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内墙砖、仿古抛釉砖坯料配方要求及调试案例

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  • TA的每日心情
    开心
    2019-6-7 14:30
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    [LV.6]常住居民II

    发表于 2019-4-30 16:40:31 | 显示全部楼层 |阅读模式
    一、原材料质量控制和检测项目

    原料的质量控制是控制产品尺码偏差和物理性能的重要环节,所以搞好原料质量控制是使工艺产量、质量稳定的重要措施。

    1.1.取样:
    不同位置取样,混合后再次取样,不但表面要取样、内部也要取样。

    1.2.检验标准:
    a.固定水份、保证每次的加水量要相同;
    b.固定的球磨时间、保证细度一致。C固定的原料入磨颗粒度。d称重打饼、固定的重量、固定的压力、厚度要一致,固定的烧成条件。

    1.3.原料检测项目:
    1.外观、留样新旧对比;
    2.粒径(瘠性料)粒径过大增加球磨时间;
    3.含水率(取样混合均匀、烘干测水份);
    4.含砂量(塑性料);
    5.烧失、收缩、白度、温度;
    6.结合性和吸水率及收水情况;
    7.生坯强度(塑性料);
    8.坭浆流动性及触变性(塑性料);
    9.膨胀系数(单一打饼或淋釉烧测);
    10.化学分析成份。

    1.4.黏土:
    黏土含SiO2高,其可塑性差,干燥收缩小。黏土含AL2O3高大于35%较难烧结。粘土含Ca0、MgO高耐火度较低烧成范围小、过多时容易出现起泡。黏土中含一定量的K20,Na2O且烧失量又较少时,烧结温度比较低。黏土烧失量较高说明含有机物质较多,可塑性较好坯体强度高但收缩大。高岭石类粘土中烧失量高于14%,叶蜡石粘土中烧失量高于5%,多水高岭石和蒙脱石类粘土中烧失量在20%以上,瓷石中烧失量高于8%→则可说明粘土中所含的有机物或碳酸盐过多这种黏土其烧成收缩必然较大,使用时应在配料和烧成工艺上要考虑解决。

    1.5.黑白坭、灰坭、混合坭判断:
    坭巴收缩大→理论上AL2O3含量比较高。坭巴→吸水率低、抗折强度高说明该粘土的熔融性好、对瓷砖烧成有利。坭巴烧失量大→理论上可塑性会好些、强度相对好些,但有机物过多。坭巴要求:
    1.含AL2O3量高;
    2.烧失量小;
    3.收缩稳定、白度稳定、越白越好;
    4.可塑性强(生坯>0.8mPa干燥强度>2.5MPa);
    5.含砂量要少;
    6.样板无变形、炸裂黑芯等缺陷;
    确认坯体配方时要把强度放在第一位。原矿坭的总用量不宜超过27%。(如果坭巴含砂量高的话、用量30一35%都有可能)坯料中坭巴用量较多、产量较难拉快→易变形及烧成不好控制难氧化等。坭巴化学成份理论上SiO258一64%,AL20一27%,Fe2O3<2%,烧成收缩3一11%。高铝坭AL>30%。水份一般<35%。粘土→它对坯体的白度、强度、AL含量都有决定性影响,对于粘土类原料,要注意两点:
    一是含砂量不宜太高,最好控制在30%~35%,否则粘土加入量太少,产品强度难以满足;加入过多又对氧化起到限制作用;
    二是粘土的灼减量要尽量小,杜绝使用黑心的粘土。(烧失量大的坭料→可以在薄板中使用(砖薄)不用担心排气问题)(过少的粘土不利于生坯强度。过多的粘土不利于排气)(粘土用量不宜过多,否则,砖坯成形后坯体较致密,反而造成更多裂砖,这一点也要密切注意)



