建筑陶瓷范例6篇

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建筑陶瓷范文1

關鍵詞:佛山,建筑陶瓷,造型,裝飾

1引言

筆者在2008年9月12~29日這段時期內,對佛山市華夏陶瓷博覽城和中國陶瓷城兩個主要的佛山建筑陶瓷集中展示區進行了地毯式調查,并且列表研究了其中具有代表性的100家企業的建筑陶瓷產品外觀。筆者認為,在設計師設計建筑陶瓷產品外觀之前,應首先了解與分析當下中國建筑陶瓷產品的外觀現狀,特別是具有代表性的佛山市建筑陶瓷市場的狀況。

2建筑陶瓷概述

2.1建筑陶瓷的概念與種類

建筑陶瓷指用于建筑工程的陶瓷制品,主要應用于建筑物的室內外地面、墻面的表面裝飾及衛浴空間。

建筑陶瓷按使用空間可細分為建筑內部墻地磚、建筑外墻磚、建筑琉璃制品。其中,建筑內部墻地磚使用最為廣泛,產量、產值均占據建筑陶瓷行業的主導地位,是建筑陶瓷行業的典型代表。

2.2建筑陶瓷的研究成果和研究范圍

筆者查閱了近十年的多篇文獻資料,發現對建筑陶瓷的研究多集中在與它相關的市場問題、產業發展與部署,以及其工藝技術方面,即使有論述到建筑陶瓷的外觀設計問題也只作簡要概括,還未曾從設計角度深入詳細研究。

中國的建筑陶瓷生產企業分布較廣,以廣東、福建、山東地區最密集,其次分布在上海、江蘇省和浙江省等地區。根據以往的研究成果可以得出以下結論:中國建筑陶瓷生產企業最具代表性的地域為佛山市,因此本文僅對佛山市建筑陶瓷企業進行調研。文章的研究視角是從外觀的設計方面出發,從地磚和內墻磚兩個方面進行深入調查與研究,分析其在裝飾與造型兩個方面的特點,并進行分類調查研究,主要包括裝飾的設計題材和表現手法,以及單片瓷磚造型和多片瓷磚組合造型等。

3地磚的調查研究

內部墻地磚包括內部地磚和內部墻磚,內部地磚一般可分為拋光磚和仿古磚。拋光磚通過對磚體的表面打磨以形成一種光亮效果,其表面光潔、耐磨,適合在洗手間、廚房以外的多數室內空間的地面使用,也可作為墻面裝飾使用。仿古磚帶有獨特的古典韻味,并通過樣式、顏色、圖案來營造出懷舊的氛圍。

3.1拋光磚

3.1.1裝飾方面的調查研究

拋光磚的裝飾題材可理解為裝飾的內容,包括仿石類和少部分仿云海類等。其中仿石類包括仿洞石(見圖1)、仿巖石(見圖2)、仿大理石、仿天山石、仿珊瑚石、仿玉石(見圖3)、仿砂巖石、銀河石(見圖4)、繽紛石等。例如仿巖石就是將自然變幻的細線和晶花朵朵的紋理質感淋漓盡致地表現出來,并呈現出圖紋動感的變化多姿,讓尊貴氣質渾然流淌于肌理之中;洞石是指與天然羅馬洞石有著相同的質感,性能卻優于其它新的材料,表現了地質運動時巖漿翻騰流動所產生的空隙與氣泡,完美盡現天然洞石的紋理和凹凸有致的尊貴氣質。

拋光磚的表現手法是通過電腦花色模擬技術,模仿原生態的自然肌理圖案,達到與模仿物盡可能相類似的效果,如洞石上面的凹凸小洞、流淌攪動的巖漿、變幻的云海等,都可歸結為設計中肌理的表現手法。

3.1.2造型方面的調查研究

建筑陶瓷的單片瓷磚由于從三維角度上看變化不明顯,因此本文所指的是二維角度的瓷磚形狀。拋光地磚的基本規格為1200mm×1200mm、1000mm×1000mm、800mm×800mm、600mm×600mm、400×400mm。拋光磚的造型以正方形居多,也有長方形,但較為少見,單片瓷磚可以切割成小塊的正、長方形,或其他不規則的形狀。

多片拋光地磚的鋪貼也可以稱之為組合鋪貼(見圖5),指的是用單片地磚和被切割的地磚以不同的組合方式鋪貼出來的效果,這種組合方式主要為單片地磚連續組合再配合其它經切割的小塊正、長方形或異形地磚。

3.2仿古磚

3.2.1裝飾方面的調查研究

從裝飾角度來看,仿古磚與拋光磚相比,仿古磚個性化、藝術化強,模仿原生態自然物的形似程度更強。仿古磚的裝飾題材較拋光磚豐富,包括仿木紋、仿金屬、仿沙漠、仿麥田、仿星辰、仿巖石、仿皮革(見圖6)、仿云彩、仿光線等,以及帶有裝飾性的纏枝花、羽毛等。其中又以仿石材的居多,包括金鑲石、云洞石、天源石、古韻石、文化石等。

仿古磚從裝飾手法上看,與拋光磚的工藝技術手法有所區別,通過特有的工藝技術和電腦花色模擬,使模仿的肌理圖案更加逼真,并增加拋光磚不曾具有的凹凸感和雕刻的立體感,使仿古磚具有更鮮明的原生態美感。

3.2.2造型方面的調查研究

仿古磚與拋光磚相比,規格較小,基本規格為600mm×600mm、600mm×300mm、600mm×150mm、300mm×300mm。單片瓷磚的造型與拋光磚一樣,可被切割成小塊的形狀,但與拋光磚不同的是,被切割后的瓷磚規格會更小。

由于自身風格定位的個性化、藝術化的特點,多片仿古磚的組合鋪貼效果更具靈活性,能在小范圍的空間內營造出一定的效果,而拋光磚的自由組合鋪貼較多運用在比較大的室內空間中。多片仿古磚的切割拼貼效果如圖7所示。

4內墻磚的調查研究

按照建筑陶瓷的裝飾功能,內墻磚可劃分為瓷片、花片和腰線三個部分,按照室內空間的運用情況則可對應劃分為臥室、客廳、飯廳、陽臺、浴室和廚房的使用,其中內墻磚又較多運用于浴室和廚房,因此本文只對這兩類空間進行調查研究。

4.1內墻磚在浴室應用的調查研究

4.1.1裝飾上的表現

從裝飾題材上看,在浴室使用的內墻磚其內容非常廣泛,不僅有仿原生態的木紋、石紋等,也包括花卉植物、人物、景物、靜物、動物、幾何紋樣和歐式紋樣等。其中瓷片的裝飾題材有類似仿古磚題材的紋樣,但沒有仿古磚的藝術個性,主要有現代清新和歐洲式樣(見圖8)這兩大風格,現代清新風格的裝飾題材以幾何紋樣或抽象紋樣最為常見,歐式風格的裝飾題材則表現出模仿原生態物體的肌理感?;ㄆ脱€的裝飾題材也比瓷片豐富,包括花卉植物、人物、景物、靜物、動物、幾何紋樣和歐式紋樣等。

內墻磚在浴室環境中的裝飾手法,從瓷片分析,主要包括肌理刻劃、平面圖案構成,從花片和腰線分析,則表現得更為豐富,包括平面圖案、工筆國畫、寫意國畫、水彩、油畫、照片、馬賽克、浮雕、卡通漫畫等。

4.1.2形式上的表現

內墻磚在浴室空間的表現形式,包括重復鋪貼、自由組合鋪貼、散點式鋪貼、圖案式鋪貼等。自由鋪貼可以在瓷片與腰線、花片的搭配上重新設計,根據人們的喜好自由組合;散點鋪貼指在瓷片的基礎上利用花片和腰線進行點綴鋪貼;圖案式鋪貼包括適合紋樣、二方連續和四方連續的鋪貼形式。

