CN108793972A - 一种矿物绝缘电缆氧化镁瓷柱的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种矿物绝缘电缆氧化镁瓷柱的制备方法,属于电缆技术领域,包括按重量比例称取80目氧化镁粉、100目氧化镁粉、140目氧化镁粉、200目氧化镁粉、325目氧化镁粉以及粒经大于325目的氧化镁粉,进行混合后得到级配氧化镁粉;在级配氧化镁粉中添加聚乙烯醇,进行造粒后得到氧化镁粒;将氧化镁粒进行干燥处理,并将干燥处理后的氧化镁粒进行压制处理,得到氧化镁瓷柱坯体;将氧化镁瓷柱坯体在电阻加热炉中进行烧结,得到氧化镁瓷柱。通过优化氧化镁颗粒度级配的方式,既保证了瓷柱的强度和稳定的密度,又有效的降低了添加剂的添加量,降低了氧化镁瓷柱中的杂质含量。

Description

一种矿物绝缘电缆氧化镁瓷柱的制备方法
技术领域
本发明涉及电缆技术领域,特别涉及一种矿物绝缘电缆氧化镁瓷柱的制备方法。
背景技术
矿物绝缘电缆是一种具有金属护套(主要由铜、不锈钢及Incone1600合金等制备)的电缆,其具有防火、防水、防油、防爆及抗辐射、寿命长、工作温度高、载流量大、耐机械损伤、无卤无毒、耐过载、电磁屏蔽及电磁兼容性优异等优点,被广泛应用在国民经济建设中的各个领域,如高层建筑、大型商场、石油化工、机场等。
目前,矿物绝缘电缆在生产过程中通常以氧化镁作为绝缘层,氧化镁绝缘层的制备方式一般包括两种:预制氧化镁瓷柱法和氧化镁粉灌装法。其中,预制氧化镁瓷柱法被广泛采用,主流的预制氧化镁瓷柱法一般包括两种:方法一,将氧化镁粉与石蜡等添加剂混合,采用湿法压制成型后,在1300-1400℃高温下煅烧得到氧化镁瓷柱。方法二,在氧化镁粉中加入一定比例的纤维素、石蜡和硅油等添加剂,压制成型后,在500-900℃的较低温度下烧结得到氧化镁瓷柱。
上述方法一中,将氧化镁粉与石蜡混合后煅烧得到氧化镁瓷柱,瓷柱中残留的杂质含量过高,严重影响了矿物绝缘电缆的各项电气性能,如耐压和绝缘等。另外石蜡在燃烧后产生的大量的废气,严重污染环境。上述方法二中,低温烧结后所得到的氧化镁瓷柱密度低、颗粒度大、而且添加剂较多,制备出的氧化镁瓷柱作为电缆绝缘层的话,其性能不够好,且在装配过程中易碎。另外,上述两种预制氧化镁瓷柱法在制备过程中,均存在压制密度过低且密度不稳定的现象,从而导致矿物绝缘电缆的原材料匹配也难以稳定,不利于生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种矿物绝缘电缆氧化镁瓷柱及制备方法,以制备密度稳定、结构密实的氧化镁瓷柱。
为实现以上目的,本发明采用一种矿物绝缘电缆氧化镁瓷柱的制备方法,包括如下步骤:
按重量比例称取80目氧化镁粉、100目氧化镁粉、140目氧化镁粉、200目氧化镁粉、325目氧化镁粉以及粒经大于325目的氧化镁粉,进行混合后得到级配氧化镁粉;
在所述级配氧化镁粉中添加粘结剂,进行造粒后得到氧化镁粒,该粘结剂为聚乙烯醇;
将氧化镁粒进行干燥处理,并将干燥处理后的氧化镁粒进行压制处理,得到氧化镁瓷柱坯体;
将氧化镁瓷柱坯体在电阻加热炉中进行烧结,得到氧化镁瓷柱。
优选地,所述重量比例包括:
80目氧化镁粉2~3.5%,100目氧化镁粉10~20%,140目氧化镁粉20~35%,200目氧化镁粉25~40%,325目氧化镁粉15~30%,粒度大于325目的氧化镁粉小于10%。
优选地,所述聚乙烯醇占所述级配氧化镁粉重量的2.5%~3.5%。
