1. 锂瓷石的工艺性能
本试验选用盛产于江西的优质锂瓷石。它是一种以绢云母和石英为主,并含有少量高岭石、长石和方解石的岩石矿状物。由于原矿呈块状,且不易研磨,直接用来配料无疑需延长研磨时间,因而本实验选用经过雷蒙磨机粉碎的优级中温粉状锂瓷石,其细度过120目筛。通过对该锂瓷石测试和分析,其性能如下:化学成分中Na2O、K2O2量较高,二者可达6.0%,含Li2O约为1.7%左右,含P2O5为1.9%左右,而且SiO2、Al2O3的含量适中,因而本身成瓷温度比较低,在1210℃以下即具有良好的瓷化特征;烧后白度高,最高可达82%,并且烧失量较小,为3.9%左右;其中含大量绢云母矿物,故具有较好的可塑性,其可塑指标超过2.89,属中等偏上的塑性。
2. 应用试验内容
2·1 坯用原料和化学成分
由于锂瓷石在较低的温度下即具有良好的瓷化特征,在坯料中可做主助熔剂,能部分或全部代替长石。选用的坯料及化学成分见表1。
坯用原料化学成分(%) 表1
|
原料名称 |
产地 |
I.L |
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2o3 |
CaO |
MgO |
K2O |
Na2O |
Li2O |
P2O3 |
|
锂瓷石 |
江西 |
3.09 |
67.50 |
19.68 |
0.03 |
0.38 |
0.13 |
3.46 |
2.32 |
1.76 |
1.90 |
|
大同土 |
山西 |
12.87 |
48.46 |
36.37 |
0.34 |
0.46 |
0.25 |
- |
- |
- |
- |
|
龙岩土 |
福建 |
5.07 |
77.50 |
15.66 |
0.14 |
0.64 |
0.23 |
- |
- |
- |
- |
|
煤矸石 |
新汶 |
14.28 |
47.37 |
36.67 |
0.38 |
0.42 |
0.49 |
- |
- |
- |
- |
|
石英 |
临沂 |
0.19 |
99.0 |
0.10 |
0.05 |
- |
0.11 |
- |
- |
- |
- |
|
长石 |
五莲 |
0.37 |
66.28 |
18.26 |
0.08 |
0.04 |
- |
11.91 |
2.40 |
- |
- |
2·2 坯料配方确定
试验采用正交实验法确定坯料配方。以锂瓷石中的绢云母成分、大同土、新汶煤矸石、原矿龙岩土等粘土类原料为基础,以锂瓷石(其中含助熔成分Na2O、K2O、Li2O、P2O5)、部分长石、少量熟滑石等做为复合助溶剂成分。采用同时考虑多因素、多水平的正交试验法(3)。经过一系列试验,最后选择PL-11号配方为最佳坯料配方。PL-11号坯料配方的化学成分见表2,其坯式如下:
坯料PL-11号配方的化学成分(%) 表2
|
名称 |
I.L |
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2o3 |
CaO |
MgO |
K2O |
Na2O |
Li2O |
P2O3 |
|
组成 |
8.35 |
63.89 |
24.63 |
0.21 |
0.52 |
0.26 |
0.63 |
0.42 |
0.32 |
0.34 |
2·3 釉料配方确定
为使坯釉结合良好,在釉料中引入部分锂瓷石作为玻化助溶剂,同时为提高釉面质量,在配方中还引入其它助溶剂、乳浊剂等,例如长石、熟滑石、氧化锌、合成骨料、硅酸锆等等。另外,因锂瓷石本身含少量P2O5成分,具有乳浊效果,比其它釉浆,白度稍高。
2·3·1 釉料配方设计
釉料配方组成见表3。
釉料配方组成(%) 表3
|
原料 |
锂瓷石 |
石英 |
方解石 |
熟滑石 |
熟ZnO |
苏州土 |
合成骨料 |
长石 |
ZrSiO4 |
|
组成 |
35-50 |
12-22 |
8-14 |
2-5 |
2-5 |
4-6 |
2-5 |
15-20 |
2-6 |
注:ZrSiO4、ZnO等原料均为工业纯化工原料
2·3·2 釉料中各种原料的名称和化学组成
釉用原料和化学组成见表4。
表4 釉用原料化学成分(%)
|
原料名称 |
产地 |
I.L |
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2o3 |
CaO |
MgO |
K2O |
Na2O |
Li2O |
P2O3 |
|
锂瓷石 |
江西 |
3.09 |
67.50 |
19.68 |
0.03 |
0.38 |
0.13 |
3.46 |
2.32 |
1.76 |
1.90 |
|
熟滑石 |
栖霞 |
0.89 |
64.69 |
0.46 |
0.14 |
1.32 |
31.91 |
- |
- |
- |
- |
|
长石 |
新泰 |
0.68 |
65.33 |
19.66 |
0.02 |
0.06 |
0.04 |
3.31 |
10.80 |
- |
- |
|
石英 |
临沂 |
0.19 |
99.00 |
0.10 |
0.05 |
- |
0.11 |
- |
- |
- |
- |
|
方解石 |
苍山 |
42.47 |
1.15 |
0.41 |
0.03 |
54.85 |
- |
- |
- |
- |
- |
|
苏州土 |
苏州 |
14.78 |
46.69 |
36.17 |
0.41 |
0.49 |
0.63 |
- |
- |
- |
- |
|
合成骨灰 |
临沂 |
0.24 |
- |
- |
- |
54.80 |
1.50 |
0.10 |
0.50 |
- |
41.60 |
2·4 主要工艺参数
配料时严格按配方要求准确称料,混料研磨,料:球石:水=1:1.80:0.8,球磨时间大约为18h。
细度要求:坯料细度要求万孔筛筛余为0.08-0.12%;釉料细度要求万孔筛筛余为0.01-0.02%。
坯体成形方法:滚压成形、注浆成形
施釉方法:浸釉法施釉;比重控制为1.37-1.40g/cm3。
烧成方法:采用节能高温辊道窑一次快速烧成工艺;烧成温度范围1290-1300℃,烧成气氛为氧化气氛;烧成周期为5-6h。
2·5 试验结果
用该锂瓷石研制出的新型白瓷瓷质细腻、透光度好、白度较高,且烧成范围宽,产品不易变形,是一种比较理想的高档陶瓷原料。产品经抽样检测,其主要性能指标见表5。
3. 结论与讨论
3·1 通过试验研究证实:用锂瓷石代替普通长石,生产出的日用细瓷热稳定性好(破坏性试验可达240 20℃水中3次不裂),能降低高温快烧产品的炸裂缺陷,同时还能保证产品的其它性能不降低。
3·2 锂瓷石的加入量要合适。虽然随着锂瓷石加入量的增加可改善产品的透光度和色调,但当其引入量超过26%时,在高温烧阶段瓷体的液相量急增,会使产品的变形率提高。
3· 3 本试验只初步研究了锂瓷石在高温一次快烧日用细瓷方面的应用,至于在其它瓷种(例如骨质瓷)以及各种釉料(包括熔块釉)方面的应用研究,还有待于继续进行。
3·4 本试验只研究中温粉状锂瓷石的工艺性能,对于高温系列、低温系列的块、粉状原料的工艺性能及其应用,需要继续研究和探讨。
3·5 锂瓷石是一种性能优良的陶瓷原料,铁、钛杂质比较低,熔化性能好,烧后白度高,本身可塑性较好,并能拓宽产品的烧成范围,值得在陶瓷生产企业推广应用。 信息来源:中国陶瓷信息资源网
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