4.2內墻磚在廚房應用的調查研究

4.2.1裝飾上的表現

相比浴室空間,內墻磚在廚房空間的裝飾題材較少。由于廚房空間的特殊性,要求瓷磚防污性強,能給消費者帶來更為清雅的心理感受,因此其裝飾題材多以植物花卉(見圖9)、水果、日用器皿、幾何紋等為主。在所有的廚房空間裝飾題材中,又以水果和日用器皿居多,其中日用器皿類又包括餐具、茶具、酒具、鍋、刀等。

同樣,內墻磚在廚房空間應用的裝飾手法較少,包括平面裝飾、水彩、雕刻、照片、肌理等。

4.2.2形式上的表現

內墻磚在廚房空間應用的表現形式與浴室空間相似,包括重復鋪貼、自由組合鋪貼、散點式鋪貼、圖案式鋪貼的方式,其中圖案式鋪貼又包括適合紋樣、二方連續和四方連續的鋪貼方式。

5小結

根據在佛山市主要建筑陶瓷集中展示區的調查,對于內墻磚、地磚裝飾和造型上的特點,總結如下:

(1)仿古磚較拋光磚的花色更多,仿造能力更強,藝術表現力也更突出,但拋光磚特有的高貴、簡潔的石質紋理同樣不可取代,有著不同的裝飾魅力。

(2)仿古磚與拋光磚的組合鋪貼方法非常相似,都是通過一定規格的瓷磚切割后自由組合拼貼而成。略為不同的是,拋光磚切割后的規格大多數大于仿古磚的規格,其原因為拋光磚多用于酒店、公司大堂或客廳等大面積的室內空間。

(3)從內墻磚的整體裝飾內容分析,瓷片的裝飾紋理不是一款磚的重點,花片和腰線的設計才是決定它成功與否的重點?;ㄆ脱€的裝飾題材和手法才是整個系列能否閃亮的核心。

建筑陶瓷范文2

集合完畢,我們就開始了今天的佛山之旅。包車里,司機師傅放著不知道是那個年代的老歌,就像是催眠曲,聽得我們大家都睡著了,路上這一個半小時顯得很短,眼睛一閉一睜就過去了。

我們首站來到的金意陶。佛山金意陶陶瓷有限公司是廣東東鵬陶瓷股份有限公司與行業精英共同組建的一家專業生產高檔瓷質飾釉磚(仿古磚)的大型陶瓷企業,注重產品研發,制造回歸自然、超越自然的陶瓷產品。金意陶瓷磚是一種符合潮流的仿古風格瓷磚。今天負責帶我們參觀的是金意陶產品研發部門。他們我們參觀了他們的生產線,給我們講解了仿古磚生產的整個流程。我們學到了很多。

生產仿古磚的工藝流程和其他建筑陶瓷一樣,分那么幾個步驟:

1.制粉,因為我們參觀的金意陶本部在市區,地處居民區,為避免污染,金意陶的原材料粉磨是在三水生產基地進行的;

2.壓制成型原料粉經過壓機壓制成型,壓出我們看到的瓷磚坯體;

3.干燥脫水四十分鐘左右,控制含水量

4.上釉印花,干燥完的坯體在生產線上經過上釉和印花再燒結,才能出現我們所看到的陶瓷表面各式各樣的花樣紋路,不同的花色,要經過幾次印花才能完成;

建筑陶瓷范文3

關鍵詞:功能型建筑陶瓷;自潔;抗菌;負離子;調濕;吸聲;應用

1 引言

在陶瓷礦物資源以及能源資源日益枯竭、勞動力日漸緊缺、節能減排要求不斷提高以及國際低碳要求的大環境下,我國建筑衛生陶瓷正在逐漸從拼產量為主的經營方式向著以質量、規格、檔次等為主的經營方式轉變。

建筑陶瓷的功能化,是國內外建筑陶瓷行業的主要發展方向之一[1]。功能化建筑陶瓷是在保證裝飾效果的前提下,賦予陶瓷其它功能,以提供人類更好的活動環境的一類陶瓷。同一類陶瓷產品的生產成本基本相同,在保證性價比前提下,陶瓷產品的價值隨著功能的增加而提高,產品競爭力也會隨之相應地增強[2]。建筑陶瓷的功能化還可以使陶瓷品種、規格多樣化,更好地適應市場需求。

本文對各種功能型建筑陶瓷磚進行了總結,并闡述了它們的原理、生產工藝及其應用。

2 功能型建筑陶瓷的作用及應用

2.1 自潔陶瓷

2.1.1光催化(親水)陶瓷

二氧化鈦(TiO2)在紫外線照射激發后具有光催化作用,在瓷磚表面負載一層納米級TiO2顆粒,使得瓷磚具有自清潔和抗菌、除臭功能。這種薄膜透明無色,不影響釉面的裝飾效果。此外,TiO2薄膜屬于無機材料,具有不易燃和耐腐蝕的特性。

經紫外線激發后,TiO2涂層瓷磚的光催化作用會持續很長時間(長于夜間時間),能破壞有機物結構,提高瓷磚表面的潤濕性。它所具有的功效如下:

(1) 滅菌

TiO2被激發后產生的電子-空穴對,具有強氧化性,當有機物、微生物、細菌等與二氧化鈦薄膜接觸時, 就被氧化成二氧化碳和水。

(2) 自清潔或易清潔性

由于TiO2涂層潤濕性高,水可輕易在瓷磚表面鋪展開。因此自來水、雨水在這種瓷磚表面就相當于清潔劑。油脂、灰塵不易粘附在光催化涂層上,容易脫離瓷磚面。綜合表現為自清潔或易清潔性,可降低清潔劑的用量。

(3) 防霧

水滴是瓷磚表面霧化的直接原因。凝結水在潤濕性高的TiO2涂層瓷磚表面鋪展開來難以形成水滴,起到防霧作用。且干燥時又能去除污跡,使得瓷磚表面保持干凈。這種性能在浴室尤其重要,使瓷磚具有優良的沖洗效果,如圖1所示。

(4) 清新空氣

在循環流動的空氣中,光催化瓷磚將與其表面接觸的微生物殺滅,從而具有除臭、清新空氣的作用。

光催化TiO2瓷磚一般是用溶膠—凝膠法預先制備TiO2溶膠,然后采用浸漬提拉、離心或噴涂等方法,將TiO2溶膠涂在陶瓷表面,經500~700℃熱處理后獲得光催化瓷磚[3,4]。

光催化親水瓷磚在20世紀70年代由日本發明,可用于衛生陶瓷、外墻釉面磚、醫院病房等方面,正受到越來越多人的歡迎。

2.1.2疏水陶瓷

疏水是指固體表面上的表觀接觸角超過90°的一種表面現象。接觸角超過120°,滑動角小于10°的超疏水表面就具有自潔和防污性能[5]。在瓷磚表面涂覆疏水性的涂層,疏水涂層是一種由有機和無機材料組合成的納米顆粒,能減小瓷磚表面張力,從而顯著增加瓷磚表面與外部液體的接觸角,使液體形成液滴。同時易于滾動而帶走表面的雜質(如灰塵),猶如荷葉的“荷葉作用”使水珠易于滾動,如圖2所示。國外已有公司生產這種具有自潔和防污功能的疏水瓷磚。

