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一项新技术将使30亿吨煤矸石变废为宝

一项新技术将使30亿吨煤矸石变废为宝

新濠瓷砖 新中式瓷砖 简一瓷砖

2021-05-21

新濠瓷砖。

中国地质大学的专家们日前宣布:他们成功开发出煤矸石制造瓷质砖的新技术,这项技术的产业化有望使约占中国工业固体废弃物总量40%的煤矸石变废为宝。煤矸石是与煤层伴生的一种含碳量低、比煤坚硬的黑灰色岩石,是煤工业的主要废弃物。中国现有煤矸石山1500多座,累计堆存30多亿吨。这些煤矸石侵占了大量土地,且易坍塌形成人为地质灾害,并污染水、土和大气环境,是一大公害。为了大量利用煤矸石,变废为宝、化害为益,中国地质大学自2002年底,在海内外率先对煤矸石制瓷质砖进行全面深入的研究,结果表明,利用煤矸石作为主要原料,通过配方和工艺条件的试验和优化,可以制造出达到国家标准的瓷质砖。据中国地质大学教授王焰新介绍,煤矸石的化学成分及矿物组成因产地不同而差异较大,为了使研究结果具有广泛的代表性,课题组选取了山西右玉、河北峰峰、湖北黄石、黑龙江鹤岗等四地的煤矸石进行了系统实验,并于2003年12月在广东佛山进行了中间性试验和烧成试验。经权威机构检测,产品质量完全符合国家标准的质量要求,瓷质砖样品的电离辐射水平均和天然本底水平接近,说明煤矸石瓷质砖不会对环境造成放射性污染。这表明,这项技术可满足瓷质砖工业化生产要求。瓷质砖,又被称作玻化砖,是上世纪八十年代后期发展起来的建筑装饰材料,正逐渐成为天然石材装饰材料的替代产品。中国瓷质砖的应用范围不断拓展,消费量逐年递增15%左右,市场潜在需求量巨大,发展前景极为广阔。大力提倡和开展煤矸石资源化利用技术,是中国能源政策和可持续发展战略的重中之重。“十五”计划提出,到2005年,中国煤矸石综合利用量要由2000年的6600万吨增加到8000万吨,综合利用率由43%提高到60%。利用煤矸石制造瓷质砖技术是科技部863计划地方引导课题之一,这项课题的成功不仅将大量消耗煤矸石,促进环境和耕地保护,而且会开拓出新的瓷质砖原料,促进瓷质砖产业的持续发展。(完)

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弋阳现全国大优质瓷石矿 预测17亿吨


江西省国土资源厅今天通报了江西省地勘基金项目“紧缺和优势资源保障工程”首期地质找矿项目成果情况。首期地勘基金项目共有包括“新余梅山煤矿实现了‘红盆地’下找煤”等3个项目获得重大突破。

这三个项目分别为:新余梅山煤矿实现了“红盆地”下找煤、弋阳大源岭—来龙岗瓷石矿实现优质瓷石找矿、安福灯盏窝铁矿实现中深部找铁等3项项目。其中,弋阳大源岭—来龙岗瓷石矿勘查到的瓷石矿体,预测远景资源量达17亿吨,为目前全国第一大优质瓷石矿。

其中的弋阳大源岭—来龙岗瓷石矿已勘查到的瓷石矿体平均厚度104米,最大厚度149米,已探明控制的瓷石矿资源储量5亿吨,预测远景资源量达17亿吨(500万吨为大型),为全国第一大优质瓷石矿。对充分满足江西省陶瓷工业发展需要、建设新的大型优质陶瓷原料基地作用重大。

据悉,江西国土资源厅2009年共集中投入6400万元,紧抓江西经济社会发展急需煤矿、铁矿、瓷石矿等长产资源的矛盾,优选找矿勘查区,经过技术人员连续作战,首期地质找矿项目取得了3项重大突破。

据江西省国土资源厅相关负责人介绍,首期地勘基金项目成果中的龙岗瓷石矿、安福灯盏窝铁矿及南城县蒋源水泥硬灰岩采矿权将拟在2010年1月中旬进行集中拍卖,预计采矿权询价底价超2亿元。

龙舟两项陶瓷新技术新鲜出炉


“由这两项陶瓷新技术的出现,以往市场上诸多‘概念性’的石材抛光砖将逐渐被真材实料的石材技术所替代。”记者日前在佛山龙舟技术试验室参观之际,一位参与相关技术研发的专家这样向我们发出这样的“预言”。