优选地,在所述级配氧化镁粉中添加粘结剂,并进行造粒,得到氧化镁粒,包括:
将所述聚乙烯醇和蒸馏水/去离子水按重量比1:10进行溶解,得到混合液;
将所述混合液加入所述级配氧化镁粉中,进行造粒,得到氧化镁粒。
优选地,还包括:
在干燥处理后的氧化镁粒中添加脱模剂;
将干燥处理后且添加脱模剂的氧化镁粒进行压制处理,得到氧化镁瓷柱坯体。
优选地,所述脱模剂为硬脂酸锌,其占所述级配氧化镁粉重量的1.5%~3.0%。
优选地,所述氧化镁瓷柱坯体在电阻加热炉中烧制温度为1100℃~1200℃,烧制时间为4~6小时。
与现有技术相比,本发明存在以下技术效果:本发明通过优化氧化镁颗粒度级配的方式,既保证了瓷柱的强度和稳定的密度,又有效的降低了添加剂的添加量,使得制得的瓷柱杂质含量低,有效的提高了成品矿物绝缘电缆的绝缘电阻与耐压等级,保证了瓷柱的各项电气性能的优异性,提高了瓷柱生产的合格率。
附图说明
下面结合附图,对本发明的具体实施方式进行详细描述:
图1是一种矿物绝缘电缆氧化镁瓷柱的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
为了更进一步说明本发明的特征,请参阅以下有关本发明的详细说明与附图。所附图仅供参考与说明之用,并非用来对本发明的保护范围加以限制。
如图1所示,本申请实施例公开的一种矿物绝缘电缆氧化镁瓷柱的制备方法,包括如下步骤:
a)按重量比例称取80目氧化镁粉、100目氧化镁粉、140目氧化镁粉、200目氧化镁粉、325目氧化镁粉以及粒径大于325目的氧化镁粉,进行混合后得到级配氧化镁粉;
b)在所述级配氧化镁粉中添加粘结剂,进行造粒后得到氧化镁粒,该粘结剂为聚乙烯醇;
c)将氧化镁粒进行干燥处理,并将干燥处理后的氧化镁粒进行压制处理,得到氧化镁瓷柱坯体;
d)将氧化镁瓷柱坯体在电阻加热炉中进行烧结,得到氧化镁瓷柱。
需要说明的是,本实施例中选取不同颗粒度的氧化镁粉,并按照设计的比例进行混合,用于制备氧化镁瓷柱。在烧结过程中,不同颗粒度的氧化镁粉之间的空隙较小,使得制备出的氧化镁瓷柱结构密实,密度稳定。
具体地,上述步骤a)中各颗粒度级别的氧化镁粉重量百分数为:
80目氧化镁粉2~3.5%,100目氧化镁粉10~20%,140目氧化镁粉20~35%,200目氧化镁粉25~40%,325目氧化镁粉15~30%,粒度大于325目的氧化镁粉小于10%。
本申请实施例中,80目氧化镁粉典型但非限制性含量为:2.0%、2.1%、2.2%、2.3%、2.4%、2.5%、2.6%、2.7%、2.8%、2.9%、3.0%、3.1%、3.2%、3.3%、3.4%或3.5%。
100目氧化镁粉典型但非限制性含量为:10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%或20%。
140目氧化镁粉典型但非限制性含量为:20%、21%、22%、23%、24%、25%、26%、27%、28%、29%、30%、31%、32%、33%、34%或35%。
200目氧化镁粉典型但非限制性含量为:25%、26%、27%、28%、29%、30%、31%、32%、33%、34%、35%、36%、37%、38%、39%或40%。
325目氧化镁粉典型但非限制性含量为:15%、16%、17%、18%、19%、20%、21%、22%、23%、24%、25%、26%、27%、28%、29%或30%。
