湖南保靖县紫砂陶成瓷试验及应用

欧阳小胜 袁勇 江良 饶宗旺 朱俊

（1.景德镇陶瓷学院，江西景德镇333001；2.中国轻工业陶瓷研究所，江西景德镇333000）

0 引言

保靖县境内紫砂陶土、镁质瓷泥资源十分丰富，素有“中南陶城”美誉[1]。据保靖县国土资源局档案资料显示，紫砂陶地质储量达16亿吨以上，镁质瓷泥储量达1亿吨以上，且陶土质量上乘，强度高，耐酸碱性好，是全国著名的“紫砂陶土”之乡，并已申请紫砂陶地理标志产品保护。紫砂陶土主要特点是三氧化二铁含量高，氧化钛的含量低，且含有许多的微量元素，我们可利用其铁含量较高的特点，生产棕红色紫砂陶产品。目前，湖南保靖每年生产所用的陶土总量约在4万吨左右，仅为当地陶土资源总储量的四万分之一左右。而紫砂陶是一种精陶，其质地细腻、色泽匀称、柔和、透气性强、并含有多种微量元素，因此紫砂陶系列产品具有良好保健作用，广泛应用于陶瓷制品、茶具、火锅、电饭煲内胆、保温瓶内胆以及各类中高档艺术品。目前国内生产紫砂陶制品的地区只有江苏宜兴和广东佛山等地，而佛山资源短缺。因此，利用湖南保靖得天独厚的资源优势开发紫砂陶制品，其市场前景看好[2]。

1 成瓷试验

1.1 试验原料

1.1.1 紫砂陶

紫砂陶，矿物成分为水云母及不等量的高岭岩、石英、云母屑和铁。含有氧化铁、氧化铝、氧化镁、氧化钾、氧化钠等化学成分，外观呈暗褐色。其化学分成见表1。从表中可以看出紫砂陶Fe2O3含量达到7.29％，氧化钛的含量也比较低，根据其含铁高的特点可以制成棕红色制品。

1.1.2 镁质粘土

镁质粘土中主要矿物是滑石和游离石英，方解石的数量不定，还含有少量的海泡石、伊利石、绿泥石、富镁蒙脱石等粘土矿物以及磁铁矿、钛铁矿等。其化学成分见表2。从表中可以看出，镁质粘土主要成分是SiO2、MgO；其中MgO为24.29，SiO2和MgO比重为2.68，超过滑石和海泡石重的比值，可见其中含有游离氧化硅。氧化铁、氧化钛等着色氧化物和氧化钾、氧化钠的含量也很低[3]。

1.1.3 铝矾土

表1 紫砂陶的化学全分析Tab.1 Chem ical com position of purple sand clay

表2 镁质粘土化学全分析Tab.2 Chem ical composition ofmagnesia clay

矾土矿，又名铝土矿、铝矾土。其组成成分异常复杂，是多种地质来源极不相同的含水氧化铝矿石的总称。铝土矿一般是化学风化或外生作用形成的，很少有纯矿物，总是含有一些杂质矿物，或多或少含有粘土矿物、铁矿物、钛矿物及碎屑重矿物等等。矾土在配方中引入可形成堇青石的一种，提高温度，防止变形。

图1 试验工艺流程图Fig.1 The process of the experiment

表3 试验主要配方Tab.3 Test formulas

1.1.4 锂辉石

锂辉石是一种伟晶岩矿物，产于花岗伟晶岩中，常与水晶、电气石、绿柱石等伴生，呈棕红色[4]。在配方中引入锂辉石，用以降低热膨胀系数，提高它们的热稳定性、抗热震性、尺寸稳定性、耐压强度和耐腐蚀性能。

1.2 试验步骤

试验工艺流程如图1所示。

丰田的管理模式是PDCA，也叫持续改善。三星几乎时时处于变革状态，几乎隔几年就有一次大的变革。这些大的、好的企业，都有变革的管理和变革的基因，变革是管理的主要任务。怎样不断地淘汰过时的思维与机制，发现环境的变化，引导企业跟着变化走，这也是管理的具体工作。

1.3 坯料配方

坯料配方是本次试验的关键，试验的主导思想是根据湖南保靖紫砂陶的特点，经过多次试验最终获得适合1060℃氧化焰烧成，既能满足各项工业性能要求，生产出的产品又具有明显的当地特色，适合于现代市场要求。这给坯料配方工作带来了极大的难度。首先我们在试验过程中就遇到了产品膨胀系数比较高，易变形、烧结温度过低；其次，产品表面不鲜艳，没有颗粒感。为了解决湖南保靖紫砂陶在成瓷中遇到的难题，我们进行了许多系统的配方试验，采取各种不同的配方手段，终于达到了初步成果。试验主要配方如表3所示。