记者了解到,此次由佛山市龙舟技术推广有限公司研制成功的“玉石粉料技术”和“细线技术”(两项技术名称为暂定名),是该公司经过一年多的专业市场调查与资料积累,并经过广泛、高难度的技术论证研制而成。其中“玉石粉料技术”主要是采用特殊配方制成玉石粉料,该粉料可与普通砖坯完美结合,并且企业可根据产品定位采用不同比例的粉料将产品设计成通透砖或不同通透性的抛光砖产品。其主要技术特点表现在光泽度比普通抛光砖高数十度、防污效果突出、表面仿若羊脂,有温润、柔和感,以及通透感强等方面。结合长期以来建陶市场上出现最为集中的光泽度不强、耐污性能差等消费者投诉问题,该技术的出现无疑是对普通粉料技术的一次极大改善,并为抛光砖突破长期以来缺乏通透感提供了一个极好平台。“细线技术”是在原来“细线布料”(据说该技术使用多年来一直没有出现突破性的演进)基础上,通过对原石肌理布局深层剖解与研究,巧妙地研制出一种目前抛光砖市场上尚未出现的细线技术,该技术可运用于通体砖或两次布料抛光砖等不同类型产品上。采用这种技术可使产品达到线条细腻、颜色能够随意变化、色彩更加丰富、隐约可见,且线条过渡自然,酷似天然石材的效果。

龙舟技术推广有限公司总经理刘群海在接受记者采访时透露,本来该公司规定计划是每年6大项陶瓷新技术的开发任务,此次两大项技术的成功出炉,加之前期成功推出的“米白特殊颗粒抛光砖”技术,标志着该公司2005年预定计划已完成一半。除此之外,记者在龙舟试验室还注意到,该公司2006年以新石材为主的新技术开发计划业已排满。刘群海表示,石材在近几年内的建陶市场仍是主流方向,龙舟公司将不遗余力地在陶瓷石材技术方面下大工夫,力求把建陶产品真正石材化!不仅如此,该公司于今年上半年还投资建设了相当规模的试验中心等硬件配置,这无疑对该公司在陶瓷技术领域发挥更大作用以及提高自身影响力有着重要意义。据透露,眼下已有数家强势品牌陶企已经对此两项技术表示了强烈的合作愿望,不少业界人士认为,这两项新技术的出现必将引领抛光砖产品启动新一轮流行风潮。

两项建筑陶瓷新技术通过专家的鉴定


“建筑陶瓷清洁生产多次压制及物理渗透技术”主要通过对液压设备进行技术改造,在一台压砖机上实现多次压制,同时在每次压制之间实现机械随机制裂,制裂后再布料再冲压,以物理渗透部分替代化学渗透,减少使用渗花剂并获得各不相同的装饰花纹,从而达到一机多用、节省能源、清洁生产、保护环境的效果。

“陶瓷精密制造柔性控制技术”则是对前一项技术的进一步完善、深化与升级,通过多个领域技术的相互渗透、结合、提升以及电脑屏幕化操作,一举实现陶瓷生产全过程的精密制造和柔性控制,从填料、压制、脱模、扫坯、传送,到控制数据调整等等均直观显示于全汉化的操作界面上,形成一个柔性控制系统并可组成远程监控网络,大大提高了陶机设备的生产效率和自动化、智能化程度。

由多位业内知名专家组成的鉴定委员会,对上述两项新技术给予了甚高的评价,认为均已达到国内同行业的先进水平。新技术易于被建陶生产企业所接受,具有诱人而广阔的市场前景。上述新技术的推广应用,有望促成陶瓷企业的生产设备完成一次革命性创新,使陶瓷企业乃至整个建陶行业的生产技术水平出现巨大的进步和质的飞跃。

业内专家指出,去年欧洲的里米尼陶机展已出现“双胞胎压机”的新技术新工艺,在两台压砖机的两次压制之间可进行多次不同的布料。而恒通的新技术则把多次压制、多次布料安排在一台压机上完成,不仅实现了一机多用,而且超越了国外的两次压制工艺,有利于开发更丰富、更高档、更具附加值和市场竞争力的新产品,对于我国建陶行业的技术进步和产品升级具有重大而深远的意义。

怀仁煤矸石变身陶瓷厂抢手货


黑乎乎的煤矸石在怀仁县却成了陶瓷厂的抢手货。12月6日,记者走进怀仁尊屹陶瓷有限公司的试验车间,看到黑色煤矸石经过一系列国内最先进的陶瓷加工工艺之后,烧制成了精美的白色陶瓷,这比直接销售煤矸石可以提高将近30%的经济效益。