2.2 抗菌陶瓷

在陶瓷釉中或表面上浸漬、噴涂或者滾印上無機抗菌劑,從而使陶瓷制品表面上的致病細菌控制在必要水平之下??咕沾稍诒WC陶瓷裝飾效果的前提下,具有抗菌、除臭功能。

2.2.1銀系抗菌陶瓷

將含有Ag+離子的無機物加入釉料中燒制抗菌釉。微量的Ag+離子進入菌體內部,破壞微生物細胞(細菌、病毒等)的呼吸系統及電子傳輸系統,引起活性酶的破壞或氨基酸的壞死[6]。與此同時,Ag+離子的催化作用可將氧氣或水中的溶解氧轉換為具有抗菌作用的活性氧。

2.2.2光觸媒鈦系抗菌陶瓷

光觸媒TiO2不僅具有自潔功能,還具有很強的抗菌功能。在大于其帶隙能的紫外線照射后,TiO2的光催化作用能將環境中有害有機物降解為CO2和H2O,且光照下生成的過氧化氫和羥基自由基,具有殺菌作用[7]。

2.2.3 稀土激活銀系、光觸媒系復合抗菌陶瓷

在銀系、光觸媒抗菌劑中加入含有稀土元素的原料而制成。光觸媒受到紫外線照射時,產生電子—空穴對,稀土元素的價電子帶因俘獲光催化電子而被激活[8]。由于稀土元素的激活,使抗菌劑的表面活性增大,達到提高抑菌的效果,產生保健、抗菌、凈化空氣的綜合功效。

2.2.4 遠紅外抗菌陶瓷

將遠紅外材料(鋯、錳、鐵、鈷、鎳其氧化物等)加入到陶瓷原料中燒制成瓷,在常溫下能發射出8~18?滋m波長的遠紅外線。紅外輻射能直接穿透細胞壁,細菌體分泌的毒素在此環境下容易受到破壞,能有效破壞菌體的新陳代謝和抑制其生長繁殖,從而具有殺菌功能[9]。而且遠紅外線具有優良的保健功能。

2.3 太陽能陶瓷

隨著能源價格上漲,以及更多環保政策的出臺,太陽能利用產業正經歷高速的發展。瓷磚所占空間面積巨大,將瓷磚與太陽能技術結合具有重大的意義。

2.3.1太陽能發電瓷磚

太陽能光伏電池瓷磚是在釉層里加入氧化錫或氧化鈷電極層,然后在釉料表面復合硅層(即光伏電池)和透明保護膜;或直接在坯體表面復合多層有機硅、透明導電膜和防反射保護膜,接線后瓷磚就具有太陽能發電作用[10]。太陽能瓷磚可用于屋頂磚、外墻磚,還可聯合有機硅層與瓷磚結構來做成隔聲系統。圖3顯示的是高速公路上安裝的光伏電池瓷磚。

2.3.2吸收太陽能的黑色瓷磚

黑色物體具有較高的光熱吸收、轉換效率。在普通陶瓷原料中加入一定比例的鈦釩尾渣,由于釩尾渣的V、Ti等第四周期過渡元素化合物含量高,可制得陽光吸收率高達90%的黑色瓷磚[11]。釩鈦黑瓷磚采用傳統瓷磚生產工藝,可以充分利用現有的生產設備。

黑色陶瓷的光熱轉換效率高,可應用于太陽能房頂、暖氣片、紅外輻射地板等方面。黑瓷板目前多用于太陽能加熱熱水,未來可發展用于太陽能發電。

2.4 紅外輻射陶瓷

遠紅外線具有優良的滅菌、活化、保健等特性。在發達國家,遠紅外保健產品已相當普及。將紅外輻射材料添加進釉料中,制成紅外輻射瓷磚。除了本文提到的抗菌功能,還具有促進新陳代謝、消除疲勞、提高免疫力等保健作用。

對于紅外輻射瓷磚,首先要選擇高性能的紅外輻射粉體。紅外粉體可吸收環境熱量,然后以遠紅外能量形式輸出,其實質是材料的分子偶極矩的變化與光的振蕩電場相互作用的結果。多離子體系在振動過程中容易改變分子的對稱性而使偶極距發生變化,紅外線的吸收和發射能力強。目前研究熱點是由過渡金屬氧化物高溫燒制的尖晶石多離子摻雜體系[12]。

將約10%的遠紅外粉體加入到釉料中,然后把釉漿施在坯體上,經燒成制得具有發射遠紅外線功能的陶瓷制品。研究表明,輻射性能隨遠紅外粉體添加量的增多而提高,釉面光澤度和顯微硬度也提高,釉白度略為降低,對釉面裝飾效果并無不良影響[13]。

2.5 防靜電瓷磚

靜電給一些行業和日常生活帶來危害,如靜電放電引起易燃物起火爆炸、電子產品損壞、人體受到電擊等[14]。防靜電陶瓷是在釉層中或者坯體中加入導電材料而具有防靜電性能,如圖4所示。相對防靜電橡膠板、防靜電水磨石等,其具有長效、不發塵、耐磨、裝飾效果較好等優點。

導電釉的原理是將導電顆粒材料與陶瓷結合,使導電顆粒在陶瓷中形成連續的導電通道,使離子的遷移變得容易,當陶瓷的電阻降到1.0×105~1.0×109Ω時,將較大提高其表面靜電釋放速度,達到防靜電效果[15]。

研究表明,釉中的晶相對防靜電陶瓷的電性能的影響體現在晶相的阻隔作用、釉成分的偏析、導電成分的偏析等方面。結果還表明,透明釉、鋇無光釉均能制備電性能良好的防靜電陶瓷,而鋯乳濁釉中鋯英石晶相會降低防靜電陶瓷的表面電阻,不適于制備防靜電陶瓷[16]。

國內對防靜電瓷磚有較深入的研究和應用。防靜電陶瓷磚國家標準(防靜電陶瓷磚,GB 26539-2011[17])已于2011年6月16日正式分布實施。

2.6 發光陶瓷

發光瓷磚是把發光粉(一般是光致發光長余輝材料)添加到陶瓷釉料中,在有光源照時進行吸光、儲光,撤去光照后仍能夠長時間發光(可高達10h)的陶瓷磚。

傳統的發光粉主要是硫化鋅和硫化鈣熒光體,為了防止高溫降低其發光性能,燒成溫度一般低于800℃,因此,坯釉結合性較差。近年來,稀土離子激活的鋁酸鹽、硅酸鹽已經成為長余輝材料的主體,具有發光亮度高、余輝時間長、高溫穩定性好、無毒無放射性等優點[18]。

合適的基礎釉組成和燒成溫度制度是獲得良好的發光性能和釉面質量的技術關鍵。蓄光粉的加入量越多,發光性能越好,但加入量過多會導致坯釉結合性變差,且成本也會隨之增加,蓄光粉的最佳加入量為30%左右[19]。

2.7 負離子瓷磚

較高的空氣負離子濃度是高空氣質量所必須具備的條件之一。在自然界里,植物的光合作用、水流撞擊、雷電現象等都可以產生大量的負離子。而在空氣差的環境中,空氣負離子濃度較低,增加空氣負離子濃度對促進人體健康具有重要意義。

電氣石是以含硼為特征的鋁、鈉、鐵、鎂、鋰的環狀結構硅酸鹽礦物,可以使空氣電離產生負離子,其原理是:電氣石存在的永久性電極,使其表面具有強電場,強電場將空氣中的水分子電離生成OH-和H+,而OH-與極性的水分子結合形成水合羥基負離子OH-(H20)n(n=8~10),即空氣負離子,散發到空氣中提升空氣負離子濃度[20]。

將電氣石磨成超細粉,按5%~15%比例加入到釉料或坯料中燒制成負離子陶瓷。燒成溫度不易過高(電氣石的負離子釋放量會隨溫度的升高而下降),應控制在1090℃[21]。

