CN105753461B - 自生釉陶瓷一次烧成方法 - Google Patents

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Abstract

自生釉陶瓷一次烧成方法，其特征在于，在泥胎被装入陶瓷窑炉的炉膛中后采用对所述泥胎进行连续加热处理，直至将所述泥胎一次烧成为自生釉陶瓷产品后出窑，所述加热处理执行特定的温度制度。采用该方法，既能保证陶瓷质量，又能有利于提高生产效率和节能环保，特别是减少碳排放量，是陶瓷生产的跨越式进步。

Description

自生釉陶瓷一次烧成方法
技术领域
本发明涉及陶瓷技术，特别是一种自生釉陶瓷一次烧成方法。所述自生釉是指瓷体表面的釉层是泥胎在窑内烧成过程中自发从胎体内析出和/或胎体烧成表面效应而形成的，也就是说，完全省略了制釉、上釉这两大工序及相关步骤；所述一次烧成是指泥胎一直在窑内连续烧成为陶瓷，不再区分素烧阶段和釉烧阶段。采用该方法，既能保证陶瓷质量，又能有利于提高生产效率和节能环保，是陶瓷生产的跨越式进步。
背景技术
传统的陶瓷生产通常采用包括素烧和釉烧的二次烧成方式，即泥胎入窑经过素烧后再出窑，将这次出窑的瓷胎进行表面上釉(即将预先制备的釉料覆盖在瓷胎表面)，然后再次入窑进行釉烧。陶瓷生产工艺一般包括原料选定，配料，粉碎，过筛，除铁，压滤，练泥，成型，干燥，素烧，上釉，釉烧即烧成为陶瓷成品，其中原料选定主要指矿物选择，练泥有的分为一次练泥和二次练泥，在一次练泥和二次练泥之间设置陈腐工序，粉碎采用加水球磨。陶瓷生产涉及的设备一般包括搅拌机，球磨机，振动过筛机，磁除铁机，泥浆柱塞泵和压滤机，练泥机，成型设备，陶瓷窑等。自上世纪八、九十年代开始，在陶瓷生产和科研实践中，泥胎在烧成过程中出现的自上釉或自释釉或自析釉或自生釉现象就得到重视，从配方、机理、添加活化剂到固相结构中的液相析出毛细力等进行了多方面的探讨，但是，至今自生釉陶瓷一次烧成技术仍在实用化进程中。本发明人多年来一直致力于自生釉陶瓷产品的生产性研发，直接从陶瓷烧成制度(包括温度制度、压力制度、气氛制度等)入手，完成了本发明成果，实现了自生釉陶瓷一次烧成技术的实用化。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种自生釉陶瓷一次烧成方法。所述自生釉是指瓷体表面的釉层是泥胎在窑内烧成过程中自发从胎体内析出和/或胎体烧成表面效应而形成的，也就是说，完全省略了制釉、上釉这两大工序及相关步骤；所述一次烧成是指泥胎一直在窑内连续烧成为陶瓷，不再区分素烧阶段和釉烧阶段。采用该方法，既能保证陶瓷质量，又能有利于提高生产效率和节能环保，特别是减少碳排放量，是陶瓷生产的跨越式进步。
本发明的技术方案如下：
自生釉陶瓷一次烧成方法，其特征在于，在泥胎被装入陶瓷窑炉的炉膛中后采用对所述泥胎进行连续加热处理，直至将所述泥胎一次烧成为自生釉陶瓷产品后出窑，所述加热处理执行如下温度制度：当炉膛温度上升到T1值时起至T2值的区间内，炉膛升温速度为150℃/小时～80℃/小时，所述T1＝1000℃±30℃，所述T2＝1100℃±15℃；当炉膛温度从T2值时起上升到T3值的区间内，炉膛升温速度为80℃/小时～50℃/小时，所述T3＝1150℃±10℃；当炉膛温度从T3值时起上升到T4值的区间内，炉膛升温速度为50℃/小时～15℃/小时，所述T4＝1200℃±10℃；当炉膛温度从T4值时起上升到T5值的区间内，炉膛升温速度为15℃/小时～5℃/小时，所述T5＝1230℃±15℃；从T5值时起保温40分钟～80分钟。