煤炭产业链终端的煤矸石,变成了陶瓷产业链上游的高岭土,尊屹陶瓷有限公司是与当地煤企成功“联姻”的范例。煤炭企业以股份合作的形式为陶瓷企业注资,同时为企业提供生产原料。陶瓷企业按照“高、精、尖”的产业方向发展,提升产品的技术含量和档次,从而提高产品的附加值。尊屹陶瓷有限公司负责人彭建春告诉记者:企业生产技术和工艺不断改进,引进高压注浆成型工艺,是目前华北地区唯一一家能够成熟的做这项技术的工厂。另外,当地丰富的煤矸石资源也让当地陶瓷生产成本降了下来。经过煅烧后的煤矸石生产陶瓷比南方陶瓷生产原料高岭土每吨节省近千元。

该县依托当地煤炭资源丰富的禀赋优势,大力实施“以煤扶瓷、煤瓷联合、瓷成精品”的发展战略,推进当地经济由“黑”向“白”、由煤向非煤产业强劲转变,在提高产品附加值的同时降低产品生产成本。尊屹陶瓷只是当地产业由“黑”变“白”的一个缩影,目前在怀仁县金沙滩陶瓷工业园内已有4家煤炭企业投资建设了亿元以上的陶瓷生产项目,全部与景德镇、潮州、唐山等全国先进瓷区企业合作联营。园区建设项目全部建成后,入驻陶瓷企业将达45家,产能可达18亿件,年消化煤矸石20余万吨,产值达90亿元。

陶瓷成型的新技术


随着现代科学技术的迅猛发展,陶瓷成型技术不断取得突破性进展。近年来,发展起来的胶态原位成型技术就是这类陶瓷新技术之一。该技术工艺设备简单,成本低廉,能净尺寸成型复杂的陶瓷制品,而且制品组分均匀,缺陷少,强度大,易于机械加工,已在国内外得到广泛应用。如国外利用注凝成型制造汽车零件;制造电磁材料,如PZT陶瓷和高能变速器中的圆形磁铁。我国的科技工作者也成功地使用该技术生产出高质量的氧化铝、碳化硅、氮化硅陶瓷零件,氧化铝、PTC陶瓷薄片以及耐火材料等。

胶态原位成型技术主要包括:注射成型、直接凝固注模成型和注凝成型。现在分别予以介绍。

1、陶瓷注射成型技术

注射成型技术是陶瓷粉料与热塑性树脂等有机物混练后得到混合料,装入注射机于一定温度注入模具,迅速冷凝后脱模而制成坯体。该技术适合制备湿坯强度大,尺寸精度高,机械加工量少,坯体均一的产品,适于大规模生产。对形状复杂、厚度较薄产品的制备有着明显的优越性。但由于成型中加入的有机添加剂量大,脱模时间长,不适合大尺寸部件的成型。

陶瓷注射成型使用的有机载体包括粘接剂、增塑剂、润滑剂等。有机载体的选择应重点考虑:体系内的相容性;注射悬浮体的流变特性;脱模特性与生坯强度。通常有机载体与陶瓷粉体混练后的结合强度主要取决于热塑性树脂高聚物;脱脂特性亦可由耐热性好的高聚物调节;可塑剂和润滑剂可改善体系流动性及脱模性能;表面活性剂具有综合调节作用。

在熔体注射充模冷凝形成坯体的过程中,坯体内产生的应力有两种,即温度应力和成型应力。对异型、大尺寸坯体的注射参数和充模过程的研究表明,过高的注射压力和注射温度使坯体内产生较大的成型应力和温度应力,增大了坯体变形和开裂的危险性。

由于注射成型加入大量有机载体,烧结前必须将其排除,即进行脱脂。脱脂耗时较长,容易使坯体产生缺陷。因此,脱脂是注射成型工艺的关键。影响脱脂过程的因素主要有:气氛、压力和温度制度。惰性气氛可避免有机物的氧化分解。一定的气氛压力,可缩小有机物挥发及分解产生的有效体积,从而减少由于体积膨胀引起的坯体开裂。另外,脱脂速率也直接受温度影响。在坯体软化,内部尚未形成气孔通道的温度段150~300℃,升温速率必须严格控制。否则,坯体易发生变形、产生鼓泡及开裂等缺陷。

2、陶瓷的直接凝固注模成型技术

陶瓷直接凝固注模成型技术是在陶瓷粉料中加入反絮凝剂和分散剂,利用胶体颗粒的静电或位阻效应制备出高固相体积分数、分散均匀、流动性好的浆料,同时引入生物酶作为陶瓷浆料的催化剂。利用生物酶催化反应来控制陶瓷浆料的PH值和电解质浓度,使其在放电层排斥能最小时依靠范德华力而原位凝固。