试验运用了多个配方体系和试验手段，重点对坯的烧结温度和膨胀性能两种因素进行综合考虑，把湖南保靖陶土铁钛含量高、可塑性好、烧成温度低等特点在配方中充分体现，通过对原料用量、成瓷温度、膨胀性能等诸多因素进行对比分析，通过锂辉石形式引入氧化锂，以提高成品耐热度；由于紫砂陶烧成温度过低，因此通过加入高矾土，引入更多的氧化铝，从而提高坯体烧成温度；通过不断调整配方，最后获得了试验无明显变形，颜色棕红色，色泽艳丽的紫砂陶配方，试验成熟配方如表4。

2 应用

2.1 紫砂锅内胆

如今的电饭煲、煲汤锅具主要有两种材质：紫砂陶和金属材质。紫砂内胆与金属内胆的区别在于：紫砂内胆是采用天然紫砂作为原料，在加热过程中能发出远红外线，有利人体健康。同时，远红外线还有活化脂肪酶的作用，紫砂所含的部分微量元素也能够活跃分解脂肪的酶素，所以紫砂炊具煮出的食物柔美而不腻。紫砂的微孔结构还能使紫砂炊具保鲜食物，令食物“盛暑越宿而不馊”；金属内胆则没有以上功效，且很多为了达到不沾效果喷涂了有机涂料，反而有害人体健康[5]。

表4 试验成熟配方Tab.4 Obtained formula

目前，紫砂煲内胆销量连年上升，而消费者选择紫砂陶电饭煲内胆是因其健康、营养、养生等优点。然而经相关部门调查中发现，许多紫砂煲产品的内胆泥料，实际上都是用田土、黄土、黑土等普通陶土，添加铁红粉、二氧化锰等化学颜料配制加工而成，并非宣传的“纯正紫砂”。本研究研制的全新紫砂煲内胆不含任何化学颜料，因此市场前景非常大。

紫砂内胆特点：

（2）紫砂内胆经1060℃高温烧结而成，不含任何对人体有害的物质；

（3）成份稳定，耐酸耐碱，耐高温，抗腐蚀；

（4）配方中加入了锂辉石等低膨胀原料，解决了传统紫砂电饭煲受热不均、内胆易爆裂缺陷。

2.2 紫砂茶具

紫砂茶具属陶器茶具的一种。它坯质致密坚硬，取天然泥色，大多为紫砂，亦有红砂、白砂。在紫砂茶具中，以江苏宜兴的原矿紫砂为上品，原矿紫砂的特殊材质决定了它作为茶具既不夺茶香，泡茶又不容易变味，因而备受爱茶人的追捧。然而江苏宜兴紫砂矿破坏严重，宜兴市2005年开始实行紫砂矿禁采令，原材料减少，市面上真正紫砂制品减少。经相关部门调查发现，市面上许多紫砂茶具为人工加入“色素”的假冒紫砂茶具，该茶具不具备紫砂茶具特点，而且重金属溶出量出现异常，严重危害身体健康。本试验生产的紫砂茶具采用的湖南保靖紫砂陶土与江苏宜兴紫砂一样，具有天然色泽，不需添加色素，也不添加其它有毒害物质，因此产品健康环保，市场前景广阔。

茶具特点：

（1）经1060℃烧制，产品呈天然暗紫红色，品味高雅大方。

（2）冷热急变适应性强，壶内注入沸水，不因温度突变而胀裂。置于温火，不易爆裂。

（3）砂具砂质传热缓慢，保温性强，提握抚摸不感炙手。

（4）壶具易吸茶汁，内壁不刷而无异味，壶经久耐用。

3 结论

（1）湖南保靖紫砂陶经过合适的配比，在1060℃氧化焰烧制成陶，坯料中紫砂陶加上当地镁质粘土使用率达到80％，可大大降低原料成本，发挥当地资源优势，形成特色产品；其化学配方为：湖南保靖紫砂陶60～70％，镁质粘土10～20％，矾土10～20％，锂辉石10～20％。

（2）在配方中引入适量的镁质粘土和钒土，可有效的提高产品的温度稳定性能，引入一定的锂辉石可以降低其膨胀系数，降低变形。

（3）产品吸水率较高，耐热性能好，能生产各种器皿的产品，产品的各项指标达到陶器产品的国家标准。

（4）为了使产品更具有变化多样性，在成型工艺中采用了注浆、滚压、塑压等几种成型方式，可生产多种异型产品，产品造型新颖、美观；工艺流程、工艺参数合理，能够适应批量生产。

1彭书凤，向洪光.保靖紫砂陶越来越牛.湖南：团结报，2009

2姚建江，董道平.抢抓机遇-实现新跨越.湖南：中国民族，2002

3李家驹，缪松兰等.陶瓷工艺学.北京：中国轻工业出版社，2008

4胡志强.无机材料科学基础.北京：化学工业出版社，2005

5王小龙，高丽君.紫砂朱泥的初步研发.中国陶瓷工业，2009，（6）