高档有釉陶瓷砖用球粘土研究

摘 要：控制好原生粘土原矿、次生粘土原矿、三水铝石原矿可溶性硫酸盐含量和其它理化指标，通过沉降法提纯，按比例混合均匀压滤可以制得理化指标优异，适用于高档有釉陶瓷砖的球粘土。三水铝石理想加入比例为3.0%～12.0%。

关键词：有釉陶瓷砖;粘土;三水铝石;可溶性硫酸盐;沉降法

1 前 言

随着生活水平的提高，人们对各种装饰材料的要求也越来越高，而这些高质量的装饰材料与原材料的质量控制也息息相关。市场上的抛光瓷砖制作时在表面留下了较多的凹凸气孔，这些气孔容易藏污纳垢，使抛光瓷砖的表面很容易渗入污染物，甚至一些茶水倒在上面都回天无力，而高档有釉陶瓷砖表面气孔很少，不透水，易清洁，防污染效果远远超过抛光砖。原因之一是由于有釉陶瓷砖使用的原料的可溶性硫酸盐较低，质量较高。球粘土的硫酸盐基本为硫酸镁、硫酸钙、硫酸铝、硫酸铁和硫酸锰等，这些硫酸盐的高温分解温度为1073～1473℃，而有釉陶瓷砖的烧成温度为1000～1250℃。当有釉陶瓷砖表面已经熔融封闭后，这些硫酸盐仍在分解产生气体，这些气体在有釉陶瓷砖内聚集成较大气泡，部分气泡冲破熔融的釉面产生大量的气孔，部分气泡被封在釉面里，这部分气泡在表面抛光后也将增加有釉陶瓷砖表面气孔数量。所以通过严格控制原材料的硫酸盐含量，是获得高档的装饰材料的一种重要方法。

目前市场上的球粘土在制备之前，并没有控制原料的可溶性硫酸盐含量，因此生产出的球粘土可溶性硫酸盐含量较高，从而采用这种高含量硫酸盐的球粘土无法生产出高档的有釉陶瓷砖，或者生产出的有釉陶瓷砖产品质量不可靠，有釉陶瓷砖表面的气孔时少时多，防污染效果时好时坏，这极大地影响了有釉陶瓷砖产品质量。因此需要将球粘土的可溶性硫酸盐控制在一个适当的范围，以生产出防污染效果好的高档有釉陶瓷砖，满足市场对高档有釉陶瓷砖的需求。

本文研究高档有釉陶瓷砖用球粘土，其使用的所有原料包括原生粘土、次生粘土、三水铝石、稀释剂、絮凝剂、水，生产前采用GB/T 8158.5规定的方法测试其可溶性硫酸盐，严格控制所选用的原料的可溶性硫酸盐含量，原生粘土和次生粘土的可溶性硫酸盐含量低于1200ppm，稀释剂和絮凝剂的可溶性硫酸盐含量低于1000ppm，水的可溶性硫酸盐低于100ppm，三水铝石的可溶性硫酸盐含量低于1200ppm。

2 原矿化学成分

原矿化学成分见表1。

3 试 剂

分析纯：硅酸钠、三聚磷酸钠、碳酸钠、聚合氯化铝、氯化镁、硝酸。

4 样品制备

4.1 样品制备

4.1.1 原生粘土原矿提纯

将原生粘土投入1#化浆池，按比例依次投入水和稀释剂，化成干料百分含量为20%～50%浆料，将浆料输送到1#螺旋除沙机除去较粗的石英沙，接着输送到1#刮沙机除去较细的石英沙，再输送到1#振动筛除去树皮、草根、云母或其它杂质，然后输送到1#斜池沉降（1～35）h，再抽斜池上层浆料到1#中池，采用1#搅拌机边搅拌边加入絮凝剂，使浆料充分絮凝，絮凝后的浆料输送到1#成品池，得到纯原生粘土浆。

4.1.2 次生粘土原矿提纯

将次生粘土投入2#化浆池，按比例依次投入水和稀释剂，化成干料百分含量为25%～8%浆料，将浆料输送到2#螺旋除沙机除去较粗的石英沙，再输送到2#刮沙机除去较细的石英沙，再输送到2#振动筛除去树皮、草根、云母或其它杂质，然后输送到2#斜池沉降（1～25）h，再抽斜池上层浆料到2#中池，用2#搅拌机边搅拌边加入絮凝剂，使浆料充分絮凝，絮凝后的浆料输送到2#成品池，得到纯次生粘土浆。