该技术的优点是,浆料中只加入少量生物酶外,不用或只需微量有机添加剂。凝固的陶瓷坯体密度高而且均匀,有较高的强度,无须脱脂。陶瓷坯体在整个成型和烧结过程中,尺寸、形状变化微小,烧结密度高。而且,模具选择范围广,加工成本低。

在直接凝固注模成型过程中,陶瓷浆料的固相含量一般要达到50%以上,同时,浆料浓度不能太高。成型中,一般不加入有机表面活性剂,它会导致酶催化剂失效,也会改变陶瓷微粒表面的电荷状态和等电点位置。在选择好最佳微粒尺寸后,可采用造粒和过筛方法制备所需微粒尺寸的陶瓷粉体。

酶催化剂反应不仅改变浆料的PH值,而且随着反应的进行,浆料的离子强度也不断加强,使浆料的放电层电位减小,促使浆料凝固。但过高的离子强度会增加浆料中的电解质含量,对制品的烧结及力学性能有不利影响。所以,对酶催化反应应进行严格控制,主要是控制加入量。一般酶催化剂含量越高,凝固时间越短。不同的酶催化反应都有不同的最佳温度,低于或高于此温度,都会延长凝固时间。

3、陶瓷的注凝成型技术

陶瓷的注凝成型因溶剂的不同分为:水基凝胶注模成型和有机基凝胶注模成型,但它们的原理基本相同。现仅就水基凝胶注模成型予以介绍。

水基凝胶注模成型技术的核心是使用低浓度的有机单体水溶液,加入较高体积分数的陶瓷粉末且具有良好的流动性,在催化剂和引发剂的作用下,浇注后浆料中的有机单体交联聚合成三维网状结构,从而使浓悬浮体原位固化成型。然后脱模、干燥、烧除有机结合剂进行烧结,即获得所需的陶瓷部件。

该工艺技术的优点是,对粉体没有特殊要求,适合各类复杂形状陶瓷制品的生产,注模操作与凝胶定型过程完全分离,浆料凝胶胶化时间完全可控,湿凝胶坯体坚韧且有弹性,容易脱模,给生产带来便利。坯体定型靠有机单体原位聚合反应形成凝胶体,坯体各组分结构均匀、缺陷少、坯体密度大。因粉料中有机物含量低,坯体干燥脱水及有机物烧除简单,成型坯体内在质量的,成品率高。另外,干燥后坯体非常坚固,可以采用各类机械进行加工,从而真正实现陶瓷部件的净尺寸精密成型。

在水基凝胶注模成型中,通常选用丙烯酰胺作为有机单体,亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂,过硫酸铵水溶液作为引发剂,四甲基乙二胺作为催化剂,同时使用JA—281作为分散剂。

水基凝胶注模成型技术的关键是配制出高陶瓷粉体含量还具有良好流动性的浆料,分散剂对颗粒的稳定分散作用下仅与分散剂性质有关,还与其用量,使用条件有关。对复相陶瓷来说,影响悬浮体流变性的还有各相的胶体特性。为制备分散均匀的低粘度、高固相混合悬浮体,需对各相进行表面修饰改性,即调整各相的胶体特性,使悬浮体中的各固相均具有相似的胶体稳定性和近似的等电点。

引发剂、催化剂和温度条件对不同陶瓷浆料凝胶化有着不同的影响。有效、准确地控制浆料的凝胶化时间,是水基凝胶注模成型的重要一环。凝胶的形成是通过氢键机理,高分子骨架上的亲水基团与凝胶网中水分子强烈反应,从而把水分子固定。近年来,采用天然水溶性凝胶物质,如琼脂糖、明胶等的热熔胶特性,即加热时溶解,冷却时形成凝胶而产生固化,将其用于胶态成型,收到了良好的效果。

排胶是水基凝胶注模成型极为重要的环节,排胶速度过快会导致坯体开裂,形成在烧成后期难以消除的孔洞。排胶速度慢,则会影响生产效率。对于不同的有机结合剂,需对它的热分解温度、不同温度下的分解速度及完全烧除的最高温度进行认真观测、研究,才能制定出合理的烧除工艺制度。

40亿吨陶土的出路 白银市平川区陶瓷产业发展调查


“如果平川区有100条年生产能力达到300万平方米的墙地砖生产线,以当地丰富的陶土资源,完全可以开采使用700年以上。”广东佛山陶瓷学会专家李沃等人在对平川区陶土资源考察后,这样评价。

