低吸水率紅坯仿古磚的生產(chǎn)及工藝特點(diǎn)

陳海林

摘 要：利用福州地區(qū)的紅瓷土和施工廢土、礦山尾料等制作紅坯仿古磚，采用低溫一次快速燒成工藝，根據(jù)原料的特點(diǎn)采取針對(duì)性的工藝優(yōu)化措施，產(chǎn)品吸水率低，強(qiáng)度好，相關(guān)性能指標(biāo)均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，以較低的資源消耗獲得了較高的產(chǎn)品質(zhì)量，綜合效益較好。

關(guān)鍵詞：低吸水率;紅坯;仿古磚;生產(chǎn)工藝

1 前言

隨著我國(guó)對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的日益重視，陶瓷行業(yè)的優(yōu)質(zhì)礦土資源開采受到較多限制，尋找適合的替代原料已顯得尤為迫切。眾所周知，紅坯陶瓷磚能夠充分利用來源廣泛的劣質(zhì)原料，擺脫了對(duì)優(yōu)質(zhì)礦土資源的依賴。但長(zhǎng)期以來，國(guó)內(nèi)紅坯產(chǎn)品質(zhì)量定位不高，市場(chǎng)認(rèn)可度較低，始終處于叫好不叫座的尷尬地位。近幾年來，福建閩清地區(qū)的興亞、三得利、諾利興、金明珠等工廠陸續(xù)推出紅坯仿古地磚，規(guī)格大小從200㎜×200㎜到600㎜×600㎜均有涉及，產(chǎn)品吸水率低，破壞強(qiáng)度高，生產(chǎn)成本遠(yuǎn)低于白坯仿古磚，性價(jià)比高，在東南亞、韓國(guó)、南美等國(guó)外市場(chǎng)十分暢銷。作為一個(gè)出口導(dǎo)向?yàn)橹鞯奶沾衫袭a(chǎn)區(qū)，短短幾年間，閩清紅坯陶瓷磚從無到有，已形成一定的生產(chǎn)規(guī)模，取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

2 坯體原料及配方

福建閩清地區(qū)的葉蠟石和瓷土資源豐富，但缺乏優(yōu)質(zhì)粘土，長(zhǎng)期以來，白坯陶瓷磚的生產(chǎn)需要引進(jìn)漳州粘土，內(nèi)墻磚還需引進(jìn)南平透輝石、重鈣米（石灰石）、江西黑滑石等，運(yùn)輸距離長(zhǎng)，成本高。對(duì)于紅坯產(chǎn)品來說，當(dāng)?shù)刎S富的紅土資源能較好地滿足生產(chǎn)要求。閩清地區(qū)的紅坯原料主要包括紅瓷土、黃泥、風(fēng)化長(zhǎng)石砂、施工工程廢渣、廢土等，來源廣，成本低。常見原料的主要物理性能列舉如下：

白中紅瓷土：外觀呈紅棕色，質(zhì)地松軟，類似黃土，也有部分軟塊狀，易于破碎加工。粘性中等。燒成顏色為深紅棕。分布較廣，位于地表，較易開采。

三溪紫砂石：外觀呈紅褐色或暗紅色，質(zhì)地略硬，頁巖狀或塊狀。燒成顏色為深褐色或紫砂色。來自工程建設(shè)施工產(chǎn)生的廢石料。

塔莊石粉：外觀呈青灰色或土黃色，細(xì)砂狀，質(zhì)地偏硬。燒成顏色為灰黃色或暗棕色。來自采石場(chǎng)加工過程產(chǎn)生的尾料。

水洗沙土：外觀呈土黃色，細(xì)沙土狀，粘性中等。燒成顏色為深紅棕色。來自制沙場(chǎng)泥漿沉淀池的回收廢渣泥。

風(fēng)化長(zhǎng)石砂：外觀呈灰黃色，質(zhì)地松散，碎石塊狀，置堆場(chǎng)日曬后較易碎裂為砂石。燒成顏色為暗棕色。易開采，大部分來自工程建設(shè)施工產(chǎn)生的廢石料。