2.8 調濕陶瓷

當空氣中相對濕度在40%~70%范圍時,有利于人類居住和物品的保存。過高的濕度會讓人感到胸悶,物品易霉;濕度過低則會讓人感到干燥,物品也容易干裂。調濕瓷磚依靠自身的吸放濕特性,感應所調空間空氣濕度的變化,自動調節空氣相對濕度。

調濕材料內部具有大量的連通微孔,比表面積高,且孔徑分布適當,孔隙能夠對空氣中水蒸氣產生毛細管凝聚作用。當空氣中濕度大時,微孔會自動吸附水蒸氣;而空氣干燥時,釋放水分。在調節濕度的同時,還具有除臭和防止微生物滋生的效果。

多孔陶瓷材料,如沸石、硅藻土、海泡石等具有優良的調濕性能[22-24]。以它們為原料,與其他陶瓷料配合或者在陶瓷基體表面復合一層調濕層,就獲得調濕瓷磚。

日本已將保濕瓷磚產業化,國內也開展了調濕材料的研究。值得注意的是,孔隙率高的多孔材料防污性能較差,因此需要考慮其可清潔性。

2.9 多孔功能性瓷磚

多孔瓷磚由于具有不同的孔隙結構(孔隙率、孔徑分布和孔徑大小)而具有透水、吸音、隔熱等功能。有關多孔陶瓷的研究已很深入,在此進行歸納并簡述其原理工藝。

2.9.1隔熱保溫磚

近年來,由于有機保溫材料的耐火性差而引起建筑物火災頻發。陶瓷材料成為保溫材料的主要研究課題之一。把陶瓷做成內部含有大量封閉氣孔的結構,因為氣體的導熱系數小而獲得優良的隔熱保溫性能。

以陶瓷廢料為主要原料,添加發泡材料或造孔劑,經高溫燒制成的蜂窩狀閉氣孔陶瓷,具有隔熱性強、質輕、成本低等優點。拋光磚廢料內含拋光時磨頭磨損物碳化硅、氯氧鎂水泥等高溫發泡物質,燒成時易使坯體變形而難以作為實心燒結陶瓷的原料,但卻是制備閉孔隙的隔熱保溫陶瓷的良好材料[25]。以拋光磚廢料為主要原料,不用添加發泡劑,可制得輕質高強的多孔保溫建筑陶瓷[26]。

2.9.2透水磚

透水磚的連通孔隙尺寸大,能夠將雨水極快導入地下,干燥時水分又通過孔隙回到空氣中,起到排水、調節濕度的作用。陶瓷透水磚的制備方法包括添加造孔劑法、顆粒堆積法等制成。工業化生產一般采用顆粒堆積法,它是以適當顆粒配比、粒徑為10~40目的廢陶瓷顆粒等工業廢料為主要原料,輔以高溫粘結劑等。通過壓制成形、干燥和燒成制得孔徑在0.3~2mm的三維連通孔隙陶瓷,具有較高的抗壓強度和透水系數[27]。

2.9.3吸聲磚

隨著噪聲污染日益嚴重,社會對吸聲材料的需求量快速增長。多孔吸音陶瓷的裝飾性高、質輕、機械性能好、中低頻吸音性能優良、安裝簡便,是吸聲材料的主要發展方向之一[28]。

多孔吸聲陶瓷具有高達80%的連通孔隙率,孔徑約10~500?滋m。制備方法也包括造孔劑法、顆粒堆積法等。圖5為吸聲陶瓷的內部孔隙和外觀圖。

2.10其它功能性瓷磚

除了上述的功能型建筑陶瓷外,還有其它不常見的功能型建筑陶瓷。根據外加材料的不同功能,可以獲得相應功能的瓷磚。

在陶瓷原料中加入軟性鐵氧體的金屬氧化物或金屬粉體,可以燒制成吸收電磁波的瓷磚。其中軟性鐵氧體是吸收電磁波的重要成分,可充分利用含有這些金屬氧化物的廢料,如鍍鋅廢渣、赤泥等廢料[29]。

在瓷磚表面涂覆可以吸收二氧化碳和硫化物、氮化物等氣體的材料,就可以讓瓷磚具有吸收相應氣體的功能,用于室內時可提高空氣質量,提供一個更舒適的生活環境。

3 結語

隨著人們生活水平的提高,越來越多的人注重瓷磚的附加功能,功能型建筑陶瓷為人們創造舒適衛生的環境,其市場越來越大。

在陶瓷生產成本不斷上升的大環境下,建筑衛生陶瓷行業進行產業調整刻不容緩。在這過程中,應以高新技術推動產品創新,使產品結構向著綠色方向發展。因此,在發揮建筑衛生陶瓷裝飾性的同時,增加包括自潔、抗菌、吸收太陽能、遠紅外輻射、防靜電、發光、調濕、釋放負離子、多孔等功能,是陶瓷行業發展的主要方向之一。

企業作為市場機制的主體,應以市場需求為導向加大科研經費投入,增強企業科研創新能力,還應重視教育和發展創新文化。同時,企業、大學、研究院所應尋求緊密的合作,構建產業調整的技術創新模式、框架,促進我國陶瓷行業向世界領先水平發展。

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建筑陶瓷范文4

關鍵詞:拋光廢渣 循環利用 技術創新

中圖分類號:TK09 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)11(c)-0075-02

我國陶瓷行業在生產過程中需要大量的礦物資源和能源,而且污染問題無法得到根本性解決,致使陶瓷行業的發展跟不上社會發展的步伐。拋光磚是近幾年發展起來的高檔建筑裝飾材料,并且日益受到廣大用戶的青睞。但由于采用拋光生產工藝,必定帶來拋光物質和半成品廢渣,以2010年官方公布我國建筑陶瓷統計數據來看,目前我國建筑陶瓷工業每年消耗的天然礦物資源約2.0億噸(其中廣東省約5500萬噸),而每年排放的陶瓷廢料量卻高達1800萬噸,僅佛山產區拋光廢料的年產量已超過300萬噸。拋光廢料長期以來大多采用填埋的方法進行處理,在清理過程往往會造成二次污染,如運輸過程中因散落、揚塵而造成的空氣污染,填埋導致的地下水污染等,嚴重破壞了生態環境。如果通過技術創新可令陶瓷廢料變廢為寶、循環利用,化廢渣為資源,實現清潔生產,為企業增效。

1 拋光廢渣循環利用技術方法

1.1 拋光廢渣生產釉面磚

在建筑陶瓷產品中,釉面磚是與陶瓷拋光磚并行的一大類產品,因產量大原料的消耗量也很大。循環利用拋光廢渣,作為釉面磚生產的原料,這種“自產自銷”的循環利用方法是最科學、最有效的,是陶瓷拋光廢料能夠得以有效利用的主方向。

利用拋光廢料生產釉面磚技術路線如圖1所示。

用拋光廢料制作釉面磚主要存在兩個技術難題:一是拋光廢渣屬于瘠性材料,沒有粘結性能,無法進行壓制成型;二是拋光廢渣在高溫下因發泡而無法制成具有一定強度和平整度的釉面磚。廣東宏陶陶瓷有限公司的“陶瓷拋光廢渣循環利用新技術”通過對拋光廢渣的特性進行研究,摸索出對拋光廢渣預處理的工藝方法,在拋光廢渣中引入合適的有機粘合劑和無機添加劑,來增加坯料的粘結性能,并且抑制配體在高溫下產生氣泡。其中,無機添加劑的選擇是用拋光廢渣生產內墻磚的關鍵技術,通過在拋光混合廢料中引入適宜的無機添加劑,抑制SiC高溫氧化,防止SiC+2O2SiO2+CO2,2SiC+3O22SiO2+2CO反應的發生,避免處于高溫軟化狀態的坯體內產生氣體而導致坯體發泡。另外,通過調整底釉和面釉配方,調高了底釉熔融溫度,縮小了素燒與釉燒的燒成溫度差,增加了面釉的高溫粘度,克服了磚坯燒結發泡的技術難點,利用該技術且能夠降低球磨電耗,節約原料成本。