据调查,平川区境内蕴藏着丰富的粘土、长石、石英石等陶瓷资源,现已探明陶土储量超过26亿吨。但是,过去低水平、小规模的生产状态,却难以使如此巨大的资源优势转变为经济优势。“为40亿吨陶土找到出路,就是为平川区未来的发展找到新的出路!”平川区委书记陈其银的一席话,表明了陶瓷产业在平川区城市转型和可持续发展方面的重要作用。“目前,国内陶瓷产品需求量不断扩大,随着西部大开发,整个西部的经济实力在上升,陶瓷的使用量会大大提高,市场前景看好,假如平川区能抓住发展机遇,完全有可能成为名副其实的‘西部陶都’。”山东客商游国庆对平川区陶瓷产业的发展充满了信心。

措施:国退民进走出困境

平川区招商旅游局局长何丰功说:“我们这里不仅有储量丰富的陶土资源,还有质优价廉的煤炭和电力,这奠定了我们在资源方面的优势。此外,平川区距离兰州135公里、西宁300公里、银川290公里、西安500多公里,可以说,西北几个中心城市都处于平川陶瓷企业的销售半径之内。区位优势明显,比外来产品更具市场竞争力。”

尽管具有诸多得天独厚的优势,但由于体制等原因,前几年平川陶瓷产业一度陷入困境,上亿元资产闲置。资源优势无法转变为经济优势,是平川区曾经面临的一大难题。

对此,平川区积极招商引资,促进企业改制。同时,落实发展非公经济优惠政策,放宽非公经济准入条件,简化各种行政审批程序,成立企业权益保障办公室,千方百计为非公有制经济发展保驾护航,为非公经济人士进城落户、子女入学、就业等方面提供方便,重奖贡献突出的非公有制经济人士,以优惠的政策和良好的投资环境构筑非公经济发展高地。

一系列改革措施,吸引了各地客商,为平川区陶瓷产业的发展创造了契机。经过多方努力,白银新乐雅、白银华顺、贵州艺术腰线等一批规模大、工艺新、技术含量高的骨干陶瓷企业纷纷入驻平川经济开发区;盈耀陶瓷、陇烨陶瓷等一批传统企业得到进一步改造和提升。改革使全区陶瓷产业重新焕发出了无限生机和活力,资源和区位优势也得以逐步显现。目前,平川区陶瓷产业已发展为拥有墙地砖、卫生陶瓷、日用陶瓷、工艺陶瓷四大类,100多个品种的大产业,全区年生产卫生陶瓷50万件,墙地砖700万平方米,日用陶瓷1000万件,仿古陶瓷120万件,年产值达3亿余元。

问题:资金与人才仍是瓶颈

华顺陶瓷有限公司是平川区第二大墙地砖生产企业,销售范围辐射陕、甘、宁周边500公里左右的市场,年产值4000万元。该公司经理陈顺火说:“我们公司现在有三条生产线,目前已经投资近1亿元,我们再想扩大生产规模,贷款总是批不下来。”

由于在平川区各银行贷不到款,陈顺火不得不回到温州老家贷款5000万元,才使公司有足够的资金上马一条高档抛光砖生产线。对此,陈顺火感到十分担忧,他说:“目前,华南、华北和西南地区都已拥有相当规模的陶瓷产区,而在西北地区却仅有零星的墙地砖生产企业,几近空白,市场被外来产品所占据。由于企业缺乏资金,我们难以扩大生产规模,开发新产品,只能靠低端产品在市场上立足。”

资金断档不仅困扰着华顺一家,在平川区,所有的陶瓷生产企业都遇到过类似的问题。由于缺乏足够的发展资金,平川区现有陶瓷生产企业都以生产中低档墙地砖为主,且主要针对农村市场,这直接导致全区陶瓷产业长期处于低附加值状态。

除资金外,人才问题也困扰着一些企业。新乐雅陶瓷有限公司办公室主任杨晓云说:“由于平川区大环境、配套设施发展滞后,很难吸引外地高水平人才,导致企业在开发、研制新产品方面受到很大限制,难以做大做强。”

对此,平川区委书记陈其银认为,由于县级银行的贷款权限十分有限,金融支持几乎不可能解决全区陶瓷企业遇到的资金问题,这主要是现行金融体制导致的。要解决这个问题,一方面需要上级银行进一步放宽对于中小企业的贷款限制,另一方面需要尽快建立社会诚信体制,同时,加快对民间资本的开发速度。陈其银表示,区委、区政府目前正在吸引本地煤矿矿主在投资方面下工夫,由于发展前景广阔,已有不少矿主对投资陶瓷产业产生了兴趣,这应该能够缓解企业发展资金不足的问题。至于人才问题,平川区目前正积极改善配套设施,也制定了大量政策以方便外来人才就业及子女就学;此外,平川区也鼓励在景德镇、夹江、佛山等国内主要陶瓷生产基地务工的平川籍技工回乡创业。