白中葉蠟石：外觀呈灰黃色或青灰色，質(zhì)地較硬，需加工為砂粒狀備用。燒成顏色為灰白色。閩清地區(qū)儲(chǔ)量大。

本地黃泥：外觀呈紅棕色或土黃色，含細(xì)沙，土塊狀，粘性中等。燒成顏色為黃棕色。

福州土：外觀呈青灰色，質(zhì)感細(xì)膩，含砂量低，淤泥狀。類似于廣東黑泥，塑性較強(qiáng)。白度差，低溫?zé)深伾珵榍嗷疑螯S棕色，高溫?zé)蓜t為深褐色。因有機(jī)質(zhì)含量多，易出現(xiàn)黑心。來自福州地區(qū)的城建施工廢土，貯量大。

將以上原料分別作如下測(cè)試：用快速球磨機(jī)制成泥漿、烘干并制粉，以30MPa的壓力制得直徑50㎜、厚度6.8㎜的圓餅試樣，經(jīng)恒溫烘干箱180℃干燥1h后測(cè)得干燥收縮，并采用RW-180L數(shù)顯式電動(dòng)坯料抗折儀測(cè)得干坯強(qiáng)度;經(jīng)輥道窯一次燒成，溫度1135℃（直徑58㎜測(cè)溫環(huán)所測(cè)），周期27min，測(cè)得燒成收縮;采用智能型138白度計(jì)測(cè)得燒后試樣的白度，并與生產(chǎn)粉料對(duì)比測(cè)試，結(jié)果如表1所示。

采用TN-Ⅱ化學(xué)成分快速分析儀（下同）對(duì)各種原材料的化學(xué)組成進(jìn)行分析，結(jié)果如表2所示。

經(jīng)過近年來的試驗(yàn)研究和生產(chǎn)實(shí)踐總結(jié)，筆者將紅坯配方大致歸納如表3所示。

對(duì)當(dāng)?shù)夭煌S的粉料化學(xué)成分進(jìn)行分析對(duì)比，結(jié)果如表4所示。

從以上化學(xué)成分的分析結(jié)果可知，閩清地區(qū)的紅坯原料含鐵量較高，一般可達(dá)3.5%～8.0%，且鉀、鈉和鋁含量較高，鈣鎂含量低，十分有利于生產(chǎn)紅坯地磚。因此，閩清紅坯的粉料化學(xué)組成中，鐵含量較高，達(dá)到4.0%～4.5%，鉀含量達(dá)到3.5%～3.8%，鈉含量達(dá)到1.5%～2.3%，只需要低溫快燒，產(chǎn)品的坯體就能呈現(xiàn)出較深的紅褐色，且燒結(jié)度高，吸水率低，坯面有接近瓷化的光澤，適合國(guó)外客戶對(duì)產(chǎn)品的外觀要求。

3 釉料配方

經(jīng)過不同條件下的試驗(yàn)研究及實(shí)踐，筆者將面釉配方組成范圍大致總結(jié)如表5所示。因坯體顏色較為深紅褐色，坯色直接影響釉面的白度和發(fā)色，故對(duì)面釉的白度和乳濁度要求較高。配方中，為減少硅酸鋯的使用量，降低成本，采用較為便宜的鋯英粉代替，取得較好的預(yù)期效果。

4 成品性能指標(biāo)

以筆者所在工廠為例，三層烘干窯爐長(zhǎng)110米，釉燒窯爐長(zhǎng)180米，窯體內(nèi)寬2.7米，采用一次燒成工藝，周期25～27分鐘，直徑58 mm測(cè)溫環(huán)測(cè)得的燒成溫度為1130～1150℃，同時(shí)混燒300mm×300mm×7.5mm和400mm×400mm×7.5mm規(guī)格產(chǎn)品，日產(chǎn)量可達(dá)2.3萬平方米。產(chǎn)品歸類為細(xì)炻磚（干壓陶瓷磚，3%

