發(fā)泡陶瓷及其加工方式介紹

文平　陶洪亮

摘 要：本文簡要總結(jié)了發(fā)泡陶瓷的生產(chǎn)工藝及板材加工方式，其板材加工可分為三種方式，分別為帶鋸切割加工、刮刀磨削加工、磨銑加工，并比較、歸納了各加工方式的技術(shù)特點及在實際應(yīng)用中的優(yōu)勢和缺點。

關(guān)鍵詞：發(fā)泡陶瓷;生產(chǎn)工藝;加工方式

1 引 言

隨著生活水平的提高，現(xiàn)代社會不但對建筑材料的保溫性能提出了越來越高的要求，而且還要求材料具有其它特殊功能，如耐火、隔音及裝飾效果等。高溫發(fā)泡陶瓷具有滿足以上各項要求的優(yōu)點，具有廣泛的應(yīng)用前景。而將其設(shè)計為理想的外觀形狀，并加以各種色澤裝飾又不失為家庭居室裝潢的好材料。

發(fā)泡陶瓷是以陶土尾礦、陶瓷碎片、河（湖）道淤泥、摻加料等作為主要原料，經(jīng)1100℃左右的高溫焙燒，自燃熔融發(fā)泡形成高氣孔率的均勻閉孔陶瓷材料。在材料組分中，適量引入高溫發(fā)泡劑，并在材料的軟化熔融溫度范圍內(nèi)燒成，高溫下主原料與發(fā)泡劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成大量揮發(fā)性氣體。由于材料熔體的高黏度性質(zhì)，氣體的揮發(fā)引起材料整體膨脹，隨著燒結(jié)溫度的降低，熔體中氣體揮發(fā)后的氣孔保存下來，材料內(nèi)部呈現(xiàn)密集的閉氣孔，最終獲得多孔、輕質(zhì)的材料結(jié)構(gòu)。

1.1 發(fā)泡陶瓷基本參數(shù)

密度：250 ～ 280 kg/m3;

導(dǎo)熱系數(shù)：0.08 ～ 0.1 W/（m·K）。

1.2 發(fā)泡陶瓷主要性能優(yōu)點

（1）各組分材料均為無機(jī)材料，耐高溫，不燃、防火;

（2）耐久性好，不易老化;

（3）與飾面磚粘接牢固，外貼飾面磚安全、可靠;

（4）熱脹冷縮不開裂、不變形、不收縮，雙面粉刷無機(jī)界面劑后與水泥砂漿拉伸粘接強(qiáng)度可達(dá)到0.2 MPa以上，施工工序少，系統(tǒng)抗裂、防滲，質(zhì)量通病少;

（5）質(zhì)量輕，隔熱、隔音性能突出，既可降低建筑物建造成本，又可增加建筑物面積利用率。

1.3 發(fā)泡陶瓷主要應(yīng)用領(lǐng)域、場所

（1）適用于建筑物外墻保溫、防火隔離帶、建筑自保溫冷熱橋處理等;

（2）釉面裝飾保溫一體板、微晶裝飾保溫一體板等裝飾性功能材料。

發(fā)泡陶瓷不但具有以上優(yōu)異的物理性能和廣闊的應(yīng)用前景，而且其制造過程能夠消耗大量各類工業(yè)固廢料及尾礦，本身就是一種環(huán)保材料。因此，經(jīng)過短短幾年的技術(shù)開發(fā)和市場培育，在2018年得到行業(yè)及跨界行業(yè)的高度關(guān)注與追捧，2018年被稱為泡沫陶瓷元年。

最新調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，目前我國已建成發(fā)泡陶瓷生產(chǎn)線43條，其中投產(chǎn)29條，未投產(chǎn)14條，規(guī)劃籌建54條，年產(chǎn)量約150萬立方米，產(chǎn)值約22.5億元，主要分布在廣西、廣東、福建、江西、浙江、江蘇、河南、山東、河北、甘肅、山西、內(nèi)蒙古、遼寧等省份。

2 發(fā)泡陶瓷基本生產(chǎn)工藝

目前發(fā)泡陶瓷有以下兩種生產(chǎn)工藝：

工藝1：配料（工業(yè)固廢+添加材料） → 球磨 → 篩分 → 噴霧干燥 → 儲存 → 干鋪 → 干燥 → 燒成 → 揀選 → 深加工（切割） → 干燥 → 檢查包裝入庫

工藝2：配料（工業(yè)固廢+添加材料） → 干法球磨（破碎） → 制粒 → 儲存 → 干鋪 → 干燥 → 燒成 → 揀選 → 深加工（切割） → 干燥 → 檢查包裝入庫