出路:发展中培育多元产业“我第一次到平川,就好像看到了15年前的淄博。”去年,山东客商游国庆到平川区考察时说。如今,淄博已成为我国北方最重要的陶瓷产品生产、流通基地。游国庆的话既说明了平川区的发展现状,也说明了平川区的发展潜力。

由于对陶瓷产业发展充满信心,游国庆已在平川区陶瓷工业园内投资建设了一座占地203亩的“国泰陶瓷建材城”。目前,占地103亩的一期工程正在紧张施工中,工程建成后,可容纳400多商户入驻,建成星级酒店一座。全部工程完工后,可建成拥有仓储、物流、商业、科研、住宅等功能的陶瓷建材城。

“这个项目可以从根本上改善平川区陶瓷产业销售的问题,同时吸引四川、山东等地的客商前来经营,使本地企业在竞争中完成产业升级,进一步完善陶瓷产业链,充分发挥我们的资源和区位优势。”何丰功对在建的陶瓷建材城给予了高度评价。

游国庆说:“这个项目可以引导陶瓷产业向产、科、工、贸方向多元发展,使平川区成为甘肃、青海、宁夏、新疆4省区的陶瓷交易中心。进一步扩大陶土资源利用规模,大力开发陶瓷功能材料、结构材料和新型陶瓷制品,形成高附加值的产业链,完全可以使平川区成为名副其实的‘西部陶都’。”

英国发明一种制造陶瓷新技术


英国莱斯特大学的工程技术人员最近发明了一种制造陶瓷的新技术,它有可能因此节省大量的时间和成本,同时减少浪费。这种新方法抛弃了传统使用的试错的办法来制造陶瓷,而是采用一种新的计算机建模技术的制造工艺。

据报道,英国莱斯特大学的研究人员在工程系潘静哲(音译)教授领导下,集中在一个制造陶瓷过程中的烧成的关键步骤。潘教授解释说:“陶瓷是工业和建筑产品中的重要构成部分,也是我们的现代社会不可缺少的。然而,即使在这个精度技术的时代,制造先进陶瓷还只是一个试错的过程。”陶瓷生产首先是把粉末压缩成固体,然后在烧结过程中烧这个粉末块,藉此把粉末加热到相互粘附的温度。在这一阶段,材料基本上更密实,整体体积缩小而密度增加。陶瓷内在的脆性决定了后期制作方面变得非常困难,而且因为未能准确估计陶瓷部件的烧成最终尺寸,因此导致材料以及时间和金钱的浪费。潘教授的技术则可帮助减少烧结过程的错误。他说:“预测尺寸的变化是具有挑战性的,需要对有问题的材料的广泛数据。获取所需要的物理数据已经非常困难和昂贵。我们的方法是用计算机软件在不同陶瓷烧结过程中使用密度测量,可以预测尺寸变化,这种方法不依赖于任何一种陶瓷材料的物理性能,它只是使用从一个小的材料样本来推断该密度的数据,它可以适用于大量制造,适用于广泛的陶瓷制品”。

据悉在过去10年里潘教授一直在研究这一进程,他说现在陶瓷行业已意识到计算机和数学模型的巨大潜力,并从历史数据和更多的预测方法中得到好处,然而这种方法达到每天在工业中应用,之前还有一些挑战需要克服。

陶瓷釉料新技术工艺综述


欧洲是当今高档建筑卫生陶瓷产品生产最发达的地区,其中以意大利和西班牙为建筑卫生陶瓷工业的领头羊。欧洲的建筑卫生陶瓷工业在实现自动化与机械化的同时,在坯料与釉料制备方面颇具技术实力与开发能力。估计要领先其它国家20年~30年左右的距离。欧洲建筑卫生陶瓷业非常注重采用先进的釉料技术,拥有一大批著名的专业性很强的陶瓷釉料和陶瓷熔块、色料公司。诸如,人们所悉知的英国魏基伍德公司与道顿公司,德国的迪高沙与凯勒公司,意大利的海马与西斯特勒公司,西班牙亚卡迪和欧莱等专业化公司等现代陶瓷学包括了现代矿物学,物理学(如可塑机理,流体力学),化学(分子学、分子运动学),机械动力学,微观结构学与高温化学(热力学)等广泛的内容。它们是发展陶瓷的基础理论和技术指导。只有在基础研究领先才能保持陶瓷产品的时时新颖与丰富多样,其中尤以陶瓷釉料研究最引人注目。