5 生產(chǎn)工藝特點(diǎn)

紅坯仿古磚采用低溫一次快速燒成，與白坯仿古磚的生產(chǎn)工藝流程基本一致，相關(guān)的工藝參數(shù)也基本相同。但由于紅坯原料的特殊性能，生產(chǎn)工藝仍有其特別的要求，主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

5.1 坯體配方設(shè)計(jì)

考慮到坯體干燥收縮和生坯強(qiáng)度等因素，配方的瘠性原料（硬質(zhì)料）干重占比一般控制在45%～55%，粘土類原料干重占比為10%～25%，瓷土（紅土）類原料干重占比為15%～30%。若配方的瘠性原料比例太低，紅土、水洗沙土、紫砂石等干燥收縮偏大的原料用量過多時(shí)，則坯體的干燥收縮大，磚坯在預(yù)熱階段的排水排氣性能不佳，易引起裂紋、黑心、炸坯等缺陷。反之，則磚坯強(qiáng)度不夠，也會(huì)引起坯釉裂紋。需注意的是，單種原料的比例不要過高，最好控制在20%以內(nèi)。因紅坯原料礦源較豐富，只需幾種原料即可組成配方，但單一原料的比例較高時(shí)，如果出現(xiàn)成分波動(dòng)，對(duì)整個(gè)配方的成分影響將十分明顯，這往往導(dǎo)致生產(chǎn)不穩(wěn)定。尤其是紅土類原料和廢渣、廢土，當(dāng)需要使用較高比例時(shí)，同類原料可使用兩個(gè)不同的礦源。

5.2 泥漿除鐵工藝

紅坯的坯色很大程度上依賴FeO的含量，故許多廠家往往忽視了泥漿的除鐵工藝。生產(chǎn)實(shí)踐表明，紅坯泥漿仍需要加強(qiáng)除鐵。這是因?yàn)榧t坯所用原料中，工程廢土和礦山尾料等回收原料含有較多機(jī)械鐵雜質(zhì)成分，其它硬質(zhì)原料加工過程中也會(huì)產(chǎn)生機(jī)械鐵，這些均需盡量除掉，以避免較淺底色的產(chǎn)品釉面出現(xiàn)黑點(diǎn)缺陷。在除掉機(jī)械鐵的同時(shí)，也不會(huì)影響坯色效果。

5.3 制粉及壓制工藝

相對(duì)于白坯體而言，紅坯體因含F(xiàn)eO量高，始融溫度較低，較易出現(xiàn)黑心現(xiàn)象。為減少黑心，首先在配方設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮這一點(diǎn)。在滿足生坯強(qiáng)度的情況下，盡量減少粘土類原料的比例，特別是有機(jī)物含量多的粘土。因紅土原料有一定的塑性，粘土類原料比例最低可至10%左右。其次，對(duì)于粉料的顆粒級(jí)配工藝指標(biāo)， 40目和60目篩的粉料占比盡量多一些，可控制在75%～90%，保持較粗的顆粒度，有利于磚坯的排水排氣，并減少坯裂的出現(xiàn)。最后，要注意壓機(jī)液壓油等污染粉料造成局部黑心鼓包現(xiàn)象。此現(xiàn)象在生產(chǎn)紅坯產(chǎn)品的一些工廠均有出現(xiàn)，程度輕重不一，生產(chǎn)白坯則幾乎沒有出現(xiàn)過。對(duì)此，筆者做了一組生產(chǎn)對(duì)比試驗(yàn)，模擬壓機(jī)主缸漏油，將液壓油滴入粉料，經(jīng)壓制、燒成后，白坯體產(chǎn)品無明顯黑心現(xiàn)象，但紅坯體被油污染的部分黑心明顯，嚴(yán)重時(shí)磚面出現(xiàn)鼓包缺陷。實(shí)際生產(chǎn)過程中，當(dāng)出現(xiàn)黑心鼓包現(xiàn)象時(shí)，對(duì)壓機(jī)的漏油問題進(jìn)行防護(hù)處理后，鼓包缺陷明顯減少。由此可見，粉料油污將直接導(dǎo)致紅坯體的黑心鼓包缺陷產(chǎn)生，需特別引起重視，在制粉和壓制環(huán)節(jié)加以防護(hù)。

