建盞廢渣的再生技術(shù)研究*

黃 艷 徐祖平 吳任平

(1南平市建陽區(qū)紫玉甌茶盞文化傳播有限公司 福建 南平 354200)

(2福州大學(xué) 福州 350000)

“建盞”又稱“建窯”或“建黑”,產(chǎn)生于福建建陽,是著名的傳統(tǒng)名瓷。變幻莫測的“窯變黑釉”與鋒芒畢露的“厚拙鐵胎”,是其最獨(dú)特的身份與標(biāo)志。宋代燒制的“古建盞”曾作為風(fēng)靡朝野“斗茶”活動不可缺少的茶具,使材質(zhì)與藝術(shù)美融于一體,成為文人墨客謳歌的藝術(shù)珍品。北宋末年,建茶與建盞都走上巔峰,所謂千金“龍團(tuán)”萬金盞。尤其是收藏在日本靜嘉堂的“曜變天目”盞,號稱“天下第一碗”,被日本當(dāng)作“國寶”收藏,享譽(yù)全球。

到了南宋末期,建盞優(yōu)良的配方及燒制技術(shù)徹底失傳。1935年,當(dāng)美國人詹姆斯·馬歇爾·普拉曼在建陽水吉發(fā)現(xiàn)宋代建窯遺址后,被遺忘八百多年的宋代名瓷,再次引起了全世界的高度關(guān)注。直至新中國成立后,1978年福建省輕工業(yè)研究所成功進(jìn)行了古瓷的恢復(fù)研究,1989和1992年福建省博物館對宋代古窯址進(jìn)行了兩次大規(guī)模的科學(xué)發(fā)掘和考古。在此期間,中科院上海硅酸鹽研究所也對古瓷盞進(jìn)行了多次科學(xué)測定與分析研究[1]。

從形成機(jī)理來看,建盞屬于一種最典型的“窯變釉”品種,由于其坯釉中含鐵量均很高,且偶爾夾雜某些變價元素如(Fe、Mn、Ni、Co、Sn、Cr、Ti、P等),在窯爐的高溫氧化還原作用下,會產(chǎn)生價態(tài)變化與各種形態(tài)的液—液分相[2-3],從而使出窯后的器皿表面呈現(xiàn)各種窯變釉色效果。

從工藝角度分析,建盞是一種高鐵質(zhì)的高溫黑釉瓷,其特征極為顯著:一是其胎含鐵量高,足底無釉而露胎;胎體厚重,呈黑灰色、紫黑色,胎質(zhì)粗糙堅硬,露胎處色沉而無光,素有“鐵胎”之稱;器型多樣,有大小斂口、敞口、束口等不同形式,圈足小而淺,修胎草率有力,刀法自然純熟。二是釉質(zhì)剛潤,釉色烏黑,器物內(nèi)外施釉,外釉近底足,釉面有明顯的垂流和窯變現(xiàn)象,呈現(xiàn)“兔毫”、“油滴”、“曜變”及“鷓鴣斑”等多種花樣。受原料配方、窯爐溫差、火焰氣氛、氣候環(huán)境等因素的綜合影響,建盞的窯變過程至今仍然無法人為控制,這既造就了建盞“窯變無雙”的奇幻神態(tài),同時也大大制約了成品率的提升。

據(jù)考證,自古以來建盞的燒成溫度均在1 300℃左右,在高溫條件下,由于建盞瓷胎中含鐵量很高,高溫時就很容易造成軟化、變形以及流釉粘底等缺陷。從目前來看,能耗大、收縮率高、變形量大、成本高、成品率低、浪費(fèi)嚴(yán)重、破壞環(huán)境等,這已成為阻礙建盞產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的主要關(guān)鍵問題。

“廢物利用”是當(dāng)今國內(nèi)外陶瓷領(lǐng)域的發(fā)展方向,廣大科技工作者經(jīng)過不懈努力,在其它陶瓷制品的廢渣利用方面取得了不少成績[4-5]。但是,至今仍未見到高含鐵量的建盞廢渣再生方面的相關(guān)報道。如果能夠在繼承和發(fā)揚(yáng)傳統(tǒng)名瓷特色的基礎(chǔ)上,運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段進(jìn)行必要的改良與創(chuàng)新,達(dá)到承前啟后,繼往開來的目的,那將是眾人的最大心愿。

