對衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)行業(yè)原料標準化和成品泥的認識*

岳邦仁

(北京金隅集團有限責任公司 北京 100013)

前言

衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)行業(yè)很早就提出了原料標準化(或稱標準化原料)的概念。近些年來，也出現(xiàn)了成品泥的提法，筆者根據(jù)自己的工作實踐談談對其粗淺的認識。

1 衛(wèi)生陶瓷坯用(泥漿)原料的現(xiàn)狀

1.1 衛(wèi)生陶瓷坯用(泥漿)原料的使用量和原料特點

(1)目前，我國衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)量為年產(chǎn)2億件左右，以每件20 kg計算，考慮燒失量、合格率、原料揀選損失等因素，估計我國衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)行業(yè)年使用(消耗)的原料約為500萬t，其中的釉用原料按8%計算，則年使用坯用(泥漿)原料約460萬t，釉用(釉漿)原料約40萬t。

(2)衛(wèi)生陶瓷坯用(泥漿)原料的特點。前面提到目前衛(wèi)生陶瓷坯用(泥漿)原料的年使用量約為460萬t，企業(yè)優(yōu)先使用本地原料和本地區(qū)原料，每種原料的年使用量一般在幾萬噸。作為一個瓷區(qū)或行業(yè)普遍使用的原料，年使用量可以達到10萬t以上或二、三十萬噸。由于原料的銷售價格較低，原料總體的經(jīng)濟價值不高。

由于對原料的礦物成分和化學成分要求不高，衛(wèi)生陶瓷坯用(泥漿)原料的質(zhì)量要求經(jīng)常處于陶瓷行業(yè)質(zhì)量要求的下層。

衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)使用注漿成形工藝，要求將泥料制成泥漿使用，因此要求粘土類原料有好的解膠性能，如果某個原料含有蒙脫石礦物，將限制其使用。

1.2 坯料(泥漿)配方的情況

坯料(泥漿)配方中，塑性原料(包括高嶺石型粘土、伊利石型粘土)一般占40%～60%，其余為非可塑性原料(如：石英砂、熔劑原料長石)和半可塑性原料(如：章村土、葉臘石、某些瓷石)。各地的衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)企業(yè)優(yōu)先使用本地原料(可稱為地方原料)和本地區(qū)原料(可稱為地區(qū)原料)，如有需要，也不得不使用其他地區(qū)的原料，其中主要為廣東、福建的黑泥(球粘土)、廣東潮州地區(qū)和福建永春縣的伊利石型水洗瓷土，北方地區(qū)也使用廣東、福建、廣西的水洗高嶺土。

由于坯料(泥漿)配方中優(yōu)先使用本地原料和本地區(qū)原料，因此，各地區(qū)坯料(泥漿)配方中使用的原料各有特色。以下為幾個地區(qū)坯料(泥漿)配方的實例。

(1)河北唐山某企業(yè)配方(質(zhì)量%)為：子木節(jié)12.7，章村土12.1，彰武土9.6，浙江瓷石4.6，蘇州土8.5，大同土11.6，石英砂13.0，廣東黑泥8.0，鉀長石12.9，遼寧瓷石5.0，白云石2.0，合計100。

(2)河南某企業(yè)配方(質(zhì)量%)為：月牙土9，博山石16，青矸7，毛土9，廣東黑泥10，白矸4，鉀長石12，滑石2，瓷石16，青粘土7，永城土8，合計100。

(3)廣東某企業(yè)配方(質(zhì)量%)為：廣東黑泥12，潮州泥32，湛江圖26，鉀砂16，東山石14，合計100。

(4)福建某企業(yè)配方(質(zhì)量%)為：南安土10.0，永春土9.5，廈門土9.0，漳州土8.0，永春瓷土6.0，大田瓷土12.6，浙江瓷石6.3，星子土6.5，黑泥9.1，德化長石6.5，龍巖長石7.5，安徽瓷石7.0，白云石2.0，合計100。

1.3 坯用(泥漿)原料的質(zhì)量標準情況

以下為與衛(wèi)生陶瓷坯用原料(泥漿)直接有關(guān)的國家標準：

GB/T 14563-2008《高嶺土及其試驗方法》(其中的TC-0優(yōu)級高嶺土、TC-1一級高嶺土、TC-2二級高嶺土、TC-3三級高嶺土都作為陶瓷工業(yè)用高嶺土)。

