淺談陶瓷原料中煅燒料的疑難解答

問：陶瓷原料中有哪些煅燒料，他們的煅燒目的是什么？合適的煅燒溫度是多少？如何使用煅燒料？

答：陶瓷原料中的煅燒料其實(shí)挺廣泛，他們的煅燒目的，煅燒工藝、煅燒方法以及煅燒料的使用方法都各不盡相同，下面逐一分析之。

煅燒料按用途可分為坯用煅燒料和釉用煅燒料，按組成可分為單一物質(zhì)煅燒料和配方組分煅燒料，按煅燒效果可以分為燒失煅燒料、晶型轉(zhuǎn)變煅燒料、晶體轉(zhuǎn)變煅燒料、燒結(jié)煅燒料和熔燒玻璃料（熔塊）。

單一物質(zhì)坯用煅燒料有燒煤矸石、燒滑石、燒鋰云母、燒白云母、燒石英、燒氧化鋁、燒高嶺土、燒珍珠巖、燒蛭石、配方煅燒料等等。

燒滑石，滑石煅燒目的有三個(gè)：一是脫水脫碳，二是改變層狀結(jié)構(gòu)，三是晶體轉(zhuǎn)變?；谋簾枰?jīng)過滑石（2個(gè)水）——偏滑石（1個(gè)水）——硅酸鎂（0水）——頑火輝石晶相轉(zhuǎn)變過程，700～1000℃之間煅燒，滑石會(huì)生成不穩(wěn)定的偏滑石或硅酸鎂，雖然破壞了層狀結(jié)構(gòu)，但是對陶瓷的解膠性能反而更差了，煅燒滑石的目的是將滑石轉(zhuǎn)變?yōu)轭B火輝石，由于滑石成分有差別，其煅燒溫度隨著產(chǎn)地和工藝有所差別，譬如江西廣豐的黑滑石煅燒溫度至少需要在1150℃以上，采用回轉(zhuǎn)窯煅燒4~5小時(shí)；而廣西滑石、山東滑石煅燒溫度需要在1200℃以上，遼寧海城滑石煅燒溫度最高。由于煅燒工藝和煅燒溫度不同，滑石的質(zhì)量也會(huì)有較大的差異，筆者在研制滑石瓷綠色環(huán)保超白拋光磚時(shí)發(fā)現(xiàn)煅燒質(zhì)量差的滑石瓷會(huì)出現(xiàn)質(zhì)感變差，甚至毛孔、水化、反變等缺陷，無論是燒滑石應(yīng)用在何種陶瓷坯體，使用煅燒質(zhì)量合格的燒滑石是前提。燒滑石在拋光磚坯體、日用滑石瓷、工藝滑石瓷和電子滑石瓷以及釉料中應(yīng)用比較廣泛。

燒煤矸石和燒高嶺土，煤矸石和高嶺土中主要成分都是高嶺土，只不過煤矸石中有機(jī)物含量較高，煅燒煤矸石和高嶺土的目的三個(gè)：一個(gè)脫水脫碳，二是改變結(jié)構(gòu)，三是晶體轉(zhuǎn)變。與滑石類似，高嶺土煅燒也要經(jīng)過高嶺土（2個(gè)水）——偏高嶺土——硅鋁尖晶石——莫來石晶型轉(zhuǎn)變過程，450～950℃度間，高嶺土變成偏高嶺石；950～1050℃，偏高嶺土轉(zhuǎn)變?yōu)楣桎X尖晶石；1100～1450℃硅鋁尖晶石轉(zhuǎn)變?yōu)槟獊硎?。煤矸石和燒高嶺在陶瓷拋光磚以及釉料中使用較廣泛，要求一般也并不嚴(yán)格，硅鋁尖晶石結(jié)構(gòu)也能滿足要求，偏高嶺石像水泥一樣具有水聚合作用，對于濕法球磨工藝的陶瓷坯釉制備工藝還是要避開的。至于成分比較高的耐火材料、電子陶瓷中使用的莫來石純度較高的煅燒煤矸石或高嶺土煅燒工藝和溫度制度要求要嚴(yán)格一些。

燒石英和燒氧化鋁，石英和氧化鋁的煅燒過程主要是改變結(jié)構(gòu)和晶體轉(zhuǎn)變，由于石英和氧化鋁晶體轉(zhuǎn)變復(fù)雜，所以煅燒的目的有三個(gè)：一是利用晶體轉(zhuǎn)變的體積變化，提高機(jī)械粉碎效率，主要指石英；二是利用晶體轉(zhuǎn)變，提高晶體的穩(wěn)定性，譬如氧化鋁；三是利用晶體轉(zhuǎn)變，提高物理性能，譬如石英轉(zhuǎn)變成熔融石英玻璃，熱膨脹系數(shù)發(fā)生翻天覆地變化，氧化鋁煅燒后成為剛玉，硬度和體積密度也發(fā)生了翻天覆地變化，其他物理性能變化還有白度等。煅燒石英在傳統(tǒng)建筑陶瓷方面應(yīng)用較少，主要在工業(yè)陶瓷，譬如石英棍棒、石英坩堝等。燒氧化鋁在釉料中和工業(yè)陶瓷中應(yīng)用都極其廣泛，但是要注意氧化鋁和剛玉的質(zhì)量。

燒鋰云母和燒白云母，云母類礦物質(zhì)很少用于陶瓷原料，主要是云母類物質(zhì)呈片狀，松密度較低，濕法加工困難。筆者研究過鋰云母助融的硅灰石結(jié)構(gòu)低溫陶瓷，在該技術(shù)方案中，鋰云母或以鋰云母為主的配合料需要經(jīng)過900～1050℃的焙燒，改變云母結(jié)構(gòu)。

膨脹珍珠巖和膨脹蛭石是一種特殊材料，珍珠巖和蛭石高溫膨化會(huì)形成體積密度較低的膨脹體，它們主要應(yīng)用于保溫聚合物水泥砂漿中，用作保溫主體材料。珍珠巖的膨化溫度一般在1150～1250℃間，膨化設(shè)備一般采用立式膨化爐，蛭石膨化溫度較低。珍珠巖也可以應(yīng)用在陶瓷玻璃行業(yè)，由于珍珠巖為火山熱蝕巖，巖石中有微小的毛孔以及吸附水分子，如果采用濕法球磨工藝極易出現(xiàn)絮凝，另外吸附水也極易導(dǎo)致在輥道窯中產(chǎn)生水汽爆炸、開裂和收縮變形。不過珍珠巖是一種前途非常良好的低溫陶瓷原料和低膨脹助融原料，所以煅燒珍珠巖的煅燒溫度一般在450～900℃，目的是脫水和改變結(jié)構(gòu)。

配方煅燒料和配方熔燒料，目前陶瓷行業(yè)應(yīng)用配方熔燒料（熔塊）比較廣泛，它主要是將配合料經(jīng)過高溫熔爐在1200～1600℃陶瓷熔塊爐熔融成玻璃液，然后水淬成熔塊使用的。不過這種工藝存在的問題是熔燒工藝裝備復(fù)雜，熔燒周期長，耗能大，而且產(chǎn)生廢氣廢水較多，未來采用低溫煅燒配方配合料材料替代陶瓷熔塊將是新的研究方向。