高嶺土附屬產(chǎn)品用于生產(chǎn)陶瓷坯料的試驗研究

曹澤亮

（龍巖高嶺土股份有限公司，福建 龍巖364000）

0 引言

預(yù)計到2020 年， 建筑陶瓷市場需求量為100億m2，衛(wèi)浴陶瓷需求量約2.5 億件，日用陶瓷需求量約300 億件[1]。 陶瓷產(chǎn)品的需求量不斷攀升，且隨著消費(fèi)結(jié)構(gòu)的升級，人們對陶瓷產(chǎn)品的品質(zhì)要求也越來越高，因此，我國陶瓷行業(yè)高嶺土需求量將達(dá)到300 萬t， 且對高品質(zhì)陶瓷原料的需求量也越來越大。

高嶺土礦山在開采或分選過程中常常會產(chǎn)生粗砂、細(xì)砂和瓷石等附屬產(chǎn)品，這些產(chǎn)品一般由多種礦物組成，且數(shù)量較多，國內(nèi)針對這些產(chǎn)品的綜合利用研究主要集中在通過分級、浮選等工藝[2-4]將不同礦物分選出來以達(dá)到應(yīng)用要求， 也有研究將其作為原料應(yīng)用在混凝土[5]或工藝玻璃中[6]，而作為陶瓷原料將其應(yīng)用于陶瓷行業(yè)[7]的研究卻較為少見。 因此，研究高嶺土附屬產(chǎn)品在陶瓷行業(yè)的綜合利用， 對解決陶瓷行業(yè)原料短缺問題和陶瓷原料生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)問題都具有重要意義。

1 實(shí)驗部分

1.1 原料

本試驗主要以福建龍巖某公司的三種綜合利用產(chǎn)品粗砂、細(xì)砂和瓷石為原料，其理化指標(biāo)見表1。 結(jié)合粗砂、細(xì)砂、瓷石的X 射線衍射圖譜分析，XRD 圖譜如圖1 所示，三種原料均由高嶺石、云母(伊利石)、石英、鉀長石、鈉長石等主要礦物組成，這些礦物作為陶瓷原料已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，三種原料的礦物組成見表2。 因此，從成分和礦物組成上分析， 將這三種綜合利用產(chǎn)品用于陶瓷行業(yè)是可行的。

圖1 原料XRD 圖譜

表1 原料理化指標(biāo) %

表2 原料礦物組成%

1.2 儀器設(shè)備

GMZ-25DZ 型全自動電磁除鐵器，岳陽市岳陽樓區(qū)光明陶瓷機(jī)械廠；TCM1180-3T 型球磨機(jī)，湖南省輕工機(jī)械廠；WSD-3A 型白度色度計，北京康光儀器有限公司。

1.3 試驗方案

采用廠家的生產(chǎn)工藝“球磨→配漿→除雜”。利用TCM1180-3T 型球磨機(jī)對粗砂、細(xì)砂、瓷石等原料進(jìn)行濕法球磨細(xì)化，其中球石︰原料︰水=1.5︰1︰0.8，當(dāng)球磨物料325 目篩余小于1%時，停止球磨放出球磨漿料進(jìn)行配漿處理。除雜采用篩分和磁選結(jié)合方式， 篩分用325 目篩網(wǎng)， 磁選工藝采用GMZ-25DZ 型全自動電磁除鐵器，背景磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5T。

2 結(jié)果與討論

2.1 坯料配方組成

衛(wèi)生瓷器化學(xué)組成范圍[8]為：Al2O3，21%~25%；K2O+Na2O，2.50%~3.0% ；MgO+CaO，1.5%~1.9% ；SiO2，64%~70%。 考慮到配方坯料在日用瓷器的應(yīng)用，此次試配先不引入滑石提高坯料的鎂鈣含量，因此通過理化指標(biāo)計算確定四種原料的配比為： 粗砂︰細(xì)砂︰瓷石︰325 目高嶺土泥餅=3︰1︰1︰5。 配漿后坯料的理化指標(biāo)情況見表3，坯料指標(biāo)基本達(dá)到要求。

表3 坯料理化指標(biāo)

2.2 除雜工藝

除雜采用篩分和磁選相結(jié)合的工藝，首先通過篩分將一些不符合粒徑要求的大顆粒除去，然后通過GMZ-25DZ 型全自動電磁除鐵器進(jìn)行磁選處理，具體磁選條件見表4，通過磁選，坯料的品質(zhì)得到提升， 鐵含量下降，1 280 ℃燒成白度升高且無斑點(diǎn)，但16.31%~23.62%濃度下磁選效果沒有表現(xiàn)出較大的區(qū)別， 這也為日常生產(chǎn)提供了一定的便利。

表4 不同條件磁選樣品理化指標(biāo)

2.3 產(chǎn)品評價

采用相同的試驗方法對潮州市場上出廠價為900 元/t 的成品坯料和本試驗配方坯料進(jìn)行注漿成型試驗，兩種坯料理化指標(biāo)接近，見表5。利用快速球磨機(jī)對兩種坯料進(jìn)行化漿，以水玻璃為分散劑，漿料含水率控制在32%，獲得了兩種流動性、懸浮性和穩(wěn)定性都較好的泥漿，注漿成型試驗情況見表6，注漿成型后兩種坯料干燥收縮率相近， 配方坯料燒成收縮率相對較小為9.64%，但也處于注漿坯料的收縮率范圍內(nèi)[9]。 參照國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 3532—2009《日用瓷器》，該配方坯料燒成白度達(dá)到62 以上且無斑點(diǎn)，可以用于生產(chǎn)一等品日用瓷器。 因此，配方坯料的綜合品質(zhì)較優(yōu)。

表5 坯料理化指標(biāo) %

表6 坯料注漿成形試驗情況表

2.4 可行性分析

如前所述，配方坯料的綜合品質(zhì)優(yōu)于目前市場上出廠價900 元/t 的成品坯料，通過測算，該坯料（水分 27%）原料成本為 316.9 元/t。 按 900 元/t 的出廠價計算， 該配方坯料每噸利潤可達(dá)300 元以上，因此，這些原料用于陶瓷行業(yè)具有一定的優(yōu)勢。

3 結(jié)論

（1）粗砂、細(xì)砂、瓷石均由陶瓷行業(yè)常用的高嶺石、云母(伊利石)、石英、鉀長石、鈉長石等礦物組成。

（2）以粗砂、細(xì)砂、瓷石為原料，配合 325 目高嶺土泥餅可以生產(chǎn)出滿足要求的配方坯料， 通過“球磨→配漿→除雜” 工藝生產(chǎn)出的配方坯料注漿成型干燥收縮、燒成收縮和總收縮合適，燒成白度達(dá)到62 以上且無斑點(diǎn)， 符合一等品日用瓷器產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，綜合品質(zhì)較優(yōu)，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。 因此，將這些高嶺土礦山企業(yè)的附屬產(chǎn)品直接用于陶瓷行業(yè)是可行的。