
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熔块的质量直接关系到釉面质量。特别是釉的粘度、始溶温度、熔融范围及釉面光泽等与熔块质量关系极大。本文中,笔者以锆英石乳浊釉为例,从原料质量、原料加工、熔融温度等几个方面来探讨熔块质量问题。
1、原料质量与加工
原料质量决定着熔块质量,所以各生产厂家都选择优质原料用于制釉。在生产中必须严格控制原料组分含量等指标。其控制办法有:——定矿点或定工厂供应原料。 ——每批进厂原料要进行化验分析和必要的物理试验或配方试验。——原料加工后的质量变化在应用时必须加以考虑。 定点供应原料目前在国内还有一定困难,往往是多点提供原料来源,这样对原料质量的控制更为重要,原料供应点变化后必须按上述第二条进行检验工作。 原料经过单独粉碎后的质量变化必须引起重视,值得提出的是:锆英石经过湿式球磨后成分波动较大,ZrO2含量规定≥63%,但由于 磨细时间不同和所应用的研磨体质量不一,而使锆含量降低到50%~57%之间。这一问题的出现主要是研磨体的耗损所造成,因此,选择研磨体和石衬时一定要硬度高质量好,防止磨损过大而影响质量。 锆英石的细度是直接影响釉的白度和乳浊度的锆英石的颗料越细越能提高釉的白度和乳浊度。为解决这个问题,有的加工厂家引进超细粉碎设备,粒度可达到0.04毫米以下,用超细粉碎设备加工的锆英石粉,由于 成本高还未得到广泛的采用。多数厂家仍应用湿式球磨机的办法进行粉碎,为了提高细度标准可采用大球磨机低转 数小石球的办法来实现。 其它原料如石英、长石在单独加工时也要考虑质量变化因素,长石是制釉的主要原料,对釉的乳浊度来说钾长石比钠长石好但纯钾长石很少,多为钾钠长石,在选用长石时要采用高钾低钠长石 。
2、制造熔块的目的与熔块种类
⑴制造熔块的目的 使溶于水的原料变为不溶 必须制成熔块,溶 于水的原料与不溶于水的原料混合经高温熔 化后形成不溶于水的玻璃熔块;使原料中的结晶水、碳酸 盐等充分氧化分解,减少釉烧时的分解反应;使有毒原料变成无毒 或毒性甚微的形式,以保证操作人员的身体健康。 低熔釉料多采用硼砂、硼酸、碳酸钠、硝酸 钾以及铅丹等,因此必须先制成熔块后才能应用。
⑵熔块炉的种类 熔块炉的种类归纳起来有如下四种:——间歇式熔块炉(即坩埚炉的一种),此种炉现已被淘汰——连续式熔块炉(即锥形坩埚下部带流出孔的)。这种炉很多工厂还在应用,这种炉为上部加料经过预热、氧化分解、熔融、化合后从下部孔流入池内。——回转式熔块炉,实际上也是一种间歇式炉。粉料一次加入,炉体进行回转运动并进行加热,待粉料熔一融好之后再放入水池内,如此循环进行生产;——池形熔块炉,加料方式分为间歇加料或连续加料,火焰运动方式分为直火焰和返火焰式两 种,熔好的熔块连续流出的。 上述四种熔块炉,应用什么炉好,主要取决于工厂的生产规模、燃料的种类而定,无论应用哪种形式的熔块炉,最重要的是生产出合乎质量要求的熔块。质量好的熔块应该是:熔化均匀无夹生颗料,少气泡呈透明状的玻璃熔块。熔块的生产与工艺控制 为了保证熔块质量,在工艺上必须注意:
⑴原料的粒度、配熔块的单种原料无论是在市上购买还是厂内,其颗粒不宜过大,颗粒大对熔化不利。石英、长石的粒度应小于0.5mm,或者更细些,达到0.01mm最为理想,因为锆英石的粒度越小对提高釉面白度和乳浊度越有利。所以其细度指标应严格控制。
⑵混料也是工艺上很重要的环节,多种粉料配合在一起,如果混料不均匀就会影响质量,混料设备多采用混砂机,这种混砂可起到压碎与混合的双重作用。就目前来说,用这种设备混料还是理想的。