粒度大于325目的氧化镁粉典型但非限制性含量为:0%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%或9%。
作为进一步优选的方案,本实施例中聚乙烯醇占所述级配氧化镁粉重量的2.5%~3.5%。采用加热的方式将聚乙烯醇溶解在蒸馏水或去离子水中,聚乙烯醇与蒸馏水或去离子水的重量比例为1:10,然后将两者的混合液倒入级配氧化镁粉中进行造粒。而且,该粘结剂在后续烧结过程中会完全挥发,不影响氧化镁的绝缘性。
本申请实施例中,聚乙烯醇典型但非限制性含量为:2.5%、2.6%、2.7%、2.8%、2.9%、3.0%、3.1%、3.2%、3.3%、3.4%或3.5%。
优选地,上述步骤c)将氧化镁粒进行干燥处理,并将干燥处理后的氧化镁粒进行压制处理,得到氧化镁瓷柱坯体。其具体过程为:
对氧化镁粒进行干燥处理后,在干燥处理后的氧化镁粒中添加脱模剂;然后将脱模剂与氧化镁粉充分混合,装入压机中,装上某一规格的瓷柱模具进行压制,得到氧化镁瓷柱坯体。
其中,所述脱模剂为硬脂酸锌,其占所述级配氧化镁粉重量的1.5%~3.0%。
本申请实施例中,硬脂酸锌典型但非限制性含量为:1.5%、1.6%、1.7%、1.8%、1.9%、2.0%、2.1%、2.2%、2.3%、2.4%、2.5%、2.6%、2.7%、2.8%、2.9%或3.0%。
作为进一步优选的方案,上述步骤d)将氧化镁瓷柱坯体在电阻加热炉中进行烧结,烧制温度1100℃~1200℃,较佳地烧制温度在1150℃~1180℃,烧制时间为4~6小时。
本申请实施例中,所述烧制时间典型但非限制性为:4小时、5小时或6小时。
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作详细的说明。
实施例1
1)按照表1重量比配备氧化镁粉,放置待用:
表1
目数 80 100 140 200 325 >325
重量,% 2.0 15.0 20.0 30.0 25.0 8.0
2)称取一定重量的步骤1)中配好的氧化镁粉,将其倒入振动筛的漏斗中,打开装有30目筛网的振动筛,保持振动筛出口通畅,让过筛后的氧化镁粉顺利流入混合机中。
3)根据步骤2)中称取的氧化镁粉的重量,按照2.5%的比例,用电子天平准确称取聚乙烯醇。然后把聚乙烯醇和温度小于35℃的蒸馏水一同放入溶解釜中,两者的比例为1:10。采用蒸汽加热,并时常搅拌聚乙烯醇与蒸馏水的混合物,直至溶液清亮透明,无可见白色颗粒。
4)把溶解好的聚乙烯醇混合液加入到氧化镁粉中,开动混合机,搅拌3分钟,打开阀门,让搅拌好的氧化镁粉料顺利流入不锈钢容器中。
5)用铲子将装在不锈钢容器中搅拌好的氧化镁粉料铲入造粒机漏斗中,把烘盘放在造粒机的出料口,启动造粒机。每盘装入适量的氧化镁粉,将装有颗粒料的烘盘整齐平放在烘车上,待造粒过程结束,全部烘盘装料完成后,进入干燥状态。
6)对氧化镁粉颗粒进行干燥,具体方式可分为自然干燥和烘箱干燥两种方式,具体根据实际生产情况确定。
7)将烘盘中干燥后的氧化镁颗粒料倒入专用木箱中,并对结块的氧化镁颗粒料用筛网分散。过筛时按照1.5%的比例,用电子天平称取硬脂酸锌加入氧化镁粉中。把分散后的颗粒料用不锈钢容器装入氧化镁瓷柱压机的装料漏斗中。
8)选择正确的瓷柱压制模具装在压机上,并调整好模具,设定好压制参数,压制氧化镁瓷柱。将压制好的瓷柱整齐的码放在木箱里,等待转运与烧结。
9)将压制好的氧化镁瓷柱送进烧结炉中,关闭好炉门,送电升温。达1150℃后,单芯氧化镁柱保温4小时,多芯瓷柱保温6小时。