当炉膛温度上升到T1值时起至T2值的区间内，炉膛升温速度为100℃/小时～80℃/小时，所述T1＝1000℃±15℃，所述T2＝1100℃±10℃；当炉膛温度从T2值时起上升到T3值的区间内，炉膛升温速度为70℃/小时～50℃/小时，所述T3＝1150℃±9℃；当炉膛温度从T3值时起上升到T4值的区间内，炉膛升温速度为20℃/小时～15℃/小时，所述T4＝1200℃±8℃；当炉膛温度从T4值时起上升到T5值的区间内，炉膛升温速度为10℃/小时～5℃/小时，所述T5＝1230℃±10℃；从T5值时起保温40分钟～80分钟。
炉膛温度上升到T1值的过程，包括两个阶段，第一阶段是从室温上升到600℃±60℃，第二阶段是从600℃±60℃继续升温至T1值即1100℃±15℃，在所述第一阶段炉膛升温速度为320℃/小时～250℃/小时，在所述第二阶段炉膛升温速度为250℃/小时～150℃/小时。
在所述第二阶段炉膛升温速度为250℃/小时～220℃/小时。
所述一次烧成采用氧化气氛。
所述泥胎在装窑之前经过了干燥处理，所述干燥处理采用自然干燥法。
所述自生釉陶瓷的化学成分属于“K2O-MgO-CaO-Al2O3-SiO2”五元体系。
所述自生釉陶瓷的泥料干坯包括如下化学成分及重量含量：SiO2为69～74％，Al2O3为8～18％，CaO为6～14％，MgO为1.3～3％，K2O为1.5～2.6％。
所述泥胎的泥料配方包括如下矿物组分：石英，高岭土，方解石，膨润土和滑石。
所述陶瓷窑炉采用煤气或天然气作为炉膛加热燃料或用电，所述炉膛温度采用测温环测量或热电偶测量。
本发明的技术效果如下：本发明自生釉陶瓷一次烧成方法从陶瓷烧成制度入手提供了一次烧成自生釉陶瓷产品的生产性解决方案，是自生釉陶瓷一次烧成技术在实用化方面的跨越式进步。本发明主要是重新定义了其中的温度制度。在该温度制度下，泥胎的配料中不需要配制活化剂成分。本发明人认为，本发明确定的温度制度，能够为陶瓷矿物原料中本身具有的成釉物质提供有效的析出动力或相变热能，并且能够充分利用胎体烧成的表面效应，使泥胎在窑内烧成过程中自发形成瓷体表面的釉层，减少了若干工序，避免了预制釉料可能带来的铅镉污染，同时提高了釉层与瓷体之间的结合力，能够通过180℃/20℃的热稳定性检测。
本发明确定的温度制度中，最高温度不超过1245℃，在保证陶瓷产品质量的前提下，有效降低了能源消耗。相对于烧成温度设置在1250℃-1430℃范围或1270℃-1310℃范围或1260℃-1310℃范围，本发明能够节省10％以上的能源，这对于高耗能的陶瓷生产工业而言，是节能增效，特别是减少碳排放量的显著进步。
本发明中的泥胎在窑内的整个烧成时间或烧成周期为8～12小时。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行说明。
本发明一种自生釉陶瓷一次烧成的工艺流程包括原料选定，配料，粉碎，过筛，混合，去杂，除铁，压滤，练泥，成型，装窑一次烧成，出窑，质检，成品包装。其中除铁采用磁除铁机，磁场强度为1.5万～3万高斯。除铁可以采用多级除铁，例如三级除铁，有利于连续生产。其中练泥分为一次练泥和二次练泥，在一次练泥和二次练泥之间设置陈腐工序。其中粉碎采用球磨机，过筛采用振动过筛机，混合采用搅拌机，压滤采用压滤机，练泥采用练泥机。在装窑一次烧成中采用氧化气氛烧成，氧化气氛通过调节燃烧时的燃料与空气比实现。装窑一次烧成中可以使用煤气或天然气为燃料或用电。
