石英粒度对超白陶瓷坯体白度的影响

刘世明 陈然 马杰 付亚玲 王娅婕 黄佳琪

摘 要：通过在陶瓷坯体配方中，选用325目和1250目两种不同粒径的石英粉和两种不同白度的高岭土原料进行试验，分析两种粒径石英粉对陶瓷坯体白度的影响。结果显示：（1）添加325目的石英粉的坯体白度高于添加1250目石英粉的坯体白度;（2）白度相对较低的高岭土，其陶瓷配方白度更容易受到石英粒径大小的影响。

关键词：石英粒径;坯体白度

1 前 言

建筑陶瓷产品中，陶瓷坯体白度是一个较为关键的性能指标，特别是在陶瓷大板生产中，坯体的白度不仅是装饰方面的外观需求，更是为了满足工艺上的需求。在建筑陶瓷坯体中，最主要的的两大成分：二氧化硅和氧化铝。二氧化硅一部分来自硅酸盐组分，一部分主要来源于石英矿物。而且在建筑陶瓷选择的原料球土、高岭土、钾钠长石等矿物中，一般都或多或少的含有石英矿物[1]。因此，在做超白陶瓷（≥65°）坯体时，研究分析石英粒径对超白陶瓷坯体的白度影响，是很有必要的。本文通过选用两种特定粒径的石英粉外加到陶瓷配方中，对实验结果进行测试和现象分析。

2 实验部分

2.1 实验原料

本实验采用的原料有：高岭土、钠长石粉、钾长石粉、滑石、方解石、石英粉等，其主要的化学成分如表1。

2.2 实验配方设计

为了生产超白陶瓷坯体，所选择原料的铁、钛含量相对较低。另外，所用的高岭土也是优质原料，含有少量的天然石英，有利于后续试验的对比分析。在建筑陶瓷坯体配方体系里面，SiO2的含量一般为60%～70%，Al2O3的含量为20%左右，其它为K2O、Na2O、Fe2O3、TiO2、MgO、CaO等主要成分。考虑到只采用单因素石英颗粒大小不同对陶瓷坯体白度的影响进行研究，所以在高岭土的选择上选用了两种不同白度的高岭土进行横向对比，以做相互验证。配方设计如表2。

2.3 实验设备和测试仪器

实验设备：快速球磨机、马弗炉、生产线辊道窑。

测试仪器：采用WSB-2Ⅱ型号荧光白度仪测试烧结后陶瓷的白度，采用精密密度测试仪测试密度，采用真空法测试产品的吸水率。

2.4 数据结果

通过四组配方在马弗炉和生产线两种方案烧结后，对所得到的样品进行性能测试，结果见表3和表4。

3 结果分析

通过对马弗炉和生产线的样品进行测试，得到了白度、密度和吸水率。因为，从工艺学理论[1]和经验来看，产品白度会受到烧结程度的影响。因此，同时对试验样品密度和吸水率两项指标进行了测试，确保样品白度是在相同的烧结条件下得到的。从表3和表4中看出，吸水率在0.05%以下，密度达到2.35g/cm3以上，依据理论和相关标准，可以确定试验样品都已烧结致密。为了更直观地分析不同粒径的石英粉对白度的影响，把马弗炉和生产线所制得的样品白度值进行了整理，如图1和图2所示。

从图1和图2中可以发现，在使用两种高岭土和两种烧结条件的情况下，所制备的样品白度都是添加325目石英粉的样品高于1250目的样品。白度低说明样品表面的漫反射率低，光被样品吸收了或者内部通过了。另外，结合工艺学理论[1]来看，石英在烧结过程中，会被长石等低温熔剂料逐渐熔解成玻璃相，还有部分残余或者形成其它石英物相。从这点来分析，1250目石英粒径较小，比表面积大，活性高，在高温下更容易被长石等熔解而成玻璃相，导致陶瓷配方坯体中出现较多的液相，而导致光更容易透过，降低了白度。

另外，当选用两种白度不同的高岭土，从图中结果可以看到，使用高岭土1#的坯体白度高于使用高岭土2#的。换个角度，通过对图1和图2作纵向对比后发现，不同白度的两种高岭土使用同种粒径的石英粉，两个坯体样品白度的差值不一样。在325目体系中，样品白度的差值为1.5°，而在1250目体系中，样品白度的差值为3.1°。结果表明，白度相对低的高岭土，其陶瓷坯体的白度更容易受到石英粒径大小的影响，可能是因为在烧结过程中，细粒径石英产生了某种协同机制增强了着色离子的显色，这个后续需进一步研究探索。

4 结 论

（1）做超白陶瓷坯體时，选择原料需要考虑矿物内部和外部的石英粒度大小。如果选用的原料具有细小的石英颗粒，很可能引入了一种影响白度的“杂质”。

（2）陶瓷坯体配方中着色离子的显色强弱，会受到石英粒径大小的影响。具体是因为小粒径石英被熔解成玻璃相更容易显色，还是因为细粒径石英容易与着色离子形成新的物相，使显色增强，需要进一步分析考察。

参考文献

[1] 李家驹等.陶瓷工艺学[M].中国轻工业出版社. 2006-06.