实施例2
本实施例中的矿物绝缘电缆氧化镁瓷柱的制备方法与上述实施例1相比,除如下步骤1)、3)、7)、9),其它步骤处理过程相同:
在步骤1)按照表2重量比配备氧化镁粉,放置待用:
表2
目数 80 100 140 200 325 >325
重量,% 2.0 10.0 20.0 30.0 30.0 8.0
在步骤3)中按照氧化镁粉的重量3.5%的比例,用电子天平准确称取聚乙烯醇作为粘结剂。然后把聚乙烯醇和温度小于35℃的蒸馏水一同放入溶解釜中,两者的比例为1:10。采用蒸汽加热,并时常搅拌聚乙烯醇与蒸馏水的混合物,直至溶液清亮透明,无可见白色颗粒。
在步骤7)中按照氧化镁粉的重量3.0%的比例,用电子天平称取硬脂酸锌作为脱模剂。把分散后的颗粒料用不锈钢容器装入氧化镁瓷柱压机的装料漏斗中。
在步骤9)中将压制好的氧化镁瓷柱送进烧结炉中,关闭好炉门,送电升温。电阻加热炉达1180℃,单芯氧化镁瓷柱保温4小时,多芯氧化镁瓷柱保温6小时。
实施例3
本实施例中的矿物绝缘电缆氧化镁瓷柱的制备方法与上述实施例1相比,除如下步骤1)、3)、7)、9),其它步骤处理过程相同:
在步骤1)按照表3重量比配备氧化镁粉,放置待用:
表3
目数 80 100 140 200 325 >325
重量,% 2.0 10.0 25.0 35.0 20.0 8.0
在步骤3)中按照氧化镁粉的重量3.0%的比例,用电子天平准确称取聚乙烯醇作为粘结剂。然后把聚乙烯醇和温度小于35℃的蒸馏水一同放入溶解釜中,两者的比例为1:10。采用蒸汽加热,并时常搅拌聚乙烯醇与蒸馏水的混合物,直至溶液清亮透明,无可见白色颗粒。
在步骤7)中按照氧化镁粉的重量2.0%的比例,用电子天平称取硬脂酸锌作为脱模剂。把分散后的颗粒料用不锈钢容器装入氧化镁瓷柱压机的装料漏斗中。
在步骤9)中将压制好的氧化镁瓷柱送进烧结炉中,关闭好炉门,送电升温。电阻加热炉达1180℃,单芯氧化镁瓷柱保温4小时,多芯氧化镁瓷柱保温6小时。
实施例4
本实施例中的矿物绝缘电缆氧化镁瓷柱的制备方法与上述实施例1相比,除如下步骤1)、3)、7)、9),其它步骤处理过程相同:
在步骤1)按照表4重量比配备氧化镁粉,放置待用:
表4
目数 80 100 140 200 325 >325
重量,% 3.5 10.0 30.0 35.0 15.0 6.5
在步骤3)中按照氧化镁粉的重量3.0%的比例,用电子天平准确称取聚乙烯醇作为粘结剂。然后把聚乙烯醇和温度小于35℃的蒸馏水一同放入溶解釜中,两者的比例为1:10。采用蒸汽加热,并时常搅拌聚乙烯醇与蒸馏水的混合物,直至溶液清亮透明,无可见白色颗粒。
在步骤7)中按照氧化镁粉的重量1.5%的比例,用电子天平称取硬脂酸锌作为脱模剂。把分散后的颗粒料用不锈钢容器装入氧化镁瓷柱压机的装料漏斗中。
在步骤9)中将压制好的氧化镁瓷柱送进烧结炉中,关闭好炉门,送电升温。电阻加热炉达1200℃,单芯氧化镁瓷柱保温4小时,多芯氧化镁瓷柱保温6小时。
实施例5
本实施例中的矿物绝缘电缆氧化镁瓷柱的制备方法与上述实施例1相比,除如下步骤1)、3)、7)、9),其它步骤处理过程相同:
在步骤1)按照表5重量比配备氧化镁粉,放置待用:
表5
目数 80 100 140 200 325 >325
重量,% 2.0 20.0 35.0 20.0 15.0 8
