第九章 陶瓷技術(2 / 3)

采用清水擦洗坯體

剛開始時,我們采用以往的習慣做法,每個過水工人每天端一盆水在那裏擦洗坯體,有的人一盆水用上一天,有的人一盆水用上幾天,水越用越渾濁,越用越髒,擦洗後的坯體帶有很多髒點,燒成後的產品經常出現縮釉、掉釉或針孔等缺陷。後來我們改用清水擦洗坯體,即讓自來水從盆的上方慢慢流下,擦洗過的髒水從盆的四周不斷溢出,上午、下午下班時把盆裏的髒水全部倒掉,這樣就有效地克服或者大大減少了上述缺陷。

認真施好內外釉

配釉和製釉是關健,但是施釉也不能馬虎。中溫色釉杯類產品的內釉采用皮球或板車內胎壓縮噴釉,內釉噴好後要讓其餘釉順著杯口方向自然流掉或甩掉,不能流向杯底,否則會造成重釉,燒後產生深淺色,半成品外表麵因施內釉而造成汙染的釉漿也要及時擦洗幹淨;施外釉時,一改以往的單手浸釉方法,采用雙手浸釉方法,工效提高了一倍。對於盤、碟類產品,內釉采用轆轤離心澆釉法施釉,外釉采用浸釉法施釉。對壺類產品,內釉采用人工蕩釉法施釉,外釉采用浸釉法施釉。對杯類、壺類產品的耳、嘴與身若要施以不同色彩的釉時,則要先把耳、嘴的釉施好後才能施身的釉。不管什麼產品,不論采用哪種方法施釉,對10件產品施釉後都要對釉漿攪拌一次,以防止釉漿沉澱、分層,否則將導致產品燒後色彩不穩定。每個施釉工每天上午或下午上班時要把盆裏的釉漿過200目篩,下班時要把釉盆蓋好,防止粉塵汙染。

采用小型隧道窯煆燒

對於色釉產品,外商要求每一種顏色的色澤要一致,不能有明顯的色差,這個質量要求用一般的窯爐來煆燒是達不到的。我們在經過向有關陶瓷專家谘詢、請教和對國內幾個主要產瓷區考察的基礎上,建造了一座36m長的小型隧道窯,專門燒製中溫色釉產品。這種窯爐以輕柴油為燃料,燃燒完全,較易維持產品所需要的氧化氣氛;窯內通道截麵較小,高度較矮,上下左右溫差較小,燒製出來的產品色澤基本一致。

在實際生產中,我們要求窯爐操作人員認真負責,做到勤觀察、勤調節,保持所有噴槍正常燃燒,千萬不能讓其個別噴槍熄火,如若熄火便要及時修理,及時點燃,使最高溫控製在1240—1250℃之間。燃料在爐膛內要經完全燃燒後才能進入窯內通道,千萬不能讓帶煙的火焰直接進入窯內通道,確保色釉發色所需要的氧化氣氛。

2.存在的問題及改進建議

目前我們生產的中溫色釉產品的花色還比較單調,每件產品基本是一種顏色。建議今後繼續研究開發更多的新花麵、新顏色,如亞光的色釉產品、有光和亞光組合或相間裝飾的色釉產品、由不同顏色組成的具有花紋或圖案的色釉產品、中溫色釉煆燒後再經低溫加彩的產品等等,使色釉產品及釉麵更加豐富多彩,更有藝術魅力。

用氧化氣氛煆燒中溫色釉產品,對碳化矽窯具及車麵磚損耗較大,增加了工廠成本。建議改為莫來石質的棚板、柱子和車麵磚,以提高這些材料的使用壽命。

3.結束

采用小型隧道窯煆燒,並在色釉配方、製釉、成形、接耳、過水、施釉等一係列工藝上做到精工細作,可以生產出色澤均一、質量上乘的單件或成套的中溫色釉陶瓷產品。

中溫色釉陶瓷產品投產三年來供不應求。在此基礎上繼續創新並逐漸形成係列化,其市場前景將更加廣闊。

中溫色釉陶瓷產品與普通日用細瓷相比,雖然生產成本增加了85.29%,但產值增加了1.27倍,利稅增加了3.07倍,其經濟效益和社會效益是非常可觀的。

5.綠色陶瓷

1.原料方麵:

