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鹰牌陶瓷 | 《鹰视界》（原《鹰之声》第118期）

建筑陶瓷基础知识讲堂之二：瓷质砖用原料

一、 熔剂原料

目前，瓷质砖一般采用辊道窑一次快速烧成技术，为降低烧成费用，烧成温度一般控制在1200⁰C左右，烧成周期为40~60分钟。为实现低温快烧，获得性能优良的瓷质砖制品，必须合理地配合使用熔剂。瓷质砖常用的熔剂有钾长石、钠长石、伟晶岩、锂辉石、滑石、透辉石、珍珠岩和霞石正长岩等。下面重点介绍近年来在资质砖中广泛使用的各种熔剂的工艺性能，以及这些熔剂混合使用的特点。

（一） 钾长石和钠长石

钾长石和钠长石是两种最常用的熔剂，在瓷质砖生产中被广泛使用。两者既可单独使用，也可混合使用。

钾长石

（二） 伟晶岩

伟晶岩又称伟晶花岗岩，其矿物主要成分为石英、长石和云母，它是花岗岩残余岩浆在挥发性物质的作用下逐渐冷凝结晶形成的。其中石英成分波动较大，适用于瓷质砖生产的伟晶岩中石英含量不能太高，一般石英含量为25%~30%，长石含量为60%~70%，其余杂质较少。

（三） 霞石正长岩

霞石正长岩的矿物主要是长石类和霞石（Na，K）ALSiO₄的固溶体。氧化钾和氧化钠的含量为14%~19%，氧化铝的含量高于长石（一般为23%左右）。它在1060⁰C左右开始熔化，随着含碱量不同，在1150~1200⁰C范围内完全熔融。它几乎不含游离石英，在高温下能溶解石英，故其熔融后的黏度较高。再者，霞石正长岩中AL₂O₃的含量比正长石高，故有利于提高制品的机械强度，使坯体烧成时不易坍塌变形。

（四） 瓷石

瓷石是以绢云母和石英或以长石和石英为主的用作陶瓷原料的长英质酸性岩或其他浅成岩石，具有单独成瓷的基本组分和生产工艺条件，其主要矿物成分为石英、长石、绢云母等，不是单矿物岩石，而是多矿物的集合体。瓷石大多数是酸性浅成岩或超浅成火成岩，如成霏细岩、细晶岩、石英斑岩、花岗岩等经过热液蚀变作用的产物，常常发生绢云母化而形成瓷石矿床，少数是由火山岩蚀变和风化而成。未发生蚀变的原岩，有是也可作为瓷石使用。其外观常为青白、灰白、黄白、淡绿等色，致密或易碎，呈块状；有的呈玻璃光泽，有的呈土状光泽，断口常呈贝壳状，无明显解理；硬度为4~7，密度为2.56~2.6 g/cm³。一般需要粉碎后才能使用，含铁钛低，易风化。

（五） 瓷砂

瓷砂实际上是风化了的瓷石、长石或伟晶岩。其性能与上述各种原料相同，但经风化后更易球磨。山东的淄博地区大量使用瓷砂，广东的佛山等地区广泛使用低温砂作为瓷质砖的主要原料。广东的低温砂、石与山东的相比，最突出的优点是含铁量低、白度好。不少山东地区的瓷石，从化学组成看很好，但是高温烧出来的产品白度却不理想。

（六） 锂辉石和其他含锂矿物

陶瓷行业中常用的含锂矿物主要有锂辉石、锂云母和透锂长石。锂辉石是重要的含锂矿物。锂辉石化学式为Li₂O.AL₂O₃.4SiO₂，其中SiO₂含量为64.5%，AL₂O₃含量为27.4%，Li₂O含量为8.1%（Li₂O含量常在8%左右波动），熔点为1423⁰C。锂辉石产于伟晶花岗岩中，常与石榴子石、电气石、石英、长石等共生，常因变质作用而成为钠长石、云母和石英等。

（七） 透辉石和透闪石

透辉石和透闪石作为熔剂在瓷质砖生产中应用不多，主要原因是用它们制作的瓷质砖坯料烧成温度范围较窄，制品容易在高温下变形，这儿乎是所有同时含钙镁硅酸盐矿物原料所共有的窑业特点。

（八） 滑石

滑石在瓷质砖生产中也是一种很好的熔剂，或者说是性能优良的矿化剂。在瓷质砖坯料中加入少量滑石，可降低烧成温度，在较低的温度下形成液相，加速莫来石晶体的形成，同时扩大烧成温度范围，提高瓷质砖的白度、机械强度和热稳定性。滑石与正长石之间也存在最低耐火度。在生产中最好使用预烧过的滑石，因为滑石是片状结构，在成型时极易定向排列，造成坯体因收缩不一致而开裂。预烧温度依滑石产地不同在1200~1350⁰C间选择。

佛山石湾鹰牌陶瓷有限公司和杭州的诺贝尔陶瓷公司，采用镁质（滑石）瓷工艺技术，在配方中大量使用烧滑石生产超白抛光砖，取得了理想的效果。

目前，在华东和广东地区有不少厂家使用江西广丰出产的黑滑石泥，该原料白度高，可塑性好，又含有一定量的滑石，是一种理想的瓷质砖原料。

（九） 复合熔剂

在实际生产中，除了应用钾长石、钠长石复合熔剂外，还经常应用其他复合熔剂。复合熔剂的助熔作用比单一熔剂强。采用烧结温度范围较宽的珍珠岩与霞石正长岩、滑石、废玻璃等混合作用，可以克服这些单一熔剂烧结温度范围较窄的缺点，并可减少熔剂原料的总量。研究结果见下表。