在步骤3)中按照氧化镁粉的重量3.5%的比例,用电子天平准确称取聚乙烯醇作为粘结剂。然后把聚乙烯醇和温度小于35℃的蒸馏水一同放入溶解釜中,两者的比例为1:10。采用蒸汽加热,并时常搅拌聚乙烯醇与蒸馏水的混合物,直至溶液清亮透明,无可见白色颗粒。
在步骤7)中按照氧化镁粉的重量2.0%的比例,用电子天平称取硬脂酸锌作为脱模剂。把分散后的颗粒料用不锈钢容器装入氧化镁瓷柱压机的装料漏斗中。
在步骤9)中将压制好的氧化镁瓷柱送进烧结炉中,关闭好炉门,送电升温。电阻加热炉达1200℃,单芯氧化镁瓷柱保温4小时,多芯氧化镁瓷柱保温6小时。
实施例6
本实施例中的矿物绝缘电缆氧化镁瓷柱的制备方法与上述实施例1相比,除如下步骤1)、3)、7)、9),其它步骤处理过程相同:
在步骤1)按照表6重量比配备氧化镁粉,放置待用:
表6
目数 80 100 140 200 325 >325
重量,% 2.0 20.0 25.0 25.0 20.0 8.0
在步骤3)中按照氧化镁粉的重量2.5%的比例,用电子天平准确称取聚乙烯醇作为粘结剂。然后把聚乙烯醇和温度小于35℃的蒸馏水一同放入溶解釜中,两者的比例为1:10。
采用蒸汽加热,并时常搅拌聚乙烯醇与蒸馏水的混合物,直至溶液清亮透明,无可见白色颗粒。
在步骤7)中按照氧化镁粉的重量3.0%的比例,用电子天平称取硬脂酸锌作为脱模剂。把分散后的颗粒料用不锈钢容器装入氧化镁瓷柱压机的装料漏斗中。
在步骤9)中将压制好的氧化镁瓷柱送进烧结炉中,关闭好炉门,送电升温。电阻加热炉达1200℃,单芯氧化镁瓷柱保温4小时,多芯氧化镁瓷柱保温6小时。
实施例7
本实施例中的矿物绝缘电缆氧化镁瓷柱的制备方法与上述实施例1相比,除如下步骤1)、3)、7)、9),其它步骤处理过程相同:
在步骤1)按照表7重量比配备氧化镁粉,放置待用:
表7
目数 80 100 140 200 325 >325
重量,% 3.0 15.0 30.0 25.0 22.0 5.0
在步骤3)中按照氧化镁粉的重量2.5%的比例,用电子天平准确称取聚乙烯醇作为粘结剂。然后把聚乙烯醇和温度小于35℃的蒸馏水一同放入溶解釜中,两者的比例为1:10。采用蒸汽加热,并时常搅拌聚乙烯醇与蒸馏水的混合物,直至溶液清亮透明,无可见白色颗粒。
在步骤7)中按照氧化镁粉的重量2.0%的比例,用电子天平称取硬脂酸锌作为脱模剂。把分散后的颗粒料用不锈钢容器装入氧化镁瓷柱压机的装料漏斗中。
在步骤9)中将压制好的氧化镁瓷柱送进烧结炉中,关闭好炉门,送电升温。电阻加热炉达1200℃,单芯氧化镁瓷柱保温4小时,多芯氧化镁瓷柱保温6小时。
实施例8
本实施例中的矿物绝缘电缆氧化镁瓷柱的制备方法与上述实施例1相比,除如下步骤1)、3)、7)、9),其它步骤处理过程相同:
在步骤1)按照表8重量比配备氧化镁粉,放置待用:
表8
目数 80 100 140 200 325 >325
重量,% 2.0 10.0 320.0 40.0 27.0 1.0
在步骤3)中按照氧化镁粉的重量3.0%的比例,用电子天平准确称取聚乙烯醇作为粘结剂。然后把聚乙烯醇和温度小于35℃的蒸馏水一同放入溶解釜中,两者的比例为1:10。采用蒸汽加热,并时常搅拌聚乙烯醇与蒸馏水的混合物,直至溶液清亮透明,无可见白色颗粒。
在步骤7)中按照氧化镁粉的重量3.0%的比例,用电子天平称取硬脂酸锌作为脱模剂。把分散后的颗粒料用不锈钢容器装入氧化镁瓷柱压机的装料漏斗中。
在步骤9)中将压制好的氧化镁瓷柱送进烧结炉中,关闭好炉门,送电升温。电阻加热炉达1200℃,单芯氧化镁瓷柱保温4小时,多芯氧化镁瓷柱保温6小时。