我國生產陶瓷的曆史悠久,用傳統原料生產陶瓷的技術早已成熟,但形勢的發展要求我們開發一些新的綠色陶瓷原料資源,一是為了提高我國陶瓷產品的質量,使之上檔次,二是為了綜合利用一些低品位原料及工業廢渣,降低成本,改善環境,環境破壞。原料問題一定要將利用、價值、環保三者關係處理好。原料由就地取材、獨立加工逐步向專業化、標準化、係列化、商品化的方向轉變。加強實驗研究、合理開采、科學配礦、提高資源的利用率。提高球磨機的研磨效率,降低能耗,把原料納入有規劃的“四化”生產。並擴大可用原料範圍,減少對優質、稀少或正在枯竭的重要原材料的依賴,從而將環境負荷減至最低,對植被的破壞降到最

2.從坯釉料配方工藝方麵:

(1)研製和推廣1300℃以下燒成的高質量、高附加值的新瓷種。開發具有低溫快速燒成的陶瓷產品,大幅度降低燃料消耗。

(2)開發工業廢棄物再生資源化技術,利用工業廢棄物生產優異性能的陶瓷產品,如利用礦渣、粉煤灰、矽灰、煤矸石等生產陶瓷產品。

(3)在確保產品高性能的前提下,研究降低製品成熟溫度的技術途徑。

(4)研製無鉛無鎘陶瓷顏料及無鉛低溫釉料,減少生產汙染和產品汙染。

3.從成型工藝方麵:

(1)由傳統的生產工藝技術向現代化先進的工藝技術方向轉變。

(2)研究開發新的成型工藝,例如,幹法、半幹法和膠態成型工藝技術的研究。

4.從窯爐及耐火材料方麵:

日用陶瓷工業的能耗主要集中在製品的燒成部分,此處節能潛力最大。應從下述四個方麵開展工作來降低日用陶瓷工業的能耗,提高其經濟效益,降低環境負荷:

(1)大力開發研製和推廣節能工業窯爐。

(2)研製和推廣輕質保溫築窯耐火材料和低熱容窯車。

(3)重視高性能薄壁輕量窯具的研製和推廣應用。

(4)使用低硫排放的清潔燃料,減少大氣汙染,並對窯爐的餘熱進行充分利用,提高熱效率。

5.其他方麵:

(1)建立健全陶瓷產品生命周期(LCA)的理論和方法,為綠色陶瓷的發展戰略和陶瓷工業的環境協調性的評價提供科學依據和方法。

(2)發展能替代生產能耗高、對環境汙染大、對人體有一定毒害的陶瓷產品或輔助製品。

(3)研究三廢回收和再生利用技術。

(4)以最低資源和能源消耗、最小環境汙染代價生產傳統陶瓷產品,如研製適合於陶瓷行業的除塵器、低噪音風機等新裝備。

(5)研製新型抗菌保健陶瓷製品。

(6)發展能治理工業汙染、淨化修複環境或能擴大人類生存空間的新型陶瓷產品,如用於開發海洋、地下、鹽堿地、沙漠、沼澤地的特種陶瓷產品。

(7)加強對業界人員環保意識的培養和教育,使之對生態設計、清潔生產的重要性有深刻的認識和理解,加速綠色陶瓷的發展信息來源:實用陶瓷生產技術彙編

6.陶瓷纖維的性能及應用

陶瓷纖維是一種纖維狀輕質耐火材料,具有重量輕、耐高溫、熱穩定性好、導熱率低、比熱小及耐機械震動等優點,因而在機械、冶金、化工、石油、交通運輸、船舶、電子及輕工業部門都得到了廣泛的應用,在航空航天及原子能等尖端科學技術部門的應用亦日益增多.發展前景十分看好。陶瓷纖維在我國起步較晚,但一直保持著持續發展的勢頭,生產能力不斷增加,並實現了產品係列化,我國已發展成為世界陶瓷纖維生產大國。