⑶烧制熔块,粉料混合物在加热时产生下列变化:首先是原料中所含水份的蒸发接着放出所含的结晶水,如硼砂,温度再提高放出化学结合水,如硼酸。分解后原料都变成氧化物。随着温度的继续升高,粉料中的低熔物质开始熔化,熔化了的物质对那些还是因态的特意产生熔解作用,生料粉表现出烧结现象,那些固态物质和那引起软化或熔化了的物质胶结在一起而逐渐产生共熔。 温度再继续升高,碱性和酸性氧化物互相作用形成各种硅酸。不仅生成简单的硅酸盐,在许多熔块中还有“共熔体”形成。“共熔体”是有一定组成的混合物,它的熔点比组成它的两种单体熔点都低得多。如纯钾长石的熔点是1280℃与CaO以9:1的比例混合时,其熔点只有1210℃。难熔的CaO与SiO2的化合而成硅酸钙时,生成硅酸钙是一种易熔物质,它的熔融作用与长石相似。 其它碱性氧化物在这个过程中也会产生相应的变化,如:K2O、Na2O、MgO、ZnO。硅酸盐的形成是比较复杂的,究竟在熔质中或凝固后存在着哪一种硅酸盐,主要取决于熔块的组成,因为熔块不是某一种物质的单独作用,而是一个混合物整体的表现,它们的组成只由各种氧化物相互间的重量比例来表示。 以上所述氧化、分解与化合都在加热过程中进行,因此在氧化分解过程中越充分越好,化合阶段各种硅酸盐的形成越完善越好,这样就能获得质量好的熔块。但是在实际生产中熔块的质量,往往与熔块炉的结构、燃料种类、温度高低、火焰气氛及操作方法有着密切的关系,就熔块的结构而言,上述几种形式的熔块炉都存在一定弱点。如锥形坩埚炉,粉料从上部加入,熔融体从下部流出,预热、氧化分解、熔融化合是理想的,但往往由于煤质不好,温度达不到要求,熔化不完全,出现夹生料影响熔块质量。再加上坩埚使用寿命短,给生产带来一定的困难;回转炉由于是间歇作业,从加料到熔化好,自然就形成了由低温到高温的过程,对氧化分解,熔融是有利的,但由于熔融时间长,低熔物质的挥发是不可避免的,另外能源消耗高,加料时粉尘也不好克服;池形炉应用较为普遍,由于它的容积小,粉料熔融过于激烈对氧化分解不利。有些粉料还未达到熔融状态时就随着熔体流出,而造成熔化不完全,这种池炉除能源消耗高外,低溶物质的挥发也比较严重,这种挥发物随着烟气带入烟道内造成堵塞,给检修带来一定的困难。
⑷熔融温度 温度的高低直接关系釉的粘度、始熔温度及釉的烧成范围。由于熔块炉的容积小,温度波动大,容易造成熔块质量的不稳定,因此控制熔块熔融温度是不能忽视的。 不同的熔块组成有不同的熔融温度,一般波动在1250~1350℃之间,温度的确定主要依据釉面质量,无论应用何种窑炉釉烧,都希望用烧成范围宽的釉料,以适应窑炉上、下温差与烧成过程中的温度波动,特别是马弗式隧道窑是依靠马弗板的传热来烧成的,其上、下温差就高达40~60℃,烧成范围窄的釉料是不适应的,因此釉烧范围应大于60℃。熔块的熔融温度与釉的粘度关系极为密切,当熔块的熔融温度为1420℃时,其釉的流动长度为43mm,温度降至1320℃时,流动长度达到67mm。这就证明:温度高,粘度大,温度低,粘度小。同样熔块熔融温度高低,始熔温度也随着变化,当熔块温度1260℃,熔温度为915℃。温度提高到1280℃时,始熔温度为945℃。粘度过大的釉,釉的烧成范围也变窄。釉面易出现无光、针孔、波纹等缺陷。熔块温度高釉粘度大,分析其主要原因是:低熔物质挥发过多而改变了原来熔块组成所致。根据这一特点,提高或降低熔块温度即可改变釉的粘度。如釉的烧成范围窄不适应窑炉上、下温差时,可适当降低熔块温度,需要提高釉的始熔温度时,提高熔块温度就可实现。当然不能无原则地提高或降低温度,应以保证熔块质量为前提。为保证熔块质量,在操作上必须做到定时,定量加料,按规定时间测验定和记录温度。火焰气氛对熔块质量也有一定影响,应采用氧化焰烧成,而不应用还原焰烧成,炉内、池内正压不宜过大,防止金属氧化物还原而影响质量。
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