1 試驗

1.1 試驗方法

依據(jù)福建省地方標(biāo)準(zhǔn)DB35/T 1739-2018《地理標(biāo)志產(chǎn)品 建盞》檢驗產(chǎn)品質(zhì)量,按照QB/1548-2015《陶瓷坯泥料線收縮率測定方法》測定泥料的干燥收縮、燒成收縮與總收縮率,采用已總結(jié)出來的《陶瓷材料高溫彎曲度的測試》[6]方法比對各種坯料的高溫變形度,通過肉眼評判兔毫、油滴等建盞的窯變效果。實驗借鑒之前的經(jīng)驗,選擇了當(dāng)?shù)鼐哂写硇缘?家A廠(南平市建陽區(qū)水吉鎮(zhèn)天合建盞陶瓷工作室)、B廠(南平市建陽區(qū)芷軒建盞陶瓷廠)、C廠(南平市建陽區(qū)水吉鎮(zhèn)古鎮(zhèn)建盞陶瓷工作室)建盞生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行現(xiàn)場試驗,為了推廣普及的要求,本研究直接采用了A廠的兔毫釉、B廠的油滴釉、C廠的鷓鴣斑釉的3種傳統(tǒng)釉漿進(jìn)行現(xiàn)場試驗,在保證建盞質(zhì)量的基礎(chǔ)上,通過引入建盞廢渣(建盞廢品、匣缽殘片)等創(chuàng)新措施到坯料中,利用3家工廠現(xiàn)有成熟穩(wěn)定的兔毫、油滴、鷓鴣斑釉料及其燒制工藝,研制各種再生建盞制品,讓古瓷重放光彩。

1.2 原料與配方

1.2.1 原料的選擇

為適應(yīng)當(dāng)?shù)氐慕ūK生產(chǎn)條件,選用的主要原料有:生產(chǎn)通用坯泥(簡稱坯泥)、蘆花坪宋代古窯匣缽殘片(簡稱XB廢渣)、A廠兔毫釉盞廢片(簡稱A-TH廢渣)、B廠油滴釉盞廢片(簡稱B-YD廢渣)、C廠鷓鴣斑釉盞廢片(簡稱C-ZGB廢渣)、粘土。由于各廠家的坯釉配方要求保密,因此筆者簡單的列出主要原材料的大致化學(xué)組成范圍,如表1所示。

表1 主要原料的化學(xué)組成(質(zhì)量%)

1.2.2 廢渣的收集與處理

1.2.2.1 廢渣來源

(1)匣缽廢渣。傳統(tǒng)建盞均采用龍窯燒制,為滿足柴燒的特殊需要,每個建盞都必須先放到一個專用的匣缽中后才疊放入窯,古代的匣缽均由耐火粘土燒制而成,其使用壽命不超過4次,因此在當(dāng)?shù)氐幕纳缴?大量的匣缽殘片堆積如山(見圖1),已經(jīng)對自然生態(tài)造成不良的影響。

圖1 蘆花坪窯匣缽殘片

(2)建盞廢品。眾所周知,由于各種因素的影響,柴燒建盞成品率很低,通常小于30%[7],即便現(xiàn)今采用電燒,燒制的成品率一般也難以超過70%。大量的廢品無法處理,只能拋棄并破壞環(huán)境(見圖2)。

圖2 拋棄的建盞廢品照片

1.2.2.2 廢渣的預(yù)處理

(1)匣缽廢渣。按窯址分類,洗干凈晾干,粉碎后分成24目、30目與60目三種不同細(xì)度的細(xì)粉,編號備用。

(2)建盞廢渣。按廠家與花色品種分類,洗干凈晾干,粉碎后分成24目、30目與60目三種不同細(xì)度的細(xì)粉,編號備用。

1.2.3 坯料配方試驗

首先,選擇A廠的兔毫釉盞當(dāng)作實驗對象,在坯泥中通過添加不同的含量進(jìn)行配方對照試驗,清楚匣缽廢渣的添加對成形性能造成的影響,得到廢渣的適用量以及適當(dāng)?shù)难心ゼ?xì)度,試驗配方見表2。表2中的匣缽廢渣添加量在0～50%變化時的基礎(chǔ)試驗配方,匣缽廢渣的細(xì)度先統(tǒng)一設(shè)定為60目。

表2 匣缽廢渣添加量試驗

然后,選擇廢渣含量為30%的配方,采用24目、30目與60目三種不同細(xì)度的匣缽廢渣粉末進(jìn)行試驗,觀察廢渣粉碎細(xì)度的影響,(見表3)。

表3 廢渣粉碎細(xì)度對比試驗

表4是在A、B、C三個工廠分別進(jìn)行的兔毫、油滴、鷓鴣斑的三種廢渣試驗情況,均采用各廠現(xiàn)有成熟的釉料與燒制工藝進(jìn)行比對試驗。

表4 各種建盞廢渣添加試驗(%)

續(xù)表4

2 討論分析與改進(jìn)