1.2 拋光磚廢渣應用于壓蒸纖維水泥板

拋光磚廢渣主要是拋光磚在生產過程中由?;u在表面拋光時與砂輪磨料研磨產生的渣泥,顆粒細度細,以硅酸鹽礦物為主,具有一定的活性,經粗碎、表面處理和磨細(要求入磨粒徑小于20 mm)后,其松散堆積密度在1400~1500 kg/m3之間,符合作為活性混合材料的標準要求,破碎后的顆粒級配用砂調整。粉磨后的原料本身不具有水硬性,但是具有火山灰之混合材料的特性,具備作為水泥混合材料使用條件。如廣東某陶瓷廠拋光磚廢渣主要成分見表1,拋光磚廢渣的Al2O3和SiO2的合計含量已在90%左右。

實驗室試驗結果表明,可以摻加拋光磚廢渣來生產壓蒸纖維水泥板,比例甚至可以達20%仍可保證板材基礎物理性能。結合現行的壓蒸纖維水泥板的生產工藝,通過配方與工藝的優化組合,并依據國家建材行業標準JC/T412.1-2006《纖維水泥平板第一部分:無石棉纖維水泥平板》規定的低密度Ⅱ級產品和中密度Ⅲ級產品,設計相關的產品規格和工藝規格。

已有研究案例,廣東新元素板業有限公司經小試后,成功地完成摻加拋光磚廢渣比例為20%的壓蒸纖維水泥板的量產。但還存在某些技術難題,導致生產上的不穩定。因此,控制好生產的穩定性,才能更好的將陶瓷廢渣利用起來。

1.3 利用陶瓷拋光廢渣制備多孔陶瓷與輕質陶板

利用拋光廢渣在高溫下發泡的原理,以拋光廢渣為主要原料再引入一些陶瓷原料組成配合料,再經成型、燒成(1138 ℃)、切割等工序生產輕質陶瓷材料。

吳啟堅等[3]以建筑陶瓷拋光廢料為主要原料,在配方組成為拋光廢料50%、煅燒氧化鋁22%、燒滑石28%和工藝參數為球磨時間25 min、成型壓力70 MPa、燒成溫度1250℃、保溫時間20 min的工藝條件下,可獲得以堇青石和少量剛玉為主晶相的MgO-SiO2-Al2O3系多孔陶瓷過濾材料,其氣孔率、斷裂模數、吸水率和體積密度分別為70.06%、6.85 MPa、85.25%和0.72 g/cm3。

此外,還可以通過采取低溫燒結技術、大規格干壓成型、表面冷加工等方面創新,探索出一套輕質陶瓷板材生產技術,并開發出多組分孔洞填充反應固化方法,能解決裝飾多孔陶瓷材料表面防污的問題,提高了產品的使用性能。

由佛山歐神諾陶瓷股份有限公司自主研發設計的輕質建材板項目,綜合了多方面的技術創新,通過對廢渣性能的分析,研發出一套對固廢物預處理的工藝方法,解決了有害元素滲出問題,所開發出的新型輕質生態建筑材料,其比重為0.95~1.35 g/cm3,導熱系數低于0.35 W/(m·K),產品規格達到660×1320 mm,能作為新型的隔音、隔熱材料應用在工業及民用建筑等領域,該項目產品目前已實現了批量生產,產品成功地應用于廣佛地鐵,以及中國中學生運動會主體育場館等場所,項目的應用為社會消納了大量的固廢物,有效的減輕了社會末端治理的壓力,并為企業創造了良好經濟效益。

2 結語

陶瓷行業在未來幾年的技術創新方面應該更加注重陶瓷廢料的資源化循環利用。一方面符合我國政府大力倡導的節能減排;另一方面,通過陶瓷廢料變廢為寶、循環利用,為企業提高效益。近年來,有不少的陶瓷企業在為實現拋光廢料的大量循環利用做出了積極探索,也取得了一定的成效。

參考文獻

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建筑陶瓷范文5

建筑陶瓷企業的主要原材料是粘土、石英和鈉長石等礦砂。陶瓷釉面磚的相應流程可以歸納為:陶瓷原料經過一定的配料球磨后得到泥漿,再進行噴粉得到干粉;然后依次進行壓制成坯、干燥、施釉、燒成后得到成品(注:拋光磚生產工藝和釉面磚存在差異)。在燒制前主要以懸濁液流動態、粉末態和壓制干坯態存在于每一工序中,故每一個工序均會存在一定的粉塵,進而粉塵會對生產環境的周邊造成一定的粉塵污染。故建筑陶瓷的生產設備和現場均于粉塵緊密接觸,如果想要讓生產現場的環境變得干凈和整潔,是否能向電子行業或其他粉塵較少的制造行業引入相應的TPM管理方法,讓現場得到徹底的改善,勢必會引起較大的爭議。往往會被問及引進TPM現場的管理方法在建筑陶瓷企業推廣是否必要和可行?故本文就TPM管理的理論,推行實踐和推行必要性幾個方面進行逐一分析。

2 TPM的理論基礎

TPM是Total Productive Maintenance 的英文縮寫,翻譯為:全面生產維護,是一種基于設備為中心的全面生產管理工具。其由早期的事后維修、預防維修、生產維修等過程慢慢演變和進化為全面生產維修,并且結合精益生產的理論衍生出精益TPM等管理理論。

TPM的定義可以概括為以下五點:

(1) 以建立追求生產系統最高效率的企業體質為目標。以往TPM的目標,是強調“通過改善人與設備的體質,進而改善企業的體質”,但是現在則當作“建立企業體質”來追求,而所要建立的企業體質就是“追求生產系統效率最大化的極限”,也就是以最小的投入,得到最大的產出,徹底追求生產零損失。

(2) 在目前運作的生產系統中,以設備全壽命周期為對象,追求“零故障”、“零缺陷”、“零事故”,防止意外損失。這是實現前面第一點TPM目標的手段和方法。事實上,這不單指目前已運作的生產系統,還包括規劃生產系統時的設備生產線設計,以及設備全壽命周期的各階段,這些都是TPM活動的對象;其次,要使設備損失為零,就必須建立防患于未然的理念,并且貫徹于生產系統的“現場、現事、現物”中,這是TPM的一大特點。

(3) 包含公司所有的部門,如:研發、營銷、行政、采購等。TPM通過原本以生產部門為對象,現已經涉及到公司的各個部門,通過工廠技術部門、行政部門、研發部門與營銷部門等,來支持生產部門的效率化及低成本化。換而言之,就是非生產部門也應該實時TPM活動。

(4) 從最高經營者至第一線的操作員工全員參加。事實上,TPM是通過相關活動來改變人的想法和行動,以使得設備到達理想狀態,進而改變企業體質。若只靠企業部分人員的努力,勢必無法達成。

(5) 通過小組活動方式,追求一切零損失。小組是由各層次人員組成,每個成員都是下一級小組的領導者,通過這樣的組織活動,可以把最高層的方針和目標,傳達到生產第一線。

通過上述的定義概括,我們對TPM活動的全貌有了一定的了解,對定義的深化將更有利于TPM活動的有效開展,進而通過TPM這種管理手段,達到提升生產的產能和不斷降低生產中出現的不足,為企業效益的不斷提升創造有利條件。

3 TPM推行實踐

在TPM的理論方面,TPM活動的重點是開展自主維護活動,自主維護的推進可以分為三個階段、七大步驟分段實施,每個步驟都有不同的重點和目標,可以歸納為以下幾個方面:

第一步,初期清掃;

第二步,清掃困難點及易污染位置點改善;

第三步,制定清掃和加油基準;

第四步,總點檢;

第五步,自主點檢;

第六步,整理、整頓的標準化;

第七步,自主管理的深入開展。

通過上述不同階段活動的開展,到最終建立相應的自主管理體系的建立和自主管理體系的無阻順暢運行,最終實現人、機、管理三方面的結合,保障生產的有序,及最優化進行,以最小的資源進行最高效率的生產。

然而,系統是不會自動運行,我們必須通過管理的手段保障系統的正常運行,如何進行系統的導入,其運行的效率與那些因素有關?我們通過分析和實踐進行揚長避短的制度設計讓TPM活動進行有序開展,以下是TPM活動開展實踐和活動開展經驗的分享。

(1) 對TPM活動開展的時間要有明確認識

對于TPM來說,其核心理論為持續改善,只要導入TPM管理方法的那一刻起,從時間上講TPM就開始,為了保證TPM管理方法的導入和運行成功,這種管理方法會持續運轉下去,不會停止,因此在導入前,要綜合企業的文化等一系列因素,對TPM的推進時間有明確的認識,避免因為對TPM的認識不足導致項目失敗。

(2) 對TPM活動開展的空間維度有明確認識

TPM活動的維度是全面的,從高層到操作員,從生產部門推進到其他公司部門。但是作為運行開始,可以在小單位范圍內進行試驗推廣,一旦成熟后即可進行部門內推廣,部門成熟后即可進行跨部門推廣,故要對TPM的推廣維度要有足夠的認識,保證TPM這種管理方面的效果和成果的最大化。

(3) 對TPM活動開展的相關機構的職責有明確的認識

TPM管理方式的導入,需要建立專職的推進負責機構,推進機構的職責和執行力決定這種管理方法是否能成功運行的關鍵,因為企業內部的特性和人的惰性會使得變革產生很大阻力,然而TPM的關鍵就是改變和革新,若沒有一個強有力的推進機構其推進效果可想而知,勢必會造成TPM管理項目導入的失敗。

(4) 對TPM活動開展的外部因素的促進作用有明確認識

作為一個全面的管理方法,TPM活動自導入后就不斷進行,并且由于TPM活動推進的長效性,內部活動在推行一個階段后往往會形成一種固步自封的狀態,為了打破這種態勢,我們有必要引入外部的力量來發現自己的不足和在另一個角度評價自己的革新。為了形成良性互動,外部的專業TPM輔導是必不可少的工具,往往會比內部的推進取得的成果和效果更快、更大,并且更能深入的解決內部難于解決的人之間的問題。

(5) 對TPM活動開展的投入狀況要有明確認識

TPM作為一項管理工程,其在建筑陶瓷企業的推廣,相應的投入是非常巨大的,其相應的為現場的改善配套項目工程種類多,就粉塵治理一項來講,對于以泥沙料為只要原料的陶瓷企業來講是很難想象,配套到生產線各點的除塵設施多不勝數,相關投入費用巨大;另外一方面,TPM的導入往往需要專業的咨詢公司進行輔導,相應的輔導費用的開支也不可輕視;因而在建筑陶瓷企業推廣TPM的管理,必須做好相應費用投入的心理準備,切不可在沒有充裕資金準備情況下貿然推行TPM管理方法的導入。

(6) 對TPM活動開展的困難和阻力要有明確認識

為了做到改變和革新,必須付出較大的努力,并且要長期的保持改變和革新,保持這種情況和狀態的難度和阻力是不言而喻的,并且這種困難和阻力廣泛存在,時刻存在,因而在TPM管理方法推行前,從公司的高層到員工要對TPM活動的困難和阻力要有明確的認識,只有全員參與清醒認識困難和阻力才能確保TPM管理方法推行的成功。

4 TPM在陶瓷企業推行的必要性分析

當前,陶瓷制造行業正處于變革期,由于前期建筑陶瓷行業的空前發展,以及旺盛的市場需求,導致全行業企業管理水平不高,人員素質參差不齊,這些問題往往被前期的繁榮景象所掩蓋。當行業出現變革時,所有的問題將會逐步曝漏,出于行業轉型升級的考慮,必須通過練內功,以及強化管理來加強企業體質的不變,以應對市場的萬變。

通過TPM管理方式在企業內部的推行,主要可以起到以下幾個方面的作用:

(1) 促進管理層和員工思想的轉變,通過小組活動和持續改善的理念達到思想全面升級。

(2) 員工技能的不斷提升,促進產品的升級以及質量、良品率等的不斷提升,通過開展TPM小組活動以及相應的培訓和專業進修,提供員工的整體素質,進而擁有一流的員工團隊來推動一流產品研發、制造、銷售和服務。

(3) 以設備管理為突破口,盡快降低設備故障的最低故障停機時間,保證生產連續性的持續穩定,為生產制造中的產品產量、色號穩定,磚型穩定創造有利條件。

(4) 以現場管理和5S活動開展,持續促進生產現場的持續改善,為員工隊伍的穩定,生產環境的持續改善起到促進作用。

(5) 通過持續改善作用,完善生產現場中不順暢環節以及適時自動化設備的引進解決勞動力持續緊張問題,起到減員增效的目的。

面對建筑陶瓷企業所面臨的問題,TPM的引進和有序推進,既可以解決企業自身所面臨的問題,也可以通過管理的手段提升企業體質,使得企業的競爭力不斷提升,故TPM管理方面對當前的建筑陶瓷企業的重要性是不言而喻的,適時的推行TPM對陶瓷企業來說也是必要的。

建筑陶瓷范文6

關鍵詞:鋇;鍶;坯體;釉料;微晶玻璃

1 鋇與鍶的基本物理和化學性質

鋇、鍶同鈣、鎂一起組成堿土金屬族中的主要常用元素(鈹因為本身毒,且量小價高而不予采用)。鋇的核最外層的電子構型為6s2,鍶的核最外層的電子構型為5s2。從電子構型可以看出,鋇、鍶比鈣、鎂的離子半徑較大,電離能較小,因而會顯示出更為活潑的金屬性質。就單質而言,鋇、鍶的熔點、沸點、硬度均不高,但相對于堿金屬則要高一些。鋇、鍶均可以用刀切開,新鮮的表面有銀白色的金屬光澤,接觸空氣后很快被氧化生成氧化物而使光澤變暗。鋇、鍶遇冷水就可以發生比較劇烈的反應,鋇、鍶也可以溶解于稀酸中;鋇、鍶還可以溶解于液體氨,生成類似的蘭色溶液。在加熱的條件下,鋇、鍶可與氫氣、鹵素、硫、氮反應生成相應化合物。

鋇、鍶的氧化物一般是由其碳酸鹽或硝酸鹽加熱分解制得。其氧化物在高溫、加壓條件下與氧反應生成過氧化物(BaO2或SrO2)。鋇、鍶的氫氧化物易溶于水,并顯示強堿性。這些氫氧化物還易與空氣中的CO2反應生成碳酸鹽。鋇、鍶的鹵化物、硫酸鹽、碳酸鹽都屬于典型的離子型化合物,因而分解溫度均比較高,比較穩定。作為火焰焰色反應特征,鋇呈黃綠色,鍶呈紅色。

2 存在形式及其主要性能

鍶在地殼中的豐度值低于鋇,鍶作為天然礦床存在的主要礦物形式為天青石(SrSO4),鋇作為天然礦物存在的主要礦物形式是重晶石(BaSO4),它們都是以硫酸鹽的化合物形式存在于自然界。不過,在陶瓷工業中,引入鍶與鋇的形式大都采用它們的碳酸鹽化工產品。引入鍶采用碳酸鍶(對應礦物稱菱鍶礦),引入鋇采用碳酸鋇(對應礦物稱毒重石)。下面分別簡要介紹上述兩種天然礦物和化工產品。