    1.6.瓷砂(高、低温砂)判断:
    烧失量大→理论上含Al2O3量较高,收缩大→理论上K2O、Na2O含量比较高。如果要加入SiO2最好由含砂粘土引入。生产中一般把烧制好的样饼用水浸润、就会发现含Fe2O3量高的会发红。砂的烧失量理论上5%一9%的样子,对应的AL203含量17%一23%。每一批对比要求稳定、特别是对Al203含量的要求、白度要一致且收缩要小、另外烧出来的样品鼓起来甚至膨胀也不好、还有反光对着看会闪光也不好、说明里面含有杂质。瓷砂化学理论上:高铝砂AL2O3>27%,高温砂19一22%,中温砂17一19%。烧成收缩0一3%、白度>40度。水份一般:15一18%(触摸手感绵软的瓷砂一般风化程度较高、钾钠成份流失量较大,烧成温度较高 )

    1.7.石灰粒、硅灰石,透辉石和透闪石:
    石灰粒→烧后遇水激烈膨胀为好  CaO>52%。硅灰石→利于压制成型时排气,不易产生夹层,硅灰石质坯体可快速烧成,甚至能在十几分钟内完成,单位热耗大为降低  Ca0>34% 。透辉石和透闪石:在瓷质砖应用不多,主要在坯料烧成温度范围较窄易在高温下变形;判断碳酸盐矿物的烧失量:石灰粒、硅灰石、透辉石等,方法:取要检测原料、分别捡出外观、白色、灰色、黑色等块状称其重量,然后用三个杯往里倒入稀盐酸放于电子称上归零把称好的白、灰、黑等放于三个杯子中,测其烧失。

    1.8.其它原料
    石粉:石米判断看温度越低温Na含量高,SiO2高单烧出来饼易开裂;
    膨润土:提高坯体强度、不易加多否则坯体在干燥时易开裂,球磨也会增加难度。特别流速偏高增加球料h;
    滑石:滑石合理使用→有助于快速烧成,更有利于成型排气,干燥排水。在瓷质砖性能优良的矿化剂,坯料中加入少量滑石可降低烧成温度;
    瓷质坯料K、Na的含量在5~6%左右较合适,烧成范围宽。过多虽然可以低温快烧,但烧成范围窄易产生变形等。

    二、坯料配方调整入门相关问题(瓷片)

    2.1.初学坯体配方的调整
    在生产过程中不免出现各种问题、例如坯体的白度差、砖形上拱下堕超标、烧成温度低或过高、釉面不平坯体不收水或收水时间长、造成皱面缩釉坯体的强度不够等问题、都与坯体配方有关联、当然也与原料波动、质量不合格有关、所以要对坯体配方作适当的调整。

    1.砖形超拱(就调坯体配方而言)调试方法主要是增加坯体的Al2O3含量)
    ①增加Al2O3含量高的砂的用量;
    ②减少含Al2O3量低的砂的用量;
    ③减少砂的总用量,增加坭的总用量;
    ④增加含AI2O3量高的坭的用量,原矿坭的总用量不宜超过26%(坭含砂量高的话用30~40%都有可能);
    ⑤坭的用量增加之后,烧成温度会有所下降,此时应考虑适量增加石灰石的用量。

    2.砖形超堕(就坯体而言)调整方法(降低坯料中的Al2O3含量)
    ①少用含AI2O3量高的砂和坭;
    ②增加含AI2O3低的砂和坭的用量;
    ③增加砂的总用量,但要保证坯体有足够的强度(一般而言砂比坭的含AI2O3量低);
    ④适当减少石灰石的用量,以便稳定烧成温度;

    3.烧成温低(素烧)调整;
    ①增加高温砂的用量;
    ②增加石灰石的用量;
    ③减少低温坭的用量。
    烧成温度低对后工序和产品质量的影响:
    ①淋釉不易收水,影响印花;
    ②产品尺码小,收缩大,降温烧成则砖坯抗折强折强度差,釉烧后砖坯变形变化大(反弹大);
    ③坯体白度差,不利于坯釉结合,容易缩釉,卷釉。

    4.烧成.温度过高(素烧)A负面的影响
    ①因烧成温度高,不利提高产量;
    ②单位产量能耗大。调整(若无其它负面影响)减少石灰石用量即可。

    2.2.瓷片配方案例
    坯体往往是由粘土类,石英类,钙镁类等天然矿物组成。下面介绍瓷片坯体配方大家根据当地实际原料和生产情况进行调整;