從表3的廢渣粉碎細(xì)度對比試驗可以發(fā)現(xiàn),當(dāng)廢渣的細(xì)度較粗(24目或30目)時,隨著廢渣用量的增加,坯料的可塑性隨之降低;隨著廢渣粉碎細(xì)度的提高,坯料的可塑性逐步得到改進(jìn),當(dāng)細(xì)度達(dá)到60目時,可滿足生產(chǎn)需要。

表5是在ABC三家工廠整窯生產(chǎn)性放大試驗的燒成效果的情況分析,A-0-0、B-0-0、C-O-0是各工廠的原始配方產(chǎn)品,A-0-3、B-0-3、C-0-3是匣缽廢渣含量為30%的對比配方,A-1-3、B-1-3、C-1-3是各廠建盞的廢渣含量為30%的對比配方,廢渣細(xì)度統(tǒng)一控制在60目。

表5 生產(chǎn)性放大試驗情況分析

試驗結(jié)果表明,由于匣缽殘片和建盞廢品的化學(xué)組成與現(xiàn)有通用建盞坯泥的化學(xué)組成十分相近,因此在保證現(xiàn)有生產(chǎn)工藝與釉色品種不變的前提下,各種廢渣的加入對建盞釉面花色效果的影響不大(見圖3)。建盞的特點(diǎn)之一是胎釉中鐵含量高,這與鐵系窯變釉高溫液相分離的特殊要求有關(guān),與白瓷的要求正好相反。本研究也正是利用建盞的這個特點(diǎn),才能夠?qū)⒏鞣N廢渣引入到坯泥中。

圖3 ABC各種再生建盞燒制結(jié)果

當(dāng)坯料中廢渣的含量達(dá)到30%～40%時,兔毫、油滴、鷓鴣斑等各種再生建盞的釉面花色均呈現(xiàn)出更加流暢均勻的意外效果。

從表2～表5的試驗情況可以看出,由于匣缽廢渣的耐火度較高,且各種廢渣均屬于熟料,因此隨著泥料中廢渣用量的增加,坯體的收縮率與變形度相應(yīng)減少,呈負(fù)的相關(guān)關(guān)系,成品率明顯提高。同時隨著坯泥中廢渣含量增加,泥料的可塑性相應(yīng)變差,當(dāng)廢渣含量超過40%時已很難成形,但通過提高廢渣的研磨細(xì)度或同時添加少量粘土可以適當(dāng)解決其成形問題。

綜合各方面因素考慮,筆者認(rèn)為廢渣的粉碎細(xì)度控制在60目篩較為合適,廢渣的添加量在30%～40%比較適宜。

筆者最終選用坯泥60%、匣缽廢渣(或建盞廢渣)35%、粘土5%的再生建盞坯料配方進(jìn)行了小批量生產(chǎn)試驗,再生建盞的各個花色品種均取得了較為滿意的效果,產(chǎn)品合格率均超過90%,通過改進(jìn)達(dá)到了預(yù)期效果。

3 結(jié)論

(1)采用本次研究的優(yōu)選配方,利用A、B、C三個供廠的生產(chǎn)條件,成功燒制出了兔毫、油滴、鷓鴣斑等多種再生建盞樣品,從外觀效果及檢測的有關(guān)結(jié)果可以看出,在建盞花色的均勻性與成品率等關(guān)鍵技術(shù)方面,達(dá)到甚至超過了現(xiàn)有工廠的建盞燒制水平。

(2)研究試驗發(fā)現(xiàn),由于匣缽殘片和建盞廢品的化學(xué)組成與現(xiàn)有通用建盞坯泥的化學(xué)成分十分相近,因此在保持現(xiàn)有生產(chǎn)工藝與釉色品種不變的前提下,各種廢渣的加入對建盞釉面花色效果的影響不大;匣缽廢渣的耐火度較高,隨著泥料中廢渣用量的增加,坯體的收縮率與變形度相應(yīng)減少,成品率明顯提高;隨著坯泥中廢渣含量增加泥料的可塑性相應(yīng)變差,當(dāng)廢渣含量超過40%時已很難成形,但通過添加少量粘土可以適當(dāng)解決成形問題。

(3)研究結(jié)果表明,廢渣的顆粒不用太細(xì),廢渣粉末通過60目篩就行。經(jīng)過3個工廠3個花色品種的反復(fù)實驗,得到的再生建盞坯料配方范圍如下:通用坯泥60%～70%、匣缽廢渣(或建盞廢渣)25%～35%、粘土0～5%。與現(xiàn)有產(chǎn)品相比,再生建盞的泥料收縮率可降低4%～8%,變形度減少3°～5°,成品率可提高15%～20%。