GB/T 26742-2011《建筑衛(wèi)生陶瓷用原料粘土》。

另外，還有今年發(fā)布的中國建筑衛(wèi)生陶瓷協(xié)會標準T/CBCSA 24-2020《伊利石型水洗瓷土》。

各原料使用企業(yè)都要按各自的質(zhì)量標準購買所需的原料。一般的基本質(zhì)量要求包括：

對全部原料的要求：外觀、粒度、水分、燒成呈色(1 200 ℃燒成)，以及對釉面的影響程度、吸漿厚度、化學成分等。

對塑性原料要增加的要求有：干燥抗折強度、稀釋性能。

各原料使用企業(yè)根據(jù)自己的加工設(shè)備、原料的種類確定具體質(zhì)量指標，各企業(yè)的指標大致相同，也有一些質(zhì)量等級的差別。

原料生產(chǎn)企業(yè)(礦山)根據(jù)自己開采的原料的天然屬性和加工的能力，制定原料的出廠(出售)標準。

1.4 礦山對原料的加工

1.4.1 衛(wèi)生陶瓷用量很少的原料

對衛(wèi)生陶瓷行業(yè)的使用量很少的原料，如：白云石、滑石、硅灰石，一般都不是行業(yè)專用礦山供應；石英砂、硬質(zhì)瓷石、地開石、硬質(zhì)高嶺土、葉臘石由行業(yè)專用礦山行業(yè)或非行業(yè)專用礦山供應。

對白云石、滑石、硅灰石的粒度的要求一般為≤5 mm，即通常所說的“入磨粒度”，可直接加入球磨，磨制泥漿，也有的原料使用企業(yè)要求白云石的粒度是325目。而各原料使用企業(yè)對石英砂、硬質(zhì)瓷石、地開石、硬質(zhì)高嶺土、葉臘石的粒度的要求不盡相同。一些企業(yè)具有原料的粗碎、中碎的加工設(shè)備，為了降低原料購買價格，要求原料的粒度≤200 mm；沒有原料的粗碎、中碎的加工設(shè)備的企業(yè)，要求原料的粒度為≤10 mm或≤5 mm。

原料使用中有時存在的問題：礦山的質(zhì)量分布不均勻，開采后沒有均化或均化程度不夠，使原料的化學成分波動較大。

1.4.2 長石類原料的情況

長石類原料在開采出來后有時因混有石英或部分料塊含鐵的雜質(zhì)較多，要經(jīng)過人工揀選，然后破碎，粒度的要求和石英砂、硬質(zhì)瓷石等的粒度的要求相同。

使用中有時存在的問題：長石原料一般礦山儲量少，經(jīng)常遇到開采幾年就枯竭了的礦山。另外，由于長石往往與石英共生，因此長石礦石的質(zhì)量容易波動?？偟内厔菔堑V山資源越來越緊張，質(zhì)量逐步下降。

1.4.3 關(guān)于子木節(jié)類粘土

北方的粘土多為子木節(jié)類粘土，為二次粘土。這類粘土的特點是每個礦點的儲量不大，以高嶺石礦物為主，氧化鋁含量高，一般可達到30%左右，但氧化鐵含量比較高，含有一些碳素(粉末狀的含碳有機物)；含有一定數(shù)量的硬質(zhì)高嶺土，粒徑不大，其含量與產(chǎn)地、礦點有關(guān)。各地、各礦點的子木節(jié)類粘土的質(zhì)量有些差異，使用企業(yè)最關(guān)注的是氧化鋁含量、氧化鐵含量、碳素含量。

由于淘洗加工的意義不大，所以大多數(shù)也沒有必要進行破碎，因此一般開采出來后直接使用，有的出礦量大的礦點進行均化處理。也有的原料使用企業(yè)，對進廠的子木節(jié)進行粉碎，這樣可以同時起到良好的均化作用。

1.4.4 一次高嶺土的加工方法

廣東、福建、廣西等地出產(chǎn)的高嶺土多為一次高嶺土，這類粘土的特點是每個礦點的儲量比較大，以高嶺石礦物、石英礦物為主，氧化鋁含量不高，一般在15%～20%，氧化鐵含量不高，不含碳素(粉末狀的含碳有機物)。

由于衛(wèi)生陶瓷坯體的氧化鋁含量在23%左右，因此，這類粘土除個別氧化鋁含量較高(如含氧化鋁18%)的原礦可直接在坯料配方中使用一部分外，絕大部分都要進行淘洗、壓濾加工。

