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可替代粘土的增强剂在建陶生产中应用

1、前言

粘土在建陶生产中参与配方组成,除了提供建陶需要的元素更重要的是提供可塑性赋于坯体成型性能,是很重要的原材料。但粘土同时使配方烧失量增大,制约了烧成周期的缩短,同时带来了烟气排放量的增加,给建陶的环保化生产带来了大的压力。另外,粘土主要存在于农田、鱼塘及丘岭低洼地带,是很难再生的资源,粘土的开采又带来了环境的破坏。因此替代粘土一直是陶瓷人心中的梦想。

嘉博陶瓷原料十年来专业研发及生产销售陶瓷专用坯体增强剂,并于2013年7月研发出可替代粘土陶瓷专用增强剂,于2013年9月在某知名建陶企业大生产中成功应用,并迅速在建陶行业十几家厂家得到推广应用,到发稿前,有的厂家已将粘土的使用量降到了5%,个别生产线已完全替代粘土。这样就突破了建陶生产中粘土不可替代的瓶颈,为建陶生产开启了新的一片天空。

从目前众多厂家生产应用的数据来看:嘉博陶瓷专用坯体增强剂只要加入0.1%就能增加0.25 MPa以上的生坯干燥强度,可替代3%的粘土原料使用,而且随着加入量的增加强度累积增加。

2、本文研究的范围

 在实际生产中用增强剂替代粘土后,配方性能改变要兼顾的细节很多,如:

⑴配方元素结构变动所带来的调整配合

⑵配方烧失量减小导致烧成收缩率变化所带来的调整

⑶配方调整后对色料呈色能力变化所带来的调整

⑷配方调整后对烧失量的减小对干燥及烧成曲线的调整

⑸由于调整带来的其它生产各环节的配合调整

结合各使用厂家的生产实践经验,我们总结初步使用者应先进行小量的粘土替代方案,初步使用时以0.2%嘉博增强剂替代配方中6%的粘土量为佳,再逐步加大粘土的替代辐度,以确保生产的稳定过渡。

针对替代配方中6%的粘土量这一初步环节,本文的研究对象选取某生产厂家以40吨球磨机入中试超白料配方一球,球磨喷料,进行大规模连续生产,记录各环节数据,并与试验前生产线上生产的原超白配方的各环节数据进行对比,从而分析得出结果。实验结果和流程可为将来产品使用者提供指导性思路,考虑到在粘土替代过程中要兼顾的细节较多,使用者应做好充分的应对措施及尽量向我公司咨询具体细节。      

3、本次试验的目的:

⑴验证引入嘉博固体增强剂替代粘土后能否优化配方结构

⑵优化后各项数据是否有实际应用价值

⑶通过演示本次中试流程为各使用者提供借鉴

4、试验流程设计

试验配方设计→试验配方投40吨料球磨喷粉并陈腐24小时以上→各生产环节做好试验准备工作→试验前做好原配方生产数据记录整理→正式转用试验料大生产并调试稳定→记录试验料各环节生产数据→试验料生产完后转回原生产配方料调试稳定后继续生产→数据整理对比并得出试验结论。

 

5、试验的具体过程

5.1 试验配方设计及新旧配方对比:

原料名称

配 方 比 例

中试超白

生产超白

中试对比生产配方

水洗石粒

17

17

0

1#砂

17

17

0

石粉

15

15

0

2#砂

31

25

+6.0

水洗黑坭

5

7

-2.0

球土

12

16

-4.0

烧滑石

1.5

1.5

0

高铝砂

1

1

0

硅酸锆

0.5

0.5

0

釉用1000粘甲基

0

0.03

-0.03

液体增强剂

0

0.07

-0.07

嘉博固体增强剂

0.3

0

+0.3

稀释剂

1.1

1.1

0

合  计

101.4

101.2

+0.2

 

5.2 具体调整数据如下表说明:

塑性坭

中高温砂

添加剂

水洗黑坭

球土

2#砂

液体增强剂

1000粘甲基

固体增强剂

-2.0%

-4.0%

+6.0%

-0.07

-0.03

+0.3

注:涉及到试验厂家的商业及配方秘密的关健部分已进行保密(如原料具体名称等),本文只演示替代过程,旨在说明方向,以及对比真实试验结果,对于要兼顾的各细节,使用者应做好充分的应对措施及尽量与我公司咨询具体细节。要重点说明的是:原配方中有加总量0.1%的其它增强剂类材料,所以本配方中有0.1%嘉博增强剂是等量替代原配方中的其它增强剂类材料,另0.2%嘉博增强剂实际替代配方中6%的粘土。

 

5.3 配方化学分析数据对照表:

名称

SiO2

Al2O3

Fe2O3

TiO2

CaO

MgO

K2O

Na2O

烧失量

总含量

中试超白

73.11

17

0.23

0.05

0.35

0.34

0.83

4.56

3.15

99.62

生产超白

73.08

17.13

0.31

0.06

0.3

0.43

0.86

4.33

3.6

99.2

对比

+0.03

-0.13

-0.08

-0.01

+0.05

-0.09

-0.03

+0.23

-0.45

+0.42

 

5.4各主要过程监控点的工艺参数数据:

项    目

中试料

生产配方料

对比

浆料

细  度 % (250目筛余)

1

1.1

合格

   比  重(g/ml)

1.72

1.7

合格

流  速(s)

45

25~50

合格

水  份 (%)

33.6

32~35

合格

粉料

水  份 (%)

6.1

5.6~6.2

合格

颗粒级配 %(40目上)

45

35~45

合格

半成品

出压机生坯强度

(MPa)

第1次

0.38

0.36

+0.03

第2次

0.39

0.36

平均值

0.39

0.36

干燥后强度 (MPa)

第1次

2.12

1.55

+0.39

第2次

1.94

1.73

平均值

2.03

1.64

烧成尺码(mm)

810~823

805~820

+3~5

抗折强度 (N)

44.21

43.76

合格

吸 水 率

0.05

0.06

合格

成品 

白度(抛后)

 55.1~55.6

51.8~52.3

+3.3

防    污

合格

合格

    合格

备注

 

           

                                               

5.5 数据分析:

⑴ 干燥前坯体强度增大0.03 – 0.05 MPa,提升8.3%;干燥后强度增大0.39MPa,提升23.78%,充分证明嘉博固态增强剂性能优良,在减少了6%塑性坭及不加原有增强类化工的情况下,中试料干燥前后的生坯强度不降反增,能更加确保生产过程中损耗的控制。

⑵在配方中,由于用白度高的中高温料代替了铁元素含量高的塑性坭,使产品的白度提升了大约3度。

⑶基础配方中塑性坭的减少,对色料的呈色更有利,发色能力和色泽的鲜艳程度有很大的改善。

⑷ 坯体白度增加3.3度,将可减少硅酸锆的加入量,大大节约成本。

⑸ 浆料流速45秒,可控合格。

⑹ 烧成尺码增加3~5mm,烧成收缩减少0.28%,这是由于替代塑性坭后配方烧失量降低0.45%引起的,这有利于提高窑炉产量及节约能耗以及提高单位原料产砖比例。

6、结论与展望:

本文通过演示某建陶厂家在配方中用嘉博陶瓷坯体增强剂替代6%的粘土的过程,为将来建陶行业生产对粘土的取代提供了借鉴参考。在建陶配方中减少或不用粘土是建陶行业多年的期望,无论从环保节能,还是对于厂家降低生产成本提升竟争力方面都是利好的。也欢迎更多的公司能够通过应用我们的产品摆脱粘土的束缚,部分或完全的替代粘土。我公司将努力探寻让配方中粘土的替代更加便捷和完美,以及让建陶配方更加完美。也希望更多这一行业的专家能多提宝贵意见。

 摘自:陶瓷 2014年12月350期P12       曾宪达撰写

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