欧洲国家使用的釉料产品类别与用途分类如下:1、铅釉和无铅釉;2、生料釉与熔块釉;3、一次烧成或二次烧成用釉;4、瓷砖,餐具,卫生陶瓷与电磁用釉;5、按施釉方法划分的侵釉,喷釉,浇釉;6、高温釉和低温釉;7、高膨胀釉和低膨胀釉;8、烧成气氛氧化焰,中性焰和还原焰;9、颜色釉与无色釉;10、透明釉与乳浊釉;11、光泽釉,无光釉,半无光釉或花纹釉;等等。以上分类强调了釉料的复杂本质及与其他因素相互间关系。诸如包括釉料的化学成分,配料成分,产品用途,成瓷后的化学物理特性。有的表明了其工艺方法及釉面的外观表象,以及将来建筑卫生陶瓷用釉料的发展指向。现择其概要简介如下:

1、铅釉与无铅釉。在英国生产与使用的铅釉配方中,铅的来源出自偏硅酸铅或硼硅酸铅熔块。在实际生产中典型的偏硅酸铅配方组成为:(塞格尔式)1.00氧化铅,0.10三氧化二铝,1.89二氧化硅,重量:氧化铅64%,氧化铝3%,二氧化硅33%。可使釉产生最低溶解度。如果增加碱性氧化物和氧化硼的含量,可导致熔块中铅溶解度的增加。在荷兰等国并无铅溶解度的限制规定,他们使用低熔融或高溶解的硅酸铅及硼酸铅熔块釉。铅釉与无铅釉的差别牵涉到产品的质量问题。不过在高于1150度时,铅均明显挥发。而高于此温度界限时,则通常不再使用铅釉。在英国无铅釉指氧化铅含量少于1%的重量的种类。随着环境保护要求越发严格,近年来欧洲建陶工业已经逐步转向统统使用无铅釉料、无铅熔剂与无铅色料。锶釉在取代铅釉方面表现出不俗的效果。除了烧成范围宽,低烧成温度和可形成光泽釉表面外,还具有良好的耐磨性能。因此锶釉成为一种很好的无铅釉。当它与釉下色剂一起使用时,几乎看不到对色料的不利影响。但在与铬锡粉红共用时,釉内必须添加一定的氧化钙,以稳定色调质量。

2、生料釉与熔块釉。由于欧洲陶瓷生料釉组成内不使用熔块,所以它们仅限于最高烧成温度大于1150度时使用。通常可用做生产硬质瓷器,玻化卫生瓷,炻器,电磁及各种低膨胀坯体的施釉。生料釉内含有矿物溶剂,如长石或霞石正长岩,外加黏土、石英、碳酸钙、白云石、氧化锌和硅酸锆作为常用原料。低膨胀生料釉还使用透锂长石作为熔剂。生料釉不会有任何形式的玻璃相,在烧成时必须经过足够时间将气体从原料组分内排出,釉熔融后可获得光滑而无气泡的釉面。因此,生料釉烧成时间要比熔块釉长。在烧成温度低于1150度时,则宜采用熔块釉料。另外在采用低温快烧工艺时,需要釉内熔块含量相宜增加。

3、一次烧成釉与二次烧成釉。欧洲陶瓷企业认为,对于施釉产品来讲,一次烧成比二次烧成节能好且更经济,大幅度降低了产品成本,并有利于环境保护。一次烧成非常有利于高附加值的产品,如大件卫生洁具,或大型绝缘子。但二次烧成的主要优点是可以拣选并剔除某些有缺陷的半成品,也能生产出高质量与低成本的产品。在一次烧成工艺中,釉与坯体同时成熟,坯与釉的中间层的形成常常能够增加产品的强度。坯体的完全玻化亦很明显。在一次烧成工艺时,釉料内常含有黏结剂,既可控制水分自釉浆蒸发的速度,又控制了水分进入多孔坯的运动。釉料黏结剂起到增加干燥釉面硬度的作用。