燒成方面，現(xiàn)階段有輥道窯與隧道窯兩種工藝，究竟哪種方式是最合適的，需要市場驗證。

3 發(fā)泡陶瓷加工工藝

發(fā)泡陶瓷燒成之后，需要深加工成需要的尺寸、形狀之后才能滿足應(yīng)用。目前泡沫陶瓷的端面加工主要采取圓鋸片切割結(jié)合定型輪成型的加工方式。而平面加工有兩種加工原理三種加工方式：加工原理分為切割和磨銑兩種加工原理，加工方式分為帶鋸切割、滾刀磨削、磨盤磨銑三種加工方式。

3.1 帶鋸切割加工

以環(huán)狀無端的帶鋸條為鋸具，繞在兩個鋸輪上作單向連續(xù)的直線運動來鋸切板材。主要由床身、鋸輪、上鋸輪升降和俯仰裝置、帶鋸條張緊裝置、鋸條導(dǎo)向裝置、工作臺、導(dǎo)向板等組成。

發(fā)泡陶瓷板全線自動加工流程：存板 → 自動上板 → 帶鋸切面 → 刮面破碎 → 翻面 → 帶鋸切底 → 刮底破碎 → 縱切長邊 → 橫切短邊 → 定型 → 下板

主要生產(chǎn)參數(shù)與優(yōu)缺點：

（1）加工過程中磨具成本約6元/立方米;

（2）加工效率低，加工速度只能達(dá)到2 m/min;

（3）需頻繁更換帶鋸（每天1 ～ 2次），勞動強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低;

（4）生產(chǎn)過程中破損、缺陷導(dǎo)致的報廢、降級較多;

（5）加工過程中去除量大，材料利用率低;

（6）平整度誤差達(dá)到2 mm，相對較大。

3.2 刮平磨削加工

刮平磨削加工方式借鑒了陶瓷拋光磚刮平定厚的原理與成熟經(jīng)驗。一條刮平磨削生產(chǎn)線一般配制6 ～ 8把滾刀，由粗到細(xì)梯次磨削獲得平整的表面效果。

發(fā)泡陶瓷板全線自動加工流程：存板 → 自動上板 → 刮刀刮面 → 翻面 → 刮刀刮底 → 縱切長邊 → 橫切短邊 → 開公母槽 → 下板

主要生產(chǎn)參數(shù)與優(yōu)缺點：

（1）加工過程中磨具成本3 ～ 5元/立方米;

（2）加工線速可達(dá)5.5 ～ 7 m/min;

（3）單把刀最大加工深度達(dá)8 mm;

（4）刀具可加工15000 ～ 25000張板，不需頻繁更換刀具;

（5）加工過程中去除量相對較少;

（6）平整度誤差1 mm以內(nèi);

（7）生產(chǎn)過程中破損率、缺陷率很低;

（8）滾刀易被仿形，影響加工效果。

3.3 磨銑加工

磨銑加工方式借鑒了人造石板材粗磨定厚的原理與成熟經(jīng)驗。該加工方式目前還處于試驗階段。這種加工種方式適用于舊線改造、磚面變形大等對線速要求不高的生產(chǎn)線。也可與滾刀搭配使用，取長補(bǔ)短。

發(fā)泡陶瓷板全線自動加工流程：存板 → 自動上板 → 銑磨磨面 → 翻面 → 銑磨磨底 → 縱切長邊 → 橫切短邊 → 開公母槽 → 下板

主要生產(chǎn)參數(shù)與優(yōu)缺點：

（1）適于加工1.4 m寬以下板材;

（2）加工效率不高，加工速度只能達(dá)到4 m/min;

（3）單個銑盤最大加工深度達(dá)15 mm;

（4）生產(chǎn)過程中破損率、缺陷率較高;

截止目前，以上三種切磨方式在泡沫陶瓷加工應(yīng)用的時間都不長，孰優(yōu)孰劣需要通過實踐與時間的驗證。

4 結(jié) 語

隨著我國建筑節(jié)能和裝配式建筑的發(fā)展，以及國家新型城鎮(zhèn)化建設(shè)的不斷深入，在國家政策積極引導(dǎo)下，作為新型綠色墻體的發(fā)泡陶瓷產(chǎn)品在建筑方面的應(yīng)用將更加廣泛，預(yù)計遠(yuǎn)景市場規(guī)模約在2萬億元。到2022年，在保溫市場發(fā)泡陶瓷份額可達(dá)10%，在裝配式隔墻領(lǐng)域占比將達(dá)到20%。發(fā)泡陶瓷產(chǎn)業(yè)正處于快速發(fā)展的初期階段，具有非常好的發(fā)展前景。