淘洗加工后，大大提高了氧化鋁的含量，明顯減少了石英的含量。氧化鐵的含量略有增加，粒度已達到泥漿的要求。

由于淘洗加工，這類高嶺土的質(zhì)量比較穩(wěn)定，但是礦山的質(zhì)量變化和加工過程的波動可能造成質(zhì)量的波動。

1.4.5 黑泥的加工

黑泥是二次高嶺土，屬于球粘土(球土)，是經(jīng)過長距離自然淘洗搬運后，在低洼地帶沉積形成，長期浸泡在含有有機腐殖酸成分的水中，是其產(chǎn)生優(yōu)良可塑性和干燥(抗折)強度的重要條件。一般每個黑泥的礦點的儲量不大，有的礦點含有較多樹根等有機物質(zhì)，雨季對開采的影響較大。黑泥的氧化鋁含量很高，氧化鐵的含量較高，含有碳素(粉末狀的含碳有機物)，除雜質(zhì)外，其粒度粒度已達到泥漿的要求。

黑泥的加工分3種情況，第一種是自然晾曬，直接出售；第二種是攪拌成泥段，攪拌前的黑泥原礦可以進行均化；第三種是淘洗、壓濾，加工中可以除去雜質(zhì)，也可以添加一些高嶺土，進一步提高氧化鋁的含量，粒度已達到泥漿的要求。

由于黑泥原礦位于農(nóng)田土層的下面，黑泥的開采會破壞農(nóng)田，據(jù)說許多產(chǎn)地的地方政府已禁止黑泥的開采。

1.4.6 伊利石型水洗瓷土的加工方法

坯用原料中有一類軟質(zhì)瓷土，包括飛天燕瓷土、介福瓷土、彰武土、法庫土、后新秋土、宣化土等，這類軟質(zhì)瓷土都含有一定量的伊利石型礦物，氧化鋁的含量為15%左右。其中飛天燕瓷土、介福瓷土以淘洗加工后使用為主，其他都是使用原礦。

飛天燕瓷土的礦山分布在廣東省潮州地區(qū)，介福瓷土的礦山分布在福建省永春縣，原礦由伊利石類礦物、石英和少量的高嶺土等組成，化學成分中，氧化鋁的含量一般為12%～15%，含有一定數(shù)量的氧化鉀。原礦在衛(wèi)生陶瓷配方中可少量使用，主要是通過電錐錐打、加水攪拌、過濾、壓濾的加工后，制成伊利石型水洗瓷土，其化學成分與衛(wèi)生陶瓷坯料十分相近，氧化鋁的含量可以達到或超過20%，粒度已達到泥漿的要求，具有優(yōu)良的成形和燒成性能。這種原料自上世紀80年代開始在衛(wèi)生陶瓷配方中使用，如今越來越受到衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)企業(yè)的重視。

2 衛(wèi)生陶瓷坯用(泥漿)原料的標準化

原料經(jīng)過破碎、淘洗、配料等加工方法，制成成分和性能比較穩(wěn)定的原料，稱為標準化原料。制作標準化原料必須具備以下條件：原料儲量大、質(zhì)量比較穩(wěn)定，具有一定的加工設(shè)備和加工技術(shù)水平。

現(xiàn)在一些生產(chǎn)衛(wèi)生陶瓷坯用(泥漿)標準化原料的企業(yè)，大多為粘土類產(chǎn)品，產(chǎn)品種類既有用于衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)行業(yè)使用的，也有用于日用陶瓷生產(chǎn)行業(yè)使用的，還有供應耐火材料陶瓷行業(yè)使用的，從企業(yè)的經(jīng)營工作出發(fā)，這是正確的作法。

生產(chǎn)標準化原料時，往往與以下因素有關(guān)：

(1)礦山儲量是基礎(chǔ)條件，對于只作為或主要作為衛(wèi)生陶瓷坯用原料的礦山，要具有一定的儲量，同時取得開采權(quán)。對礦山的儲量的要求可以這樣估算：供應一個衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)區(qū)，按全行業(yè)年使用量的五分之一考慮，在配方中的加入量按15%設(shè)計，則年使用量約為14萬t，10年的使用量約為140萬t，還要考慮利用率和淘洗原料的淘洗率，可以說，200萬t的礦山的儲量是一個平均的要求。更大的儲量對礦山的經(jīng)營更加有利；儲量不大的礦山只能短時間的開采，也限制了對礦山的投入。