在装窑一次烧成工序中，泥胎在窑内的整个烧成时间或烧成周期为8～12小时。通常所说的烧成温度特指最后保温时间的温度，本发明的烧成温度为1200℃-1245℃，保温40分钟-80分钟，例如，1230℃保温50分钟。
本发明的自生釉陶瓷采用五元体系，包括氧化二钾，氧化镁，氧化钙，三氧化二铝，二氧化硅，即“K2O-MgO-CaO-Al2O3-SiO2”五元体系。
原料选定主要指矿物选择，配料由矿物和自生釉陶瓷产品的化学成分及重量含量联合决定，自生釉陶瓷产品中的三氧化二铝可以通过化工原料补充。矿物包括石英，高岭土，方解石，膨润土和滑石。自生釉陶瓷的泥料干坯包括如下化学成分及重量含量：SiO2为69～74％，Al2O3为8～18％，CaO为6～14％，MgO为1.3～3％，K2O为1.5～2.6％。
本发明中的泥胎在窑内的整个烧成时间或烧成周期为8～12小时。陶瓷窑内即炉膛中的温度测量采用测温环，又称陶瓷测温环，陶瓷测温环是一种高精密度的陶瓷温度指示器，它能忠实记录烧制过程中制品所经历的热过程。
自生釉陶瓷一次烧成方法，其特征在于，在泥胎被装入陶瓷窑炉的炉膛中后采用对所述泥胎进行连续加热处理，直至将所述泥胎一次烧成为自生釉陶瓷产品后出窑，所述加热处理执行如下温度制度：当炉膛温度上升到T1值时起至T2值的区间内，炉膛升温速度为150℃/小时～80℃/小时，所述T1＝1000℃±30℃，所述T2＝1100℃±15℃；当炉膛温度从T2值时起上升到T3值的区间内，炉膛升温速度为80℃/小时～50℃/小时，所述T3＝1150℃±10℃；当炉膛温度从T3值时起上升到T4值的区间内，炉膛升温速度为50℃/小时～15℃/小时，所述T4＝1200℃±10℃；当炉膛温度从T4值时起上升到T5值的区间内，炉膛升温速度为15℃/小时～5℃/小时，所述T5＝1230℃±15℃；从T5值时起保温40分钟～80分钟。上述参数还可优化如下：当炉膛温度上升到T1值时起至T2值的区间内，炉膛升温速度为100℃/小时～80℃/小时，所述T1＝1000℃±15℃，所述T2＝1100℃±10℃；当炉膛温度从T2值时起上升到T3值的区间内，炉膛升温速度为70℃/小时～50℃/小时，所述T3＝1150℃±9℃；当炉膛温度从T3值时起上升到T4值的区间内，炉膛升温速度为20℃/小时～15℃/小时，所述T4＝1200℃±8℃；当炉膛温度从T4值时起上升到T5值的区间内，炉膛升温速度为10℃/小时～5℃/小时，所述T5＝1230℃±10℃；从T5值时起保温40分钟～80分钟。
炉膛温度上升到T1值的过程，包括两个阶段，第一阶段是从室温上升到600℃±60℃，第二阶段是从600℃±60℃继续升温至T1值即1100℃±15℃，在所述第一阶段炉膛升温速度为320℃/小时～250℃/小时，在所述第二阶段炉膛升温速度为250℃/小时～150℃/小时。在所述第二阶段炉膛升温速度为250℃/小时～220℃/小时。所述一次烧成采用氧化气氛。所述泥胎在装窑之前经过了干燥处理，所述干燥处理采用自然干燥法。所述自生釉陶瓷的化学成分属于“K2O-MgO-CaO-Al2O3-SiO2”五元体系。所述自生釉陶瓷的泥料干坯包括如下化学成分及重量含量：SiO2为69～74％，Al2O3为8～18％，CaO为6～14％，MgO为1.3～3％，K2O为1.5～2.6％。所述泥胎的泥料配方包括如下矿物组分：石英，高岭土，方解石，膨润土和滑石。所述陶瓷窑炉采用煤气或天然气作为炉膛加热燃料或用电，所述炉膛温度采用测温环测量或热电偶测量。
