高岭土附属产品用于生产陶瓷坯料的试验研究

曹泽亮

（龙岩高岭土股份有限公司，福建 龙岩364000）

0 引言

预计到2020 年， 建筑陶瓷市场需求量为100亿m2，卫浴陶瓷需求量约2.5 亿件，日用陶瓷需求量约300 亿件[1]。 陶瓷产品的需求量不断攀升，且随着消费结构的升级，人们对陶瓷产品的品质要求也越来越高，因此，我国陶瓷行业高岭土需求量将达到300 万t， 且对高品质陶瓷原料的需求量也越来越大。

高岭土矿山在开采或分选过程中常常会产生粗砂、细砂和瓷石等附属产品，这些产品一般由多种矿物组成，且数量较多，国内针对这些产品的综合利用研究主要集中在通过分级、浮选等工艺[2-4]将不同矿物分选出来以达到应用要求， 也有研究将其作为原料应用在混凝土[5]或工艺玻璃中[6]，而作为陶瓷原料将其应用于陶瓷行业[7]的研究却较为少见。 因此，研究高岭土附属产品在陶瓷行业的综合利用， 对解决陶瓷行业原料短缺问题和陶瓷原料生产企业生产问题都具有重要意义。

1 实验部分

1.1 原料

本试验主要以福建龙岩某公司的三种综合利用产品粗砂、细砂和瓷石为原料，其理化指标见表1。 结合粗砂、细砂、瓷石的X 射线衍射图谱分析，XRD 图谱如图1 所示，三种原料均由高岭石、云母(伊利石)、石英、钾长石、钠长石等主要矿物组成，这些矿物作为陶瓷原料已经得到广泛应用，三种原料的矿物组成见表2。 因此，从成分和矿物组成上分析， 将这三种综合利用产品用于陶瓷行业是可行的。

图1 原料XRD 图谱

表1 原料理化指标 %

表2 原料矿物组成%

1.2 仪器设备

GMZ-25DZ 型全自动电磁除铁器，岳阳市岳阳楼区光明陶瓷机械厂；TCM1180-3T 型球磨机，湖南省轻工机械厂；WSD-3A 型白度色度计，北京康光仪器有限公司。

1.3 试验方案

采用厂家的生产工艺“球磨→配浆→除杂”。利用TCM1180-3T 型球磨机对粗砂、细砂、瓷石等原料进行湿法球磨细化，其中球石︰原料︰水=1.5︰1︰0.8，当球磨物料325 目筛余小于1%时，停止球磨放出球磨浆料进行配浆处理。除杂采用筛分和磁选结合方式， 筛分用325 目筛网， 磁选工艺采用GMZ-25DZ 型全自动电磁除铁器，背景磁感应强度为0.5T。

2 结果与讨论

2.1 坯料配方组成

卫生瓷器化学组成范围[8]为：Al2O3，21%~25%；K2O+Na2O，2.50%~3.0% ；MgO+CaO，1.5%~1.9% ；SiO2，64%~70%。 考虑到配方坯料在日用瓷器的应用，此次试配先不引入滑石提高坯料的镁钙含量，因此通过理化指标计算确定四种原料的配比为： 粗砂︰细砂︰瓷石︰325 目高岭土泥饼=3︰1︰1︰5。 配浆后坯料的理化指标情况见表3，坯料指标基本达到要求。

表3 坯料理化指标

2.2 除杂工艺

除杂采用筛分和磁选相结合的工艺，首先通过筛分将一些不符合粒径要求的大颗粒除去，然后通过GMZ-25DZ 型全自动电磁除铁器进行磁选处理，具体磁选条件见表4，通过磁选，坯料的品质得到提升， 铁含量下降，1 280 ℃烧成白度升高且无斑点，但16.31%~23.62%浓度下磁选效果没有表现出较大的区别， 这也为日常生产提供了一定的便利。

表4 不同条件磁选样品理化指标

2.3 产品评价

采用相同的试验方法对潮州市场上出厂价为900 元/t 的成品坯料和本试验配方坯料进行注浆成型试验，两种坯料理化指标接近，见表5。利用快速球磨机对两种坯料进行化浆，以水玻璃为分散剂，浆料含水率控制在32%，获得了两种流动性、悬浮性和稳定性都较好的泥浆，注浆成型试验情况见表6，注浆成型后两种坯料干燥收缩率相近， 配方坯料烧成收缩率相对较小为9.64%，但也处于注浆坯料的收缩率范围内[9]。 参照国家标准 GB/T 3532—2009《日用瓷器》，该配方坯料烧成白度达到62 以上且无斑点，可以用于生产一等品日用瓷器。 因此，配方坯料的综合品质较优。

表5 坯料理化指标 %

表6 坯料注浆成形试验情况表

2.4 可行性分析

如前所述，配方坯料的综合品质优于目前市场上出厂价900 元/t 的成品坯料，通过测算，该坯料（水分 27%）原料成本为 316.9 元/t。 按 900 元/t 的出厂价计算， 该配方坯料每吨利润可达300 元以上，因此，这些原料用于陶瓷行业具有一定的优势。

3 结论

（1）粗砂、细砂、瓷石均由陶瓷行业常用的高岭石、云母(伊利石)、石英、钾长石、钠长石等矿物组成。

（2）以粗砂、细砂、瓷石为原料，配合 325 目高岭土泥饼可以生产出满足要求的配方坯料， 通过“球磨→配浆→除杂” 工艺生产出的配方坯料注浆成型干燥收缩、烧成收缩和总收缩合适，烧成白度达到62 以上且无斑点， 符合一等品日用瓷器产品标准，综合品质较优，具有较好的经济效益。 因此，将这些高岭土矿山企业的附属产品直接用于陶瓷行业是可行的。