    2.3.黏土--石灰石、硅灰石(混合)型
    该配方体系使用CaO、MgO等,一般CaO MgO的含量7%~8%,K2O Na的含量小于1.3%,CaO、MgO的比例可广泛变化,一般CaO含量在7%之间,MgO小于1.5%配方如下:



    2.4.瓷片接近地砖的坯体配方(百分比):
    软质塑性粘土15 半硬质土20 瓷石35 中温砂20 钙石粉或者透辉石10;坯体如果钙镁含量多,烧失量大,砖型易拱,釉面易产生针孔,把坯体做的接近地砖,这样的坯体铝含量较高,烧失小,坯体强度好,砖型和釉面均相对好控制;黏土--石灰石、硅灰石(混合)型该配方体系: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。

    2.5.降低吸水率(素坯):
    相同的生产条件下、一般石灰石质面砖配方制品的吸水率都较硅灰石质的偏大一些、吸水率是随着收缩率的增大而减小,收缩率的变化是随温度变化而变化的。
    1.增加低温用量、降低高温用量;
    2.减少含AL量较高且烧失量,又大的粘土用量、增加熔剂含量硅灰石、滑石粉2一4%降低坯体的烧成温度或适当提高含水率;
    3.适当提升烧成温度或增大成型压力;
    4.提高坯料研磨细度;
    5.降低石灰粒用量、用硅灰石替代石灰粒;
    6.降低坯料的烧失量、烧失量每降低1%坯体吸水率可降约0.55%(适当降低烧失量较大的粘土用量、加入适量已烧结的废料、减少坯体收缩)。增大吸水率则反之。

    2.6.生产中抗折偏低
    →把压机压力适当提高些、注意氧化。AL含量直接关系到坯体膨胀系数和坯料烧成温度。瓷片:坯料AL含量高、素坯会直一点。坯料烧结度好,吸水率低、砖坯可能也会直一些这种情况跟坯料的AL含量没有多大关系。素坯吸水率大→一般砖形会弯一点(反之会直一点)。素坯尺码大→一般砖形会弯一些(反之直一点)。上面要相同的配方粉料、烧成、压机压力固定一致情况下。坯体高温→C0E小(反之大)。瓷片:素烧1160一1175℃,釉烧1110一1125℃。坯体白度≥36度,SiO2:60~65%,AL:16~18%,MgO:<0.5%,K2O:≤1.5%,Na2O:≤0.5%,Fe:<1.2%,Ti:<0.4%,CaO:5.8~7.8%。

    2.7.关于生产问题:
    1.吸水率高的素坯→热稳定性好、平整度也比较好,但后期易产生龟裂,在足够吸水率的情况下、应降低素坯的吸水率,可明显减少素坯吸湿膨胀造成后期龟裂;
    2.吸水率低的素坯→易缩釉;
    3.底釉调高温易透水(生烧成本较便宜);
    4.透明釉产品易出现凸变形。哑光釉产品易出现凹变形。做深色印花砖时,最好选用发色较好的透明熔块、印花料要稠;
    5.砖反翘是指→坯体COE系数小(反之大)。坯体高温→COE小,低温→COE大;
    6.砖形相同的工艺:平面砖要比异形砖弯一些(平面>异形)。

    三、仿古抛釉砖坯料配方要求及调试案例  

    配方要根据产品的性能要求,并结合生产工艺要求进行拟定,根据产品吸水率、烧成温度、生坯干燥强度同时考虑坭浆流动性能等一系列要求。然后拟定配方、对烧制后小样进行物理、化学性能检测,根据最佳方案进行中试确认生产。