對使用量很少的白云石、滑石、硅灰石，且單一原料的純度很高，更容易形成粒度統(tǒng)一的標準化原料。

(2)質(zhì)量標準上文已經(jīng)提到各原料使用企業(yè)提出的基本質(zhì)量要求。除了粒度的控制和除去雜質(zhì)之外，原料的質(zhì)量狀況都是先天存在的，許多原料生產(chǎn)企業(yè)如果能力有限，可以委托生產(chǎn)企業(yè)對自己生產(chǎn)的原料更多的性能進行測試，確定原料的質(zhì)量指標。

(3)加工方法和設(shè)備要做好選礦和原礦的均化工作，開采出的原礦中存在的雜質(zhì)要用適當?shù)姆椒ǔ?；礦山質(zhì)量的波動是難免的，通過開采出的原礦的均化可以在一定程度上控制這個波動，對質(zhì)量過差的部分礦山要放棄開采。

選擇適當?shù)募庸し椒ê驮O(shè)備，按照實際情況的需要，添加除鐵設(shè)備。

(4)加工技術(shù)水平加工技術(shù)的中心是維持加工出的原料的質(zhì)量的穩(wěn)定，遇到較大的質(zhì)量波動時，要及時和使用企業(yè)聯(lián)系。

根據(jù)原礦開采的原料的天然屬性、按照用戶的要求進行加工，可以較長時間地供應質(zhì)量穩(wěn)定在標準范圍內(nèi)的原料，這種原料就可稱為標準化原料。

3 新原料的開發(fā)

隨著現(xiàn)有礦山的不斷消耗，需要不斷發(fā)現(xiàn)和開發(fā)新的礦山。

3.1 重視低值原料的開發(fā)

要想發(fā)現(xiàn)新的儲量大、質(zhì)量優(yōu)良的礦山已經(jīng)十分困難了，開發(fā)和利用低質(zhì)原料應作為發(fā)現(xiàn)和開發(fā)新的礦山的主要工作方向，如發(fā)現(xiàn)和使用低值礦山，利用采礦中的尾礦，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)和使用的低值原料的進一步加工等。

3.2 原料開發(fā)中的簡要程序

現(xiàn)實中，常有一些礦山經(jīng)營者沒有按必要的程序進行原料的開發(fā)工作，盲目投資，最后弄得騎虎難下，造成經(jīng)濟損失。

在原料的開發(fā)中，一般可按如下步驟進行。

3.2.1 化學分析

對礦物進行常規(guī)的化學分析，初步判斷其質(zhì)量及價值。

3.2.2 礦物檢測

對礦物進行礦物成分的檢測，了解其所含的主要礦物、有害雜質(zhì)礦物和無害雜質(zhì)礦物。

3.2.3 用途咨詢

根據(jù)化學分析和礦物檢測的結(jié)果，向衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)企業(yè)咨詢礦物的實際用途，請生產(chǎn)企業(yè)通過各種試驗進行判定和評價。為穩(wěn)妥起見，可向多個企業(yè)咨詢。

3.2.4 市場調(diào)查

當判斷礦物具有使用價值后，要進行市場調(diào)研，包括銷售量、價格、利潤、市場前景等。

3.2.5 地質(zhì)勘探

根據(jù)上述工作，得出此礦物具有開采價值后，進行地質(zhì)勘探，確定礦山的儲量和質(zhì)量情況。

3.2.6 做可行性分析

經(jīng)營者根據(jù)以上工作的成果，要進行認真的、實事求是的可行性分析，包括確定開采、加工工藝和設(shè)備的方案。

3.2.7 取得開采權(quán)

當最終確定此礦山具有開采價值以后，要取得開采權(quán)。

3.3 創(chuàng)新的課題

當前坯用原料遇到的突出困難是粘土類原料的可塑性和干燥抗折強度不夠，因此許多企業(yè)不得不使用運輸距離很遠的黑泥和伊利石型水洗瓷土，黑泥又面臨限制開采的局面。在泥漿中使用增強劑是提高干燥抗折強度、替代黑泥的有效方法；尋找有效的加工方法，提高粘土類原料的可塑性和抗折強度，這些是原料工作的創(chuàng)新的課題。