5.4 施釉工藝

因坯體呈暗紅棕色，紅坯地磚在噴白釉時(shí)較易產(chǎn)生透底現(xiàn)象，尤其是仿石紋的異形模具磚，坯面的凹凸效果強(qiáng)，當(dāng)噴釉工藝控制不當(dāng)，透底現(xiàn)象十分明顯，影響產(chǎn)品圖案效果，造成次品。透底現(xiàn)象主要是由噴釉不均和流釉造成。為減輕透底現(xiàn)象，釉料要保證一定的乳濁度和白度，釉漿保濕性要合理。保濕太差，噴釉后釉面不平;保濕太好，釉漿吸干速度太慢，流釉現(xiàn)象嚴(yán)重，則透底現(xiàn)象加重。其次，需加強(qiáng)噴釉工藝控制，例如，水刀噴頭布置不要過于密集，可適當(dāng)拉開噴頭間距至20～25cm;調(diào)高噴頭距磚面高度，可控制為60～70cm;同時(shí)保證水刀柜有足夠的空間，避免釉霧飛散。另外，噴釉前的坯溫可提高至90～100度，釉漿比重可提高至1.55～1.58，這些都有利于減少透底現(xiàn)象。

5.5 燒成工藝

紅坯原料燒成溫度低，雖節(jié)省了燃料，卻對(duì)生產(chǎn)工藝有更高的要求。因國(guó)外市場(chǎng)大多需要原始邊（不磨邊） 的紅坯仿古磚，吸水率越低時(shí)，產(chǎn)品的尺寸偏差越難控制。同時(shí)，磚坯也更容易產(chǎn)生變形，造成平整度不良。為此，首先坯料配方要予以改善，拓寬燒成范圍。筆者利用閩清當(dāng)?shù)刎S富的葉蠟石礦資源，將其引入配方，提高磚坯的耐火度，起到較好的效果，另外也可以使用部分高溫砂來解決。其次，重點(diǎn)要對(duì)燒成工藝方面進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)紅坯低溫軟化的特性。燒成曲線設(shè)計(jì)方向以低溫快燒為主，燒成周期盡量縮短，可控制在30min以內(nèi)，以減少輥棒效應(yīng)導(dǎo)致的磚坯變形。具體措施有：保持較高入窯溫度（排煙段可達(dá)到400～500度），讓磚坯盡早進(jìn)入燒成區(qū)，增加氧化時(shí)間，并保持高溫區(qū)的溫度平緩，盡量縮小輥棒上下溫差。適當(dāng)搭配使用長(zhǎng)、短燒槍和炭化硅套筒，減少窯爐橫截面溫差。另外，窯頭進(jìn)磚要求保持整齊，加強(qiáng)對(duì)輥棒傳動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)校，以保證磚坯在窯內(nèi)行走整齊，盡量減少磚坯的擠壓、碰撞和疊片現(xiàn)象。