对比例1
对比例1与实施例1的不同之处在于级配氧化镁粉中氧化镁粉颗粒度级别的种类不同,对比例1中在氧化镁粉中加入纤维素、石蜡及硅油,进行造粒得到氧化镁颗粒。
对比例2
对比例2与实施例1的不同之处在于级配氧化镁粉中氧化镁粉颗粒度级别的种类及配比不同,对比例2中级配氧化镁粉由如下质量分数的原料制备:现有一种制备氧化镁瓷柱中,采用粒径大于150目以及80~150目的轻烧氧化镁,颗粒较大。
对比例3
对比例3与实施例1的不同之处在于粘结剂的选取、粘结剂的添加过程以及粘结剂的添加比例,对比例3中粘结剂为热熔型粘合剂—石蜡,加入的比例为2~3.5%。
对比例4
对比例4与实施例1的不同之处在于脱模剂的选取以及脱模剂的添加比例,对比例4中的脱模剂为硅油,比例在1.7~4.4%。
以氧化镁为例,采用本申请实施例的制备方法和对比例的制备方法制备出的氧化镁瓷柱进行了成分检测,主要检测瓷柱中的碳含量。以及用这种瓷柱生产矿物绝缘电缆,并在常温下(25℃)对电缆的绝缘性能、耐压强度进行了测试。得到的实验数据如表9所示:
表9
从表9的实验数据可以看出,本申请实施例制备的氧化镁瓷柱明显的增加了氧化镁瓷柱的密度,制备氧化镁瓷柱中的杂质含量小于0.08%,氧化镁瓷柱的电气性能较优异。且这种方法制备氧化镁瓷柱生产效率高,生产过程易于控制,保证了氧化镁瓷柱的质量稳定性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种矿物绝缘电缆氧化镁瓷柱的制备方法,其特征在于,包括:
按重量比例称取80目氧化镁粉、100目氧化镁粉、140目氧化镁粉、200目氧化镁粉、325目氧化镁粉以及粒经大于325目的氧化镁粉,进行混合后得到级配氧化镁粉;
在所述级配氧化镁粉中添加粘结剂,进行造粒后得到氧化镁粒,该粘结剂为聚乙烯醇;
将氧化镁粒进行干燥处理,并将干燥处理后的氧化镁粒进行压制处理,得到氧化镁瓷柱坯体;
将氧化镁瓷柱坯体在电阻加热炉中进行烧结,得到氧化镁瓷柱。
2.如权利要求1所述的矿物绝缘电缆氧化镁瓷柱,其特征在于,所述重量比例包括:
80目氧化镁粉2~3.5%,100目氧化镁粉10~20%,140目氧化镁粉20~35%,200目氧化镁粉25~40%,325目氧化镁粉15~30%,粒度大于325目的氧化镁粉小于10%。
3.如权利要求1所述的矿物绝缘电缆氧化镁瓷柱的制备方法,其特征在于,所述聚乙烯醇占所述级配氧化镁粉重量的2.5%~3.5%。
4.如权利要求1所述的矿物绝缘电缆氧化镁瓷柱的制备方法,其特征在于,在所述级配氧化镁粉中添加粘结剂,并进行造粒,得到氧化镁粒,包括:
将所述聚乙烯醇和蒸馏水/去离子水按重量比1:10进行溶解,得到混合液;
将所述混合液加入所述级配氧化镁粉中,进行造粒,得到氧化镁粒。
5.如权利要求1所述的矿物绝缘电缆氧化镁瓷柱的制备方法,其特征在于,还包括:
在干燥处理后的氧化镁粒中添加脱模剂;
将干燥处理后且添加脱模剂的氧化镁粒进行压制处理,得到氧化镁瓷柱坯体。
6.如权利要求5所述的矿物绝缘电缆氧化镁瓷柱的制备方法,其特征在于,所述脱模剂为硬脂酸锌,其占所述级配氧化镁粉重量的1.5%~3.0%。
7.如权利要求1所述的矿物绝缘电缆氧化镁瓷柱的制备方法,其特征在于,所述氧化镁瓷柱坯体在电阻加热炉中烧制温度为1100℃~1200℃,烧制时间为4~6小时。
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