4 關(guān)于成品泥

成品泥是指從外部購買的、不需要球磨磨制加工即可使用的泥料。

目前，配方泥有3種做法，一種是生產(chǎn)方以壓濾后的泥餅形式提供給使用方，使用方在車間里加入適量的水和解膠劑，將泥餅攪拌成泥漿后使用，泥餅可以遠距離運輸；另一種是生產(chǎn)方將磨制好的泥漿，用專用的泥罐車運送到使用方，使用方收到泥漿后可直接使用，這種形式適合較短距離的運輸；還有一種是生產(chǎn)方將泥料配方中的各種原料加工到符合要求的粒度，制成干料，運輸?shù)绞褂梅剑褂梅綄⒏鞣N干料按配方要求稱重，然后加入適量的水和解膠劑，一起攪拌成泥漿后使用，這種做法只見到在外資企業(yè)中使用。

上述前3種做法的成品泥，對生產(chǎn)方提出了以下一些要求：

(1)要擁有泥料配方中的一種或幾種原料，其他原料也可在本地區(qū)采購。

(2)要具有調(diào)配泥料配方的技術(shù)，同時可以按照用戶的需要調(diào)整配方。

(3)成品泥的出廠價格有競爭力，運費比較少。

成品泥的使用(購買)方往往有以下一些考慮：

(1)成品泥的質(zhì)量可否滿足要求，當配方需要調(diào)整時，能否及時得到調(diào)整。

(2)企業(yè)泥漿的原有配方大多都是使用一部分本地原料，使用已有的破碎設(shè)備、球磨機進行加工，原有泥漿生產(chǎn)成本較低，與之相比，成品泥的價格是否可以接受。

(3)泥漿是衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)的重要命脈之一，使用成品泥具有一定的風險，企業(yè)是否可以承擔這個風險。

(4)使用質(zhì)量優(yōu)良的成品泥是減少原料加工方面壓力的有效方法。

目前，成品泥的生產(chǎn)、銷售的數(shù)量不大，還處在初期階段，今后的發(fā)展前景有待關(guān)注。

5 衛(wèi)生陶瓷釉用(釉漿)原料

上面提到，目前，我國衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)行業(yè)年使用釉用(釉漿)原料約40萬t。

衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)行業(yè)中主要使用鋯乳濁釉，各企業(yè)鋯乳濁釉的配方所使用的原料和添加數(shù)量大致相同，以下為一個鋯乳濁釉的配方的實例。

鋯乳濁釉的配方(質(zhì)量%)實例：石英30.0，長石28.0，方解石10.0，白云石5.0，滑石2.5，硅灰石5.0，氧化鋁2.0，氧化鋅4.0，高嶺土2.5，硅酸鋯11.0，合計100。配方中的滑石盡量使用燒滑石。

配方中，天然原料7種，使用量合計為73%，其中石英、長石、方解石使用量較大；化工原料2種，使用量合計為6%；乳濁劑1種，使用量為11%。

以下為與衛(wèi)生陶瓷釉用原料直接有關(guān)的標準：

GB/T 3185-2016《氧化鋅(間接法)》

HG/T 3927-2007《工業(yè)活性氧化鋁》(化工行業(yè)標準)

JC/T 1094-2009《陶瓷用硅酸鋯》

JC/T 535-2007《硅灰石》

各原料使用企業(yè)的原料質(zhì)量標準差別不大，主要是化學成分和粒度的要求。礦物純度越高、有害雜質(zhì)越少的原料，價格越高。

氧化鋁、氧化鋅為化工原料，硅酸鋯為本行業(yè)的化工原料，已經(jīng)是標準化原料，化學成分和粒度等質(zhì)量指標已滿足要求。

石英、長石、方解石、白云石、滑石、硅灰石、高嶺土為天然原料，使用量不大，按化學成分的要求選擇，破碎入磨，企業(yè)對粒度為的要求有100目、200目、325目。筆者認為，由于這些原料要進入球磨中磨制成釉漿，200目的粒度就可以了，325目的要求有些過高，也明顯增加了原料粒度加工的難度。

長石礦比較緊缺，對礦石有2種加工方法：①原礦的質(zhì)量符合質(zhì)量要求，只要破碎到規(guī)定的粒度，注意除鐵即可；②原礦中含石英等雜質(zhì)較多，不符合質(zhì)量要求，但可以通過浮選的方法提純長石，使其達到質(zhì)量的要求。這種方法加工的長石價格較高。

釉用原料在礦物成分、化學成分、粒度等質(zhì)量指標方面可以說已經(jīng)形成了相當程度的標準化原料。