6 生產(chǎn)效益評(píng)估

綜合評(píng)估生產(chǎn)效益，相對(duì)白坯仿古磚而言，紅坯仿古磚具有以下優(yōu)勢(shì)：

（1）適合低溫快燒，產(chǎn)量大，窯爐燃耗低。經(jīng)筆者長(zhǎng)期測(cè)算，使用水煤氣生產(chǎn)時(shí)，一次燒成紅坯仿古磚的每平方米耗煤量約為2.0～2.1kg，而白坯產(chǎn)品則為2.4～2.6kg。采用天然氣生產(chǎn)時(shí)，紅坯仿古磚的每平方米耗氣量為1.0～1.1m，而白坯仿古磚一般為1.3～1.5m。在陶瓷行業(yè)大力推廣“煤改氣”的今天，燃耗成本舉足輕重，低燃耗的紅坯產(chǎn)品具有明顯的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

（2） 材料來源廣，成本低廉，加工費(fèi)用低。紅坯仿古磚的原材料開采成本低，部分使用回收廢料，不含添加劑的坯料配方成本約為20-40元/噸，而白坯的坯料配方成本一般為70～90元/噸。另外，紅坯原料的硬度普遍不高，易于球磨加工。以40噸中鋁球磨機(jī)為例，泥漿細(xì)度要求250目標(biāo)準(zhǔn)篩余為3～5g/100ml，紅坯原料的加工時(shí)間比白坯原料縮短2～3h，加工成本明顯降低。

（3）優(yōu)質(zhì)紅坯產(chǎn)品的性價(jià)比高，出口市場(chǎng)前景良好。紅坯仿古磚使用劣質(zhì)原料，生產(chǎn)成本較低，但經(jīng)過合理優(yōu)化生產(chǎn)工藝后，成品率較高，可達(dá)到98.0%～99.5%，且成品吸水率低，強(qiáng)度高，性能指標(biāo)完全符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。采用噴墨打印技術(shù)結(jié)合甩釉打點(diǎn)、閃光砂等釉面裝飾效果，圖案逼真，質(zhì)感細(xì)膩，不次于高端白坯仿古磚，產(chǎn)品性價(jià)比高，競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)，十分適合出口市場(chǎng)。

（4） 充分利用工程建設(shè)的廢土、礦山廢渣等，節(jié)約資源，利于環(huán)保。近年來，我國(guó)大力發(fā)展城鎮(zhèn)化和基礎(chǔ)工程建設(shè)，大量的工程廢土、渣土治理費(fèi)用不菲，將其用于陶瓷磚生產(chǎn)，變廢為寶，綜合效益十分可觀。

7 結(jié)論

根據(jù)福州閩清當(dāng)?shù)氐募t瓷土和施工廢土、礦渣等原料的不同性能，相應(yīng)地采用生產(chǎn)工藝優(yōu)化措施，所生產(chǎn)的吸水率3%～6%的紅坯仿古磚達(dá)到較高質(zhì)量水平，產(chǎn)品性價(jià)比高，得到了國(guó)外客戶的廣泛認(rèn)可?？梢姡灰a(chǎn)品質(zhì)量過硬，市場(chǎng)定位準(zhǔn)確，紅坯陶瓷磚出口國(guó)外市場(chǎng)的優(yōu)勢(shì)十分明顯。紅坯陶瓷磚的發(fā)展?jié)摿χ档眠M(jìn)一步深挖，市場(chǎng)前景較為樂觀。

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Production and Process Characteristics of Red Body Antique Tiles with Low Water Absorption

CHEN Hai-lin

（1. Fujian Minqing Jinmingzhu Ceramics Co. Ltd， Fuzhou ，350800;

2 .Fujian Minqing Sandeli Ceramics Co. Ltd， Fuzhou ，350800）

Abstract： Using red porcelain clay， construction? waste soil and mine tailings in Fuzhou area to make red body antique tiles， adopting low-temperature and one-time rapid firing process， and taking targeted process optimization measures according to the characteristics of raw materials， the product has low water absorption， good strength， and its relevant performance indicators are in line with the national standards. With low resource consumption， it has obtained higher product quality and better comprehensive benefits.

Keywords：? Low water absorption; Red body; Antique tiles; Production process