4.1.3 三水铝石原矿提纯

将三水铝石投入3#化浆池，按比例依次投入水和稀释剂，化成干料百分含量为30%～45%浆料，将浆料输送到3#螺旋除沙机除去较粗的石英沙，再输送到3#刮沙机除去较细的石英沙，再输送到3#振动筛除去树皮、草根、云母或其它杂质，然后输送到3#斜池沉降（3～25）h，再抽斜池上层浆料到3#中池，用3#搅拌机边搅拌边加入絮凝剂，使浆料充分絮凝，絮凝后的浆料输送到3#成品池而得到纯三水铝石浆。

4.1.4 按比例配浆压滤

将纯原生粘土浆、纯次生粘土浆和纯三水铝石浆按表2比例输送到4#成品池，用4#搅拌机混合均匀，再采用柱塞泵输送到压滤机脱去部分水，形成含水率为25.7%～33.5%的球粘土产品。

5 结果和讨论

（1）各试验结果见表3。

（2）试验球粘土样品的可溶性硫酸盐为（89～198）ppm，数值处于很低水平。

（3）试验球粘土样品的放射性指数合格。

（4）试验球粘土样品的干燥抗折强度、白度、Al2O3、Fe2O3等理化指标优异，系列产品可以满足不同有釉陶瓷砖使用要求。

（5）机理讨论：研究发现，原生粘土一般质地较纯，氧化铁、氧化钛、氧化锰等含量低，烧后白度高，耐火度较高，但往往含有母岩杂质，颗粒较粗，悬浮性较差，保湿性较差，可塑性较低，干燥抗折强度较低;次生粘土具有颗粒细小、悬浮性较好、保湿性较好、可塑性较高、干燥抗折强度较高等优点，但杂质较多，氧化铁、氧化钛、氧化锰等含量较高，烧后白度较低;三水铝石的晶体极细小，晶体聚集在一起成结核状、豆状或土状。三水铝石具有颗粒细小、可塑性高、悬浮性好、保湿性好等优点，但干燥收缩大、烧成收缩大、干燥强度低;加入稀释剂能使原生粘土、次生粘土和三水铝石充分分散在水介质中，形成良好的泥浆系统，使泥浆具有良好的输送性，同时也容易去除杂质;加入絮凝剂能使原生粘土、次生粘土和三水铝石凝聚，形成良好稳定、不分层的泥浆，也有利于提高后续泥浆的压滤效率。通过上述各个组分的协同作用，合理搭配，取长补短，并通过将各组分的可溶性硫酸盐控制在一定范围，从而获得具有优异的悬浮性、合适的保湿性、良好的可塑性和较高的干燥抗折强度的球粘土。

本研究通过检测，严格控制原料的可溶性硫酸盐含量，选取较低可溶性硫酸鹽原料投入生产，并在生产时控制浆料的浓度，使压滤时部分可溶性硫酸盐随着脱掉的水排走。通过这些措施，可以极大地降低球粘土产品的可溶性硫酸盐，为生产高档有釉陶瓷砖提供了良好的原料，很好地保障了高档有釉陶瓷砖的质量。

本次试验显示，三水铝石加入量超过12%的球粘土的粘度较大，这种球粘土的分散性稍差，三水铝石理想加入量为3%～12%。

6 结论

控制好原生粘土原矿、次生粘土原矿、三水铝石原矿可溶性硫酸盐含量和其它理化指标，通过沉降法提纯，按比例混合均匀压滤可以制得可溶性硫酸盐含量很低、理化指标优异，适用于高档有釉陶瓷砖的球粘土。三水铝石加入量超过12%的球粘土的粘度较大，这种球粘土的分散性稍差，三水铝石理想加入量为3%～12%。

参考文献

[1] 谢汝忠，一种作为高档有釉陶瓷砖原料的球粘土及其生产方法，国家知识产权局，http：//pss-system.cnipa.gov.cn/sipopublicsearch/patentsearch/showViewList-jumpToView.shtml