    3.1.配方性能要求:
    ①.坯体应具有较高的生坯强度和干燥强度、以减少破碎率。(确定坯体配方时、强度要重视);
    ②.坯体的干燥收缩和烧成收缩应尽量小,避免开裂、变形和尺寸不一;
    ③.坯体烧失量要小,以减少黑心、起泡和针孔;   
    ④.坯体具备良好的导热性能;
    ⑤.坯料细度要合理,游离石英含量要少;
    ⑥.坯釉适应性要好,以减少后期变形龟裂。

    3.2.配方调试案例:抛釉砖的化学成分要求如下:
    SiO2      64- 68%
    Al2O3     19 -21 %
    K2O Na2O      5- 6.5%
    CaO   <0.5%
    MgO  <1.5%
    Fe203 Tio2 <1.2%

    虽然钾钠含量高利于低温快烧但易变形   抛釉砖坯体要求低镁不用钙高铝中等钾钠 。各地原料各不相同,因此配方相差悬殊,同时受烧成条件的影响,要学会举一反三功效。

    3.3.试验用原料的化学组成如下:

    佛岗石粉:SiO2:69.6%    AL2O3:16.9%    Fe2O3:0.34%   TiO2:0.15% MgO:0.29%   CaO:0.38%   K2O:6.3%   Na2O:2.69%  IL2.2%;
    高成石粉:SiO2:70.6%    AL2O3:17.5%     Fe2O3:0.84%   TiO2:0.19% MgO:0.29%  CaO:0.48%  K2O:5.3%  Na2O:5.69%   IL1.78%;
    新会石粉:SiO2:69.9%    AL2O3:16.9%    Fe2O3:0.19%    TiO2:0.15%  MgO:0.29%   CaO:0.57%   K2O:1.93%   Na2O:8.19%    IL1.95%;
    广西砂:SiO2:69.16%   AL2O3:18.9%   Fe2O3:0.64%   TiO2:0.15% MgO:0.29%   CaO:0.18%   K2O:1.93%   Na2O:3.89%   IL4.82%;
    5#砂:SiO2:63.6%    AL2O3:24.5%     Fe2O3:0.64%    TiO2:0.15%   MgO:0.19%     CaO:0.18%     K2O:2.3%    Na2O:0.69%    IL6.31%;
    球土坭:SiO2:60.6%   AL2O3:27.5%    Fe2O3:1.24%   TiO2:0.55%    MgO:0.29%   CaO:0.28%  K2O:1.53%  Na2O:0.49%   IL10.2%;
    新会坭:SiO2:63.6%   AL2O3:21.5%   Fe2O3:1.34%   TiO2:0.65%   MgO:0.29% CaO:0.18% K2O:1.93%  Na2O:0.59%   IL9.82%;
    滑石粒:SiO2:56.6%    AL2O3:2.5%   Fe2O3:0.4%    TiO2:0.55%   MgO:27.29% CaO:2.28%   K2O:0.23%   Na2O:0.19%    IL10.2%。

    3.4.配方设计理念
    为了能充分利用钠长石熔体粘度低,能促进石英、高岭土分解产物及其他组分的熔解,有利于莫来石晶体的形成等优势,又能利用钾长石熔体粘度大,烧成易于控制的优势,故配方中采用以K2O、Na2O混合的复合熔剂及少量滑石矿化剂,选用含K2O较高的佛岗石粉及高成石粉和含Na2O较高的新会石粉,广西砂,引入少量滑石粒作为复合熔剂原料。为了保证坯体的强度,引入球土坭和新会坭作为增加生坯干燥强度的结合黏土,同时为了使坯体具有必要的机械强度,对AL2O3的含量有要求,引入5#砂平衡配方的硅铝含量故配方如下:
    佛岗石粉:12    高成石粉:10   新会石粉:21   广西砂:16    5#砂:20      球土坭:16    新会坭:10    滑石粒:1~3  

