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陶瓷原料的关键性能、检测方法与标准化

发布:2015-3-14 10:08:11  来源: 陶城网 [字体: ]

  原料是基础,成型是条件,烧成是关键。原料的合理选择和科学分析对企业的生产来说至关重要。本期文章介绍陶瓷原料的关键性能和检测方法,然后谈谈对陶瓷原料标准化的一些思考。

  一、关键性能

  一般建筑卫生陶瓷生产企业对原料使用和验收指标包括:①外观质量分析,包括硬度、脆性、光泽、触摸手感等;②化学性能分析,包括化学成分(SiO2、Al2O3、Fe2O3、TiO2、K2O、Na2O、CaO、MgO)、烧失量、矿物组成、pH值等;③物理性能分析,包括白度、粒度、热学性能、可塑性、结合性、干燥抗折强度、粘度、线收缩率等。

  二、检测方法

  1、 外观质量分析

  通过外观质量分析产状、手锤敲击、小刀划痕、煅烧前后的颜色、光泽对比、触摸手感、使用简易试剂等方法,可初步判断原料的化学成分、矿物类型、工艺性能等信息。例如:通过粘土的触摸手感,可判别含砂量、可塑性、结合性、烧失量等性能。

  2、化学性能分析

  可通过传统的化学分析法、分光光度计法、X射线荧光光谱分析法(压片法和熔片法)分析化学成分,大致判断原料煅烧后的颜色、耐火度、烧成温度范围、矿物类型、原料纯度、收缩率、缺陷等信息。

  矿物组成的分析方法有外观目测法、染色法、偏光显微镜法、电子显微镜法、X射线衍射分析法、红外吸收光谱法、热分析法等。

  液态原料可用pH计直接检测,粉末状原料可以与蒸馏水搅拌,取上层清液检测。

  3、物理性能分析

  白度主要是通过原料外观和煅烧后的白度来评价。

  粒度测定内容主要为粒度大小、粒度形状及粒度分布,测定方法有:显微镜法、筛分法、沉降法、激光粒度法等。

  热分析是在程序控制温度下,测量物质的物理性能随温度变化的方法,包括:差热分析法、示差扫描量热法、热重法、热膨胀系数法、高温显微镜法等。可以用来分析原料的种类及含量,研究矿化剂效能,研究固相反应的机理,确定原料熔融和结晶的温度,改进工艺管理,改良配方,克服产品缺陷。

  可塑性指数是粘土呈可塑状态时含水率上限和下限之间的范围,可依据GB/T 26742-2011《建筑卫生陶瓷用原料粘土》检测。

  结合性指粘土能结合非塑性物料形成良好的可塑泥团,干燥后有一定干燥强度的能力。通常以在粘土中掺入标准石英砂的最高量来表征粘土结合能力的大小。结合性粘土的加砂量>50%,可塑性粘土的加砂量在20%-50%之间,低可塑性粘土的加砂量<20%。

  一定的干燥抗折强度能保证生坯在搬运、修坯、上釉、装窑、烧成等工序中不受破损,可依据三点抗弯法用强度试验机进行检测。

  粘度表示泥浆流体流动的难易程度,可用涂-4流速杯或旋转粘度计测定。

  原料试样干燥前后标线长度的差值与干燥前标线长度的百分比称为干燥线收缩率。已经干燥的原料试样烧成前后标线长度的差值与烧成前标线长度的百分比称为烧成线收缩率。

  三、标准化的思考

  目前我国建筑卫生陶瓷使用的原料性能波动很大,给工艺控制和质量管理带来了很大的困难。有很多专家认为可以借鉴西班牙、意大利,在不同的产区建立标准化的陶瓷矿物原料厂,给产区集中供应。景德镇在十年前就提出依托景德镇市原料总厂建立标准化的陶瓷泥、釉料生产线。这些方案都没有获得成功,主要原因有三点:1、企业可以通过工艺调节控制原料波动的影响;2、原料标准化集中供应方案的成本远远高于陶瓷企业利用技术员调试配方;3、不同企业有各自的采购策略和合作供应商。

  所谓标准化是指:为在一定的范围内获得最佳秩序,对实际的或潜在的问题制定共同的和重复使用的规则的活动。相对于原料集中供应的狭义标准化,企业可以根据自身情况利用产品标准、检测方法标准等工具进行广义的陶瓷原料标准化。企业完全可以利用标准化的料仓堆料流程进行企业自身原料的标准化处理;利用原料的产品标准、检测标准,对原料进行入厂检验;根据原料的波动,调整配方、试烧配方、确定配方。又比如很多陶瓷厂在十几年前就采用十几种原料球磨制浆、造粒,即使一两种原料出现波动,也难以造成总成分的波动。因此,标准化的目的是提升效率,而非僵化地号召原料标准化供应。

(作者系国家陶瓷及水暖卫浴产品质量监督检验中心工程师)

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