4、颜色釉与无色釉。建筑卫生陶瓷产品一般采用颜色釉进行装饰,从而使其在满足使用时也带有可资欣赏的美感,提高了产品的附加值。而无色釉的应用仅于很小的产品范围(如特殊用途瓷砖产品)。目前欧洲的建筑卫生陶瓷产品,其颜色釉均采用金属氧化物颜料制备。过渡金属的无机化合物如钒、铬、锰、铁、钴、镍和铜都是常用颜料。颜色釉的效果取决于基釉的化学组成,色料添加量,施釉厚度与均匀性,烧成时窑炉气氛。如氧化铁引入的形态通常是红色三价氧化铁,由坯体融入釉内可产生微妙的装饰效果。铁在氧化焰气氛时在陶瓷釉中能产生淡黄色,蜂蜜色,与棕色。在还原焰气氛时可以形成淡蓝灰色,绿色,蓝色或黑色;黑色氧化钴是釉料中最强烈的着色剂,当含量低于1%时,能形成鲜艳的蓝色。钴在玻璃釉基质中容易熔融并加入瓷釉结构中;氧化铬能使某些釉呈现绿色,而在其他成分的釉中可以形成红色,黄色,粉红色,或棕色;氧化镍在釉中有很宽的成色范围,可以形成棕色、绿色、深蓝色釉。当釉中含有碳酸钡时,它会形成粉红色、紫红色;二氧化锰在颜色釉中能形成黑色,但也能形成红色、粉红色与棕色;有时要取决于釉组成的碱性,含锰的高碱釉经过高温烧成后会产生淡蓝色;氧化铜配制的色釉,在氧化焰时呈现绿色,但在还原焰时则呈现红色;五氧化二钒可产生棕色或黄色,但在釉中即使用量增加也只是呈现中强度黄色。钒与锆可以制成钒锆黄,钒锆蓝等成色稳定的色釉;此外,硫化镉与硒色料可制成黄、橙黄与红釉。

5、透明釉与乳浊釉。建筑卫生陶瓷普遍使用乳浊釉料,由于透明釉缺乏遮盖力,难以掩盖不洁的砖面,而环保工作又要求尽量采用低质原料制坯,因此透明釉使用范围变的更加窄了。欧洲陶瓷企业使用过的釉料乳浊剂经历了氧化锡、氧化锌、二氧化钛、磷酸盐,直到硅酸锆等过程。但氧化锡作为乳浊剂,已系成本过高,使用量越来越少。在一次大战时期,美国最先引用锆英石作为釉料乳浊剂,后来英国开始使用锆英石取代氧化锡,降低了瓷砖装饰用釉料产品成本。不过如在常规釉料内加入5%的氧化锡,可产生白里泛青的釉调;氧化锌广泛应用于锆英石釉内,可以提高白度与乳浊度。在高温卫生洁具产品釉中氧化锌具有强溶剂作用,能显著降低釉的黏度,因此目前仍有部分使用,以后也难以完全排除;将氧化钛加入釉中时,可以制成高档的白乳浊釉,已被证实是可行的配方方式。磷化合物在釉中的作用有:一,用做乳浊剂使釉不透明;二,增加釉对光的折射率,增加釉料的光泽。磷酸钙,骨灰,磷灰石均可酌情适量配入釉料内,使釉形成良好的乳浊与光亮效果。此外锂灰石,透辉石等锂化物也是很好的乳浊釉原料。

6、光泽釉,半无光釉,无光釉与碎纹釉。各种釉料对于光线吸收不同,而区别为光泽釉、半无光釉、无光釉及碎纹釉品种。上述釉料均呈色丰富,釉色种类很多,仅就瓷砖釉料的发展趋势将逐渐转向半无光、无光釉系列。无光釉用成色元素不多,但釉色很丰富,已经形成高岭质无光釉、碱性无光釉、二氧化硅质无光釉种类。其中,又以钡无光釉、锌无光釉、镁无光釉为其主要代表。此外还有结晶型无光釉、锂辉石析晶型无光釉、难溶性无光釉等类型。碎纹釉是釉面生成网状龟裂纹,适宜于瓷砖装饰,最早起源于我国的碎瓷产品。后来西方国家将其用于瓷砖装饰,收到格外美的效果。由于坯釉的膨胀系数不同而发生龟裂现象,碎纹釉的配制方法有五种:如采用两种具有不同收缩率的釉,将有高收缩率的釉料施于普通釉上,烧成后上层釉龟裂可以透见下层釉;增加釉的可溶性使釉的收缩增加,如增加长石与硼酸的量;增加釉的收缩率,减少坯的收缩率;使产品急冷工艺也可生成碎纹釉;有的釉在经年放置后也能形成碎纹釉。如法国采用在普通釉料中增加二氧化硅,矾土或碱类的方法,制成碎纹釉品种。有的采用多次烧成方法以形成不同的碎纹与颜色效果。

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