几种熔剂的高温熔融特征

名称	加入量(wt%)
霞石正长岩原矿	100	——	——	——	——	——	——	——	——	——	——
霞石正长岩精矿	——	100	——	——	——	95	47.5	30	——	——	——
珍珠岩	——	——	100	——	——	——	47.5	65	95	98	95
滑石	——	——	——	100	——	5	5	5	5	——	——
长石	——	——	——	——	100	——	——	——	——	——	——
窗玻璃	——	——	——	——	——	——	——	——	——	2	4
软化温度（⁰C）	1160	1220	1150	1360	1300	1240	1200	1160	1160	1140	1120
烧结温度（⁰C）	1270	1290	1360	1420	1415	1280	1275	1285	1375	1375	1370
流动温度（⁰C）	1320	1305	1470	1450	1490	1300	1310	1360	1440	1440	1410
熔融范围（⁰C）	160	85	320	90	190	60	110	200	280	300	290

上面简要介绍了了瓷质砖中常用的熔剂，在生产实际中应根据各地的资源情况，充分利用当地资源，合理选择和搭配熔剂。

二、 其他原料

(一) 黏土

黏土是生产墙地砖的重要原料，它对坯体的白度、强度都有决定性影响。广东省的黑泥资源得天独厚，结合强度高，生产的瓷质砖、抛光砖白度优于其他地区的产品。其他省份的抛光砖生产厂家一般都要使用广东黑泥才能生产出高档产品。目前，上海、江浙、法库、高安、河北、山东和四川等省市的抛光砖生产厂家都使用广东的黑泥，。广东黑泥的化学组成见下表。

广东黑泥的化学组成(wt%)

产地	SiO₂	AL₂O₃	Fe₂O₃	CaO	MgO	K₂O	Na₂O	烧失量
台山黑泥	45.36	34.69	1.31	0.27	0.26	1.09	1.03	14.19
狮岭黑泥	52.71	27.69	1.81	0.46	0.91	1.99	1.60	12.59
番禺黑泥	55.15	27.62	2.30	0.58	0.14	0.92	0.87	11.62
中山黑泥	53.03	29.06	1.86	0.80	0.35	0.84	1.01	13.00
混合泥	49.96	33.27	0.52	1.05	0.42	5.48	0.51	9.05

目前，广东省黑泥由于过度开采，质量已比早期的黑泥相差很多。不少厂家已开始使用混合泥、灰泥、咖啡泥等黏土，但它们的白度和黏结性能已不如从前的黑泥。

不同地区都有各自的原料特点，一般都是使用一部分广东黑泥，再加一些本地区的黏土类原料，这也是广东陶瓷品质高的原因。

(二) 瓷土

根据研究，瓷土是瓷石风化后的产物，是一种适合于制造瓷器的伊利石质或绢云母质黏土。它与高岭土的区别是富含云母类矿物，石英、长石等碎屑矿物的含量也较高，在化学成分上往往SiO₂含量偏高，一般大于70%AL₂O₃含量较低，为16%~24% K₂O和Na₂O含量较高，为2%~8%。瓷石和瓷土在地质产状上常密切共生，即表部为瓷土，往深部随着风化程度的降低就过渡为瓷石。

工程车把瓷沙、黑泥、白泥、石粉和高铝沙等送往原料车间

（三）伊利石黏土

伊利石是一促含钾铝硅酸盐云母族黏土矿物，最早发现于美国伊利岛，由格姆勃朗勃拉德等人于1937年提出并命名为伊利石（Illite）。伊利石又称“水白云母”，其化学式这K_<1AL₂[(AL，Si)Si₃O₁₀]（OH）₂.nH₂O，属于单斜晶系，常呈鳞片状，粒径一般小于4μm，晶格中含有不等量的Fe³⁺、Mg²⁺、Ca²⁺等阳离子，其成分有一定变化范围。伊利石的集合体一般呈黄绿色、灰绿色、灰黄色、灰白色、灰黑色等，多数硬度低，具有不膨胀性。

伊利石中较高的铝含量能提高制品强度，较高的钾含量可降低烧成温度，而与伊利石共生的绢云母可以提高生坯的强度。马赛克、电瓷制品、瓷质砖、釉面砖等原料中加入伊利石后，可以降低烧成温度和产品成本，这是伊利石用于陶瓷工业的一大优点。因此，伊利石是生产抛光砖，特别是聚晶微粉砖的理想材料。

总结：陶瓷砖的配方大同小异，主要由瓷土、黏土、溶剂材料组成。根据产品工艺变化而变化，主要参考配方中的硅铝含量确定坯体膨胀系数，钾钠构成影响烧成周期及烧成温度，还需考虑同底面料、与釉料、同微晶复合材料的匹配等等因素，经过原材料选矿、采购、化学分析、构成配方、工艺小试、中试、生产线调试等过程才能根据实际状况确定大生产的稳定的配方。

下一期的建筑陶瓷基础知识讲堂预告：陶瓷原材料加工

栏目主持：研发中心技术经理陈国海

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