2.1天青石

天青石的理論化學式為SrSO4,其中SrO占56.4%,SO3占43.6%。不過,天青石常有Ba和Ca的類質同象(分別以BaSO4與CaSO4形式)混入物。含Ba多者稱為鋇天青石,含Ca可以達到Ca:Sr=1:1的程度,此時稱鈣天青石。在天青石的晶體結構中,Sr離子排列在b軸的1/4位置上,而S離子排列在b軸的3/4位置上,S離子的周圍有四個氧離子,組成(SO4)四面體。其中兩個氧離子水平排列,另外兩個氧離子垂直排列。每個Sr離子與7個(SO4)四面體聯結,配位數為12。這種晶體結構呈斜方對稱(斜方晶系);晶體呈板狀、短柱狀或紡錘狀,集合體為塊狀、粒狀,有時還呈脈狀、纖維狀或鐘乳狀;多為無色或淺蘭色(天青石故此得名),有時也呈雜色;晶面為玻璃光澤,條痕白色;性脆,比重較大,為3.97~4.00g/cm3;莫氏硬度3~3.5。它難溶于水,在0℃水中的溶解度為0.0113g/100mL,在30℃水中的溶解度為0.014g/100mL。微溶于稀鹽酸和稀硝酸,不溶于稀硫酸、乙醇。在紫外燈光下,天青石有時顯現螢光,燒之火焰呈深紫色。

天青石可用于玻璃與瓷釉中,以獲得彩虹色。此外,它還可以用作晶質玻璃(一種高光澤度、高透明度的水晶玻璃)的澄清劑,同時還可以減少對耐火材料的腐蝕,但它主要還是用于制備碳酸鍶和鍶。

2.2 碳酸鍶

碳酸鍶的理論化學式為SrCO3,其中SrO占70.2%,CO2占29.8%。在自然界,碳酸鍶又稱菱鍶礦,不過尚未發現菱鍶礦礦床。

在碳酸鍶的晶體結構中,Sr2+離子與CO32-離子按六方最緊密堆積方式排列,每個Sr2+離子周圍雖然圍繞著6個CO32-離子,但與其接觸的氧離子數不是6,而是9,即Sr2+離子的配位數為9。每個氧離子與3個Sr2+、1個C相鄰,這種結構顯示斜方對稱(斜方晶系)。碳酸鍶為無色或白色粉未,比重為3.70g/cm3。斜方的碳酸鍶加熱到926℃時將轉化為六方的晶體;碳酸鍶的熔點為1497℃,它加熱到1340℃時便分解為氧化鍶和二氧化碳。它難溶于水,在18℃水中的溶解度為0.0011g/100mL,在100℃水中的溶解度為0.065 g/100mL;它不溶于醇類,微溶于氨水、碳酸銨,易溶于氯化銨與硝酸銨;碳酸鍶也易溶于酸,放出二氧化碳。

碳酸鍶在陶瓷工業主要用于替代氧化鉛(PbO)生產高光澤、高流動性的低溫釉、瓷釉以及生產彩色電視機的陰極射線管的玻璃、鐵氧磁體,有時少量用于高白度的高檔日用瓷坯體。

2.3重晶石

重晶石的理論化學式為BaSO4,其中BaO占65.7%,SO3占34.3%,其中也有類質同象混入物Ca、Sr等。重晶石的晶體結構與天青石類似,在上面談到的天青石的晶體結構中,只需將Ba2+離子替代Sr2+離子就成為重晶石的晶體結構。鑒于這兩個硫酸鹽的結構的類似性,天青石與重晶石可以成為無限固溶體,因而天青石不可避免地含有Ba,而重晶石也不可避免地含有Sr。與天青石一樣,重晶石也屬于斜方晶系,晶體也多呈板狀、短柱狀;通常重晶石的集合體為粗粒的致密塊狀、板狀、片狀、馬鞍狀;晶體多為白色、灰色等,也有無色透明者;晶面為玻璃光澤,斷口為珍珠光澤,條痕白色。重晶石的比重比天青石更重一些,為4.3~4.7g/cm3;莫氏硬度為3~3.5,性脆,干燥時易結塊;重晶石不溶于水、酸和乙醇,溶于熱濃硫酸。它的化學性質比較穩定,熔點1350℃,沸點1580℃。

重晶石可作為玻璃的助熔劑,它可以降低熔化溫度,同時又可以降低粘度,使熔化的產量提高。不過,由于重晶石常含鐵雜質較多,故用它配制玻璃時,要多加一些脫色劑。如果采用重晶石適量,并且嚴格控制爐溫時,可以減少玻璃中的小氣泡,也可提高玻璃的韌性和光澤度,更可以縮短玻璃的退火時間。重晶石和氟化物混合還可用于制備乳白玻璃,也用于鉛玻璃和鈣玻璃以防止失透。

2.4碳酸鋇

碳酸鋇的礦物學名稱為毒重石,它的理論化學式為BaCO3,其中BaO占77.7%,CO2占22.3%。碳酸鋇有α、β、γ型三種不同的結晶狀態。γ型為低溫型變體,為斜方晶系。加熱到811℃,γ型碳酸鋇轉化為β型變體;進一步加熱到982℃,β型碳酸鋇轉化為六方晶系的α型變體。在低溫型的γ-碳酸鋇的晶體結構中,Ba2+離子與CO32-離子的排布與碳酸鍶的Sr2+離子與CO32-離子的排布相近似。碳酸鋇的化工產品多為白色粉未,比重較大,為4.43g/cm3。α型碳酸鋇的熔點高,為1740℃,它的分解溫度比碳酸鍶的分解溫度高,在1450℃下才分解為氧化鋇與二氧化碳。α型碳酸鋇微溶于水,在18℃水中的溶解度為1.72g/100mL;它不溶于酒精,但可溶于酸及氯化銨溶液。

碳酸鋇主要用于光學玻璃,包括冕牌玻璃和燧石玻璃。也用于彩色電視機的顯象管的生產以及用作改善其它工業玻璃(包括晶質玻璃、耐熱玻璃、平板玻璃、瓶罐玻璃等)性能的添加劑。在陶瓷工業中,它可用于制備瓷釉(其中包括添加量較多的鋇無光釉)、以鋇長石為微晶相的微晶玻璃、特種陶瓷的坯體(包括鋇鐵氧體)等。

3 氧化鍶(碳酸鍶)、氧化鋇(碳酸鋇)在陶瓷坯體中的作用

在傳統的陶瓷坯體中,幾乎不引入氧化鍶與氧化鋇的成分,只有特殊的高檔陶瓷白坯才有可能引入這兩種成分。另外,它們還可用于電絕緣瓷,特別在塊滑石質瓷的配方中可以引入BaO或SrO的組份,用以提高其介電、電阻等電學性能。這是因為Ba2+、Sr2+離子的離子半徑較大、離子電荷低,可賦予陶瓷坯體較好的電絕緣性能(提高電阻)以及低的介電損耗等。

在陶瓷坯體中引入氧化鋇、氧化鍶組份,除了改善其電學性能外,還可改善工藝性能。比如可使坯體具有較好的透明度,賦予坯體高白度。相對而言,氧化鍶更適合用于陶瓷坯體。這是由以下幾個因素決定的:

(1) 含碳酸鍶的陶瓷坯體所引起的針孔或氣泡要少于含碳酸鎂、碳酸鈣、碳酸鋇的陶瓷坯體。這是因為碳酸鍶容易分解,分解溫度較低(1340℃),而碳酸鋇的分解溫度高(1450℃),比較穩定。因此,在陶瓷坯體融合封閉之前,碳酸鍶已分解掉內部的二氧化碳氣體,而碳酸鋇則還沒有分解或完全分解,當進一步提高溫度時,含碳酸鋇的陶瓷坯體很容易出現針孔或氣泡。碳酸鎂、碳酸鈣雖然不存在分解溫度高的問題,但它們短性性能突出,特別是碳酸鈣,而碳酸鍶相對來說要長性一些,在高溫情況下,其玻璃相不致粘度下降過低而過燒起泡。

(2) 氧化鍶賦予陶瓷坯體較高的耐磨性與堅韌性,而加入氧化鋇的陶瓷坯體常常脆性增加,變得易碎。

(3) 氧化鍶賦予陶瓷坯體較高的白度,這是因為碳酸鍶的成分中鐵質等雜質含量少,而碳酸鋇常常含有較多的鐵質。

(4) 氧化鍶使陶瓷坯體的瓷化收縮率小,可以使坯體的變形率低。

在生產各種磁鉛石類的鐵氧體的特種陶瓷時,氧化鋇與氧化鍶(特別是前者)是常用的主要元素,同時,氧化鋇還是生產微波磁介質特種陶瓷的主要成分。

4 氧化鍶(碳酸鍶)、氧化鋇(碳酸鋇)在釉料及微晶玻璃中的作用與影響

4.1對釉料及微晶玻璃的熔化溫度的影響

氧化鍶、氧化鋇均是良好的助熔劑,與氧化鈣、氧化鎂不同的是,它們的助熔范圍較寬。一般來說,從900℃起,氧化鋇、氧化鍶就可以發揮助熔作用,而氧化鈣、氧化鎂則在1100℃以上才有助熔作用。也有人認為,在CO2氣氛下等溫加熱時,BaCO3與SiO2在700~750℃范圍就發生反應,如果再添加Na2CO3,這個結合SiO2的反應溫度低至400℃,在600℃下就將生成第一批熔體。還要指出,氧化鋇的助熔作用對于含B2O3的釉料與微晶玻璃來說則更為強烈。而對于碳酸鍶來說,偏硅酸鍶的熔點比偏硅酸鋇的熔點低,因此可以預期,碳酸鍶的助熔效果應該高于碳酸鋇。試驗表明,采用碳酸鍶(氧化鍶)可以制備1080℃燒成溫度的低溫釉。

還需要說明的是,碳酸鋇的分解溫度較高(1450℃)。這樣在熔成的玻璃中含有較多碳酸鋇分解產生的氣體;與此同時,氧化鋇與窯爐氣氛中的二氧化碳的結合能力也比較強,所以含有較多氧化鋇成分的玻璃體的澄清比較困難。在這方面,碳酸鍶的分解溫度較低(1340℃),氧化鍶與窯爐氣氛中的二氧化碳的結合能力也較低,故含氧化鍶的玻璃比較容易澄清。

4.2 對釉料及微晶玻璃的粘度的影響

氧化鍶、氧化鋇有利于降低釉料、微晶玻璃的粘度。而且,它們與氧化鈣、氧化鎂相比,降低粘度的溫度范圍較寬,而且隨著溫度的變化,降低粘度大小的變化也較小。這說明,含氧化鍶、氧化鋇的釉料及微晶玻璃具有長性性質,而含氧化鈣、氧化鎂的釉料及微晶玻璃則具有短性性質。這也表明,前者的燒成范圍較寬,后者的燒成范圍較窄。造成這種情況的原因可能在于Ba2+、Sr2+離子半徑大,受極化作用而容易變形。

4.3 對釉料及微晶玻璃的表面張力的影響

氧化鍶、氧化鋇均屬于表面張力的非活性組份,它們也都可以增加釉料和微晶玻璃的表面張力。不過,與氧化鈣和氧化鎂相比,它們增加表面張力的輻度較?。坏c氧化鋅、氧化鋰相比,它們增加表面張力的輻度較大。

4.4對釉料和微晶玻璃的熱膨脹的影響

鋇與鍶的場強遠小于鈣與鎂,所以,與氧化鈣、氧化鎂相比,氧化鋇與氧化鍶成分將增加釉料及微晶玻璃的玻璃相的熱膨脹系數。反之,如果與氧化鉛(PbO中Pb2+離子的場強較低)相比,氧化鋇與氧化鍶會使玻璃相的熱膨脹系數稍有減小。因此,當氧化鋇、氧化鍶(特別是后者)部分替代或全部替代氧化鉛以制備少鉛或無鉛的釉料時,將有利于適度減小其熱膨脹系數,有利于研制低鉛或無鉛釉。當然,如果與氧化鋅(ZnO中Zn2+離子的場強較高)相比,氧化鋇、氧化鍶則會明顯增加釉料及微晶玻璃相的熱膨脹系數。氧化鋇與氧化鍶相互對比表明,氧化鋇則對熱膨脹系數增加的作用要稍大一些,而氧化鍶稍小一些。

4.5 對釉料及微晶玻璃機械強度的影響

氧化鋇與氧化鍶對釉料及微晶玻璃的玻璃相機械強度的影響效果相差不大。與氧化鈣相比,氧化鋇和氧化鍶將更能提高釉料及微晶玻璃的玻璃相的抗壓強度。而在增加抗張強度、彈性以及硬度方面,它們相差不大;與氧化鎂相比,氧化鋇和氧化鍶將更能提高釉料及微晶玻璃的玻璃相的抗張強度和彈性模量,而在增加抗壓強度方面,它們則遜于氧化鎂。

當然,如果與氧化鉛相比,氧化鋇和氧化鍶對釉料及微晶玻璃的玻璃相所有機械強度指標(抗壓強度、抗張強度、彈性、硬度)提高作用均比較明顯;而與氧化鋅相比,在提高釉料及微晶玻璃的玻璃相的抗張強度和硬度方面,氧化鋇和氧化鍶均居于次等地位,而在提高抗壓強度、彈性方面則居于稍強的地位。

4.6 對釉料及微晶玻璃的化學耐久性的影響

一般來說,與氧化鈣、氧化鎂和氧化鋅相比,氧化鋇和氧化鍶對釉料及微晶玻璃的玻璃相的化學耐久性的影響都有負面的趨勢。不管是耐水性、耐酸性,還是耐堿性都是如此,這與玻璃相中鋇離子、鍶離子同氧陰離子之間較低的鍵強度有關。與氧化鉛相比,含氧化鋇、氧化鍶的釉料及微晶玻璃的化學耐久性優于具有類似成分的含氧化鉛的釉料及微晶玻璃。

4.7對釉料及微晶玻璃(包括玻璃)的光學性質的影響

與氧化鉛類似,氧化鋇、氧化鍶作為較重的元素可以增加釉料及微晶玻璃的玻璃相的折光率,這有利于提高它們的光澤度,這也是氧化鋇、氧化鍶能夠部分替代,乃至全部替代氧化鉛的原因之一。在這方面,氧化鋇比氧化鍶的作用更為明顯,氧化鋇還不增加色散。同樣,氧化鑭也不增加色散,故用氧化鋇改性的硼酸鑭是現明的具有優異性能的低硅光學玻璃,它們的折光率較高,但色散很低。

4.8對釉料及微晶玻璃的電學性質的影響

由于Ba2+、Sr2+離子半徑較大,在玻璃相的玻璃網絡結構中活動性較差,這將大為減小電導率,增加電阻率,同時也減少介電損耗。因此,在電子工業中,在鉛玻璃中添加氧化鋇、氧化鍶(特別是前者)可以使它們仍然具有良好的電絕緣性能,同時還能夠避免使用氧化鉛帶來的環境污染。

4.9對釉料及微晶玻璃的析晶性能的影響

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