陶瓷纖維的現狀及發展趨勢

早在1941年,美國巴布考克·維爾考克斯公司就利用天然高嶺土經電弧爐熔融後噴吹成了陶瓷纖維。20世紀40年代後期,美國有兩家公司生產矽酸鋁係纖維,並第1次將其用於航空工業。進入50年代,陶瓷纖維已正式投入工業化生產,到了60年代,已研製開發出多種陶瓷纖維製品,並開始用於工業窯爐的壁襯。1973年全球出現能源危機後,陶瓷纖維獲得了迅速的發展,其中以矽酸鋁係纖維發展最快,每年以10%~15%的速度增長。美國和加拿大是陶瓷纖維的生產大國,年產量達到了10萬t左右,約占世界耐火纖維年總產量的1\/3。歐洲的陶瓷纖維產量位於第三,年產量達到6萬t左右。在年產30萬t的陶瓷纖維中,各種製品的比例大致為:毯和纖維模塊45%;真空成型板、氈及異形製品25%;散狀纖維棉15%:纖維繩、布等織品6%;纖維不定形材料6%:纖維紙3%。

陶瓷纖維製品的應用領域主要是加工工業和熱處理工業(工業窯爐、熱處理設備及其它熱工設備),其消耗量約占40%,其次是鋼鐵工業,其消耗量約占25%。國外在提高陶瓷纖維產量的同時,注意研製開發新品種,除1000型、1260型、1400型、1600型及混配纖維等典型陶瓷纖維製品外,近年來在熔體的化學組分中添加ZrO2、Cr2O3等成分,從而使陶瓷纖維製品的最高使用溫度提高到1300℃。此外,有些生產企業還在熔體的化學組分中添加CaO、MgO等成分,研製開發成功多種新產品。如可溶性陶瓷纖維含62%~75%Al2O3的高強陶瓷纖維及耐高溫陶瓷紡織纖維等。因此,目前在國外陶瓷纖維的應用帶來了十分顯著的經濟效益,導致陶瓷纖維的應用範圍日益擴大,一些主要工業發達國家的陶瓷纖維產量繼續保持持續增長的發展勢頭,其中尤以玻璃態矽酸鋁纖維的發展最為迅速。同時,隨著陶瓷纖維應用範圍的不斷擴大,導致陶瓷纖維製品的生產結構隨之發生重大改變.如陶瓷纖維毯(包括纖維塊)的產量由過去占陶瓷纖維產量的70%下降至45%;陶瓷纖維深加工製品(如纖維繩、布等纖維製品)、纖維紙、纖維澆注料、可塑料、塗抹料等纖維不定形材料的產量大幅度增長,接近於陶瓷纖維產量的15%。陶瓷纖維新品種的開發生產和應用,大大促進了陶瓷纖維的應用技術和施工方法的發展。

我國陶瓷纖維生產起步較晚,在20世紀70年代初期,才先後在北京耐火材料廠和上海耐火材料廠研製成功並投入批量生產。其後10餘年主要以“電弧爐熔融、一次風噴吹成纖、濕法手工製氈”的工藝生產陶瓷纖維製品,工藝落後,產品單一。自1984年首鋼公司耐火材料廠從美國CE公司引進電阻法甩絲成纖陶瓷纖維針刺毯生產線後.至1987年,又有河南陝縣電器廠、廣東高明矽酸鋁纖維廠和貴陽耐火材料廠分別從美國BW公司和Ferro公司引進了3條不同規模、不同成纖方法的陶瓷纖維針刺毯生產線及真空成型技術,從此改變了我國陶瓷纖維生產工藝、生產設備落後和產品單一的麵貌。