在此指明，以上叙述有助于本领域技术人员理解本发明创造，但并非限制本发明创造的保护范围。任何没有脱离本发明创造实质内容的对以上叙述的等同替换、修饰改进和/或删繁从简而进行的实施，均落入本发明创造的保护范围。

Claims (9)

1.自生釉陶瓷一次烧成方法，其特征在于，在泥胎被装入陶瓷窑炉的炉膛中后采用对所述泥胎进行连续加热处理，直至将所述泥胎一次烧成为自生釉陶瓷产品后出窑，所述加热处理执行如下温度制度：当炉膛温度上升到T1值时起至T2值的区间内，炉膛升温速度为150℃/小时～80℃/小时，所述T1＝1000℃±30℃，所述T2＝1100℃±15℃；当炉膛温度从T2值时起上升到T3值的区间内，炉膛升温速度为80℃/小时～50℃/小时，所述T3＝1150℃±10℃；当炉膛温度从T3值时起上升到T4值的区间内，炉膛升温速度为50℃/小时～15℃/小时，所述T4＝1200℃±10℃；当炉膛温度从T4值时起上升到T5值的区间内，炉膛升温速度为15℃/小时～5℃/小时，所述T5＝1230℃±15℃；从T5值时起保温40分钟～80分钟；
所述自生釉陶瓷的泥料干坯包括如下化学成分及重量含量：SiO2为69～74％，Al2O3为8～18％，CaO为6～14％，MgO为1.3～3％，K2O为1.5～2.6％；
所述泥胎的泥料配方包括如下矿物组分：石英，高岭土，方解石，膨润土和滑石。
2.根据权利要求1所述的自生釉陶瓷一次烧成方法，其特征在于，当炉膛温度上升到T1值时起至T2值的区间内，炉膛升温速度为100℃/小时～80℃/小时，所述T1＝1000℃±15℃，所述T2＝1100℃±10℃；当炉膛温度从T2值时起上升到T3值的区间内，炉膛升温速度为70℃/小时～50℃/小时，所述T3＝1150℃±9℃；当炉膛温度从T3值时起上升到T4值的区间内，炉膛升温速度为20℃/小时～15℃/小时，所述T4＝1200℃±8℃；当炉膛温度从T4值时起上升到T5值的区间内，炉膛升温速度为10℃/小时～5℃/小时，所述T5＝1230℃±10℃；从T5值时起保温40分钟～80分钟。
3.根据权利要求1所述的自生釉陶瓷一次烧成方法，其特征在于，炉膛温度上升到T1值的过程，包括两个阶段，第一阶段是从室温上升到600℃±60℃，第二阶段是从600℃±60℃继续升温至T1值即1000℃±30℃，在所述第一阶段炉膛升温速度为320℃/小时～250℃/小时，在所述第二阶段炉膛升温速度为250℃/小时～150℃/小时。
4.根据权利要求3所述的自生釉陶瓷一次烧成方法，其特征在于，在所述第二阶段炉膛升温速度为250℃/小时～220℃/小时。
5.根据权利要求1所述的自生釉陶瓷一次烧成方法，其特征在于，所述一次烧成采用氧化气氛。
6.根据权利要求1所述的自生釉陶瓷一次烧成方法，其特征在于，所述泥胎在装窑之前经过了干燥处理，所述干燥处理采用自然干燥法。
7.根据权利要求1所述的自生釉陶瓷一次烧成方法，其特征在于，所述自生釉陶瓷的化学成分属于K2O-MgO-CaO-Al2O3-SiO2五元体系。
8.根据权利要求1所述的自生釉陶瓷一次烧成方法，其特征在于，所述陶瓷窑炉采用煤气或天然气作为炉膛加热燃料或用电，所述炉膛温度采用测温环测量。
9.根据权利要求1所述的自生釉陶瓷一次烧成方法，其特征在于，所述陶瓷窑炉采用煤气或天然气作为炉膛加热燃料或用电，所述炉膛温度采用热电偶测量。
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