    小结: 坯料中的K2O、Na和MgO含量直接影响抛釉砖的熔融性能,用量比决定了烧成温度。碳酸盐矿物例:透辉石、硅灰石、石灰石在抛釉坯料中一般不使用,因为引入坯料烧成温度范围较窄易在高温下变形会造成吸水率偏大及釉面产生大量针孔。坭类原料也不是无条件往上加,因为过多的粘土不利于排气和氧化困难产生黑心等为了提高坯体强度可引入部分膨润土、但不易加多否则坯体在干燥时易开裂,球磨也会增加难度。特别流速偏高增加球料h。AL2O3含量直接关系到坯体的热塑性变形,抛釉砖坯料铝含量不低于19% 。上述配方也可直接全部用中温砂替代石粉防止低温料过多引起变形。

    四、关于球磨及坭浆流动性能

    浆面空高是生产过程控制的核心参数。研磨效率越高≠用电量就越少,球石密度越高≠研磨效率就越高。

    4.1.坭浆流动性能
    坭浆粘度高,流动性差,则球磨时间长,出浆送浆困难,导致球磨效率低。流动性随坭浆的含水率增加而增加,但这样会导致喷雾干燥的能耗高。  

    4.2.粉料流动性及工艺参数
    1.粉料的颗粒级配→粉料中细粉过多时,会严重影响其流动性;
    2.颗粒的球形度→球形和椭圆球形的粉料流动性好。选择合适的添加剂对喷雾干燥的粉料形状影响很大;  
    3.粉料流动性差→模腔的四边部位不易填满,成型后坯体边角部位强度低下→易造成坯体掉角,对于这种情况、即使不出现掉边缺角现象,也会出现大小头等(一般塑性料增加→颗粒级配会更合理、流动性会更好,注意其它相关性能) 坭浆过筛中需要引起注意的是→筛上料所占比例的变化和筛上料矿物化学成分的变化(筛上料最好做化学分析)筛上料经煅烧后呈黄色或黑色,并且由于颗粒大、烧后易产生熔洞。

    4.3.工艺参数:
    粉料容重、颗粒级配、水份、细度、流速、比重→一经确定要严格按参数控制好务必稳定。这些直接影响到成品尺码和抗折强度及吸水率等一系列问题。例1生产过程中产品尺码偏小的原因视为烧成参数变化,面对烧成温度进行调整,将进一步加剧吸水率的提高,甚至会导致成品抗折强度明显下降   例2细度不够→烧成温度不变的情况下、坯体不能充分烧结、易造成吸水率偏高。细度过细→产品易过烧、造成尺码小及乱、变形等。

    五,综合其它生产问题

    1.细度越细≠吸水率一定越低;   
    2.石英颗粒越细底釉的热COE系数越小;   
    3.石英颗粒越细小坯体COE系数越大;
    4.釉料越细其成熟温度越低;     
    5.吸水率越低→致密度越高→氧化就越关键;      
    6.素坯惊裂原因→坯料配料中SiO2含量过高;   
    7.关于烧成:解决冷却带来的缺陷关键就在于“均匀”二字;      
    8.烧成后裂砖多是因为→干燥窑干燥温度过高、升温速度过快;
    9.坯易炸→一看干燥入窑水份,二是配方减土;     
    10.烧成收缩过大会产生“S'变形→这种变形很难从窑炉上调控及坯釉适应性上调节;
    11.当坯体含水率高时→预热就必须在一定的速度下进行、不能过快;  
    12.烧成影响无光效果:冷却速度过快→无光效果不明显,过慢→釉面粗糙;   
    13.含水率越大→收缩率也越大;
    14.抛釉烧成引起针孔→开口降温、闭口升温生烧针孔有刀口,针孔较小,并且不是很密集,过烧,针孔无刀口,针孔也很小,但很密集;
    15.坭浆的细度及粉料级配性能对产品的边裂有重要的影响,细度过大→粗颗粒多→会增加边裂几率而且坯体强度不够、致密度变差。细度过小→则浪费电、增加成本而粉料级配一般要求40~80目筛上料最佳值在75~90%之间,而对于100目筛下料微粉控制在3%以下,微粉的多与少直接影响生坯的干燥强度及裂纹缺陷的产生。

    生产出烧结砖简单、但是生产高质量的制品比较困难 。 纸上来的终觉浅,绝知此事要躬行!实践是检验真理的唯一标准。


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