自1986年開始.我國通過對引進的陶瓷纖維生產設備和工藝消化、吸收,並結合國情研製、設計建成了不同類型的電阻法甩絲(或噴吹)成纖幹法針刺毯生產線82條,安裝在45家企業內。年產量已達到10萬t以上,成為世界最大的生產國。產品品種多樣化.除批量生產低溫型、標準型、高純型、高鋁型等多種陶瓷纖維針刺毯及超輕質樹脂幹法氈(板)外.還可生產14%~17%ZrO2的合鋯纖維毯。其使用溫度可達1300℃以上。

20世紀80年代末期,日本直井機織公司、車鐵及英特萊等機織品公司相繼在北京投資建成了陶瓷纖維紡織品專業生產企業,並批量生產陶瓷纖維布、帶、扭繩、套管、方盤根等陶瓷纖維紡織品,纖維織品生產所需的散狀纖維棉及工藝裝備均已實現了國產化。90年代初,北京、上海、遼寧鞍山、山東、河南三門峽等地先後從美國、法國、日本等國引進了陶瓷纖維的噴塗技術和設備;並在冶金、石化部門工業窯爐上應用了陶瓷纖維噴塗爐襯,節省了能耗,取得了良好的經濟效益,現已得到了普遍推廣,並在冶金、石化和機械等部門工業爐和加熱裝置中的應用取得了成功的經驗。與陶瓷纖維噴塗技術同步發展的陶瓷纖維澆注料、可塑料、塗抹料等纖維不定形材料,不僅已建有國內生產企業,而且已在各類工業窯爐、加熱裝置和高溫管道上推廣應用。

因此,目前我國陶瓷纖維已處於持續調整發展的階段,陶瓷纖維的生產工藝與設備,尤其是幹法針刺毯的生產工藝與設備具有世界先進水平,含鉻、含鋯矽酸鋁纖維板,多晶氧化鋁纖維,多晶莫耒石纖維及混配纖維製品等新型陶瓷纖維與製品相繼開發成功,並投放了工業化生產,使纖維狀輕質耐火材料構成了完整的係列產品。陶瓷纖維應用範圍的不斷擴大,致使高強度、抗風蝕硬性纖維壁襯應用日益普及。同時,陶瓷纖維生產技術的發展,也大大推動了陶瓷纖維的應用技術和施工方法的發展。

陶瓷纖維的直徑一般為2μm~5μm,長度多為30mm~250mm,纖維表麵呈光滑的圓柱形,橫截麵通常是圓形。其結構特點是氣孔率高(一般大於90%),而且氣孔孔徑和比表麵積大。由於氣孔中的空氣具有良好的隔熱作用,因而纖維中氣孔孔徑的大小及氣孔的性質(開氣孔或閉氣孔)對其導熱性能具有決定性的影響。實際上,陶瓷纖維的內部組織結構是一種由固態纖維與空氣組成的混合結構,其顯微結構特點在固相和氣相都是以連續相的形式存在,因此,在這種結構中,固態物質以纖維狀形式存在,並構成連續相骨架,而氣相則連續存在於纖維材料的骨架間隙之中。正是由於陶瓷纖維具有這種結構,使其氣孔率較高、氣孔孔徑和比表麵積較大,從而使陶瓷纖維具有優良的隔熱性能和較小的體積密度。

陶瓷纖維的機械物理性能

陶瓷纖維品種較多,其化學成分也不相同,因此其機械物理性能也有較大的差異,現選擇具代表性的4種主要陶瓷纖維的典型性能列於表2。

化學氣相反應(CVR)法是以B2O3為原料,經熔紡製成B2O3纖維,再置於較低的溫度和氨氣中加熱,使B2O3與氨氣反應生成硼氨中間化合物,再將這種晶型不穩定的纖維在張力下進一步在氨氣或氨與氮的混合氣體中加熱至1800℃,使之轉化成BN纖維,其強度可高達2.1GPa,模量可達345GPa。

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