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掀开鹅湖斑岩瓷石的神秘面纱

2022年01月20日 10阅读 来源:景德镇日报
景德镇地区传统二元高温瓷所使用的主要原料普通瓷石,按已探明100万吨储量计算,若每年生产应用以10万吨计,则仅仅能支撑10年左右。瓷石的探矿,尤其是优质代普通瓷石矿物的勘探发现和研究,是影响景德镇新千年瓷都发展的重大课题,故必须迎难而上,抓紧攻关创新,使之早日推广应用。

我市鹅湖矿区高岭土矿内,已探明矿脉风化和半风化层储量超6000万吨的细颗粒微晶花岗斑岩,简称为鹅湖斑岩瓷石;瓷业史上未曾应用于高温瓷的生产,经多年实验研究表明:其品质优于普通瓷石,既可单独做成中温瓷,又可适配高岭土创新做成具有景德镇传统特色的高温瓷。由于矿体矿脉集中,属地面开采,经大堆场均质化后,可生产稳定化、标准化原料和坯料,从而改写我市瓷业生产无标准化历史。

普通瓷石与鹅湖斑岩瓷石的可替代性

普通瓷石是一种由多种矿物构成的集合体,在成砂作用的影响下,一般多呈致密块状产出,外观呈白色、灰绿、灰白、米黄等色,有的呈玻璃光泽,有的呈土状光泽,断口呈贝壳状,无明显解理,比重2.56~2.64,硬度4~7,其基质部分主要由细分散的绢云母和一定量的微粒石英组成。瓷土是瓷石经细加工后的原料产品,有一定数量粒径<1μm的绢云母细颗粒存在,所以具有能单独成型的可塑性与足够的机械强度,瓷石中含有较多绢云母起着助熔作用,在较低温度下就熔融并形成高粘度的玻璃相,所以在古代瓷器能以单一瓷石成瓷,烧成时会产生沉底、变形等缺陷,而且机械强度低、热稳定性和化学稳定性都差。因此,近代的普通瓷石料中均加入一定数量的高岭土,既能提高烧成温度,扩大烧结范围,又因高温时较多一次莫来石和二次莫来石针晶等形成,而提高成瓷的多种物化指标。

普通瓷石的矿物组成是以绢云母、石英、长石为主。个别还含有少量高岭石,每种瓷石中都有少量碳酸盐(钙、镁碳酸盐),长石中以钠长石为多。其化学组成与高岭土相比,氧化硅及氧化钾含量较多,而氧化铝含量较低。氧化硅含量高,是含游离石英较多的缘故,如将普通瓷石粉碎后淘洗,可除去游离石英与岩石碎屑,从而提高氧化铝含量。

景德镇地区普通瓷石比较于鹅湖斑岩瓷石化学组成分析基本接近,氧化铝含量唯独后者高出3~5%;

景德镇地区的普通瓷石,其矿物组成是以绢云母、石英、长石为主;个别还含有少量高岭石,每种瓷石都有少量碳酸盐(钙、镁碳酸盐),长石中以钠长石为多。鹅湖斑岩瓷石经国家日用及建筑陶瓷工程技术研究中心XRD矿物定性分析可知:以白云母、石英和高岭石为主,长石峰未见。

对比分析可知:两者矿物组成比较类似,所不同的是鹅湖斑岩瓷石为白云母,瓷石为绢云母(白云母的变体晶型为鳞片状),绢云母细晶可增加原料的可塑性和结合性;在高温时白云母和绢云母都是很好的助熔矿物,与长石的碱性成分产生共熔,游离石英起减粘和骨架作用,高岭石的存在则能提高烧成温度,反应后形成一次和二次莫来石,可提高成瓷物化性能。故两种矿物原料均具备成瓷的基本组分,若适配部分外加高岭土都可制备高温日用瓷。

本地普通瓷石和鹅湖斑岩瓷石生产应用的差异点

储量差异:景德镇地区已探明普通瓷石储量100万吨,远景储量600万吨。鹅湖矿区,经“产学研”共同研究开发确认,鹅湖斑岩瓷石可替代普通瓷石用于工业生产。在矿区已知圈出的此种岩脉大小共16条,规模较大的8条,单条岩脉长1000~4500m,岩脉宽15~30m,最宽处70m,相邻岩脉相距几十米至几百米不等。岩脉的风化带深度1.0~18.80m,深度平均值10m左右。岩体从上至下可分为三个带,即表土带、全风化带和半风化带。已探明风化带和半风化带矿层鹅湖斑岩瓷石6000万吨,远景储量超亿吨(注:未风化硬质岩带须勘探论证后,确定用途)。若每年应用生产20万吨,可持续生产300~500年,储量巨大。

品质差异:优质瓷石含氧化铁较低(0.49%~0.61%),鹅湖斑岩瓷石略高(1.27%),但属于磁性含铁杂质容易去除。优质瓷石细碎后,微细绢云母可提高泥料可塑性和结合性;鹅湖斑岩瓷石中含有较多数量的风化高岭土,更能提升泥料的可塑性和结合性。优质瓷石氧化铝含量较低(14.15%~15.01%),鹅湖斑岩瓷石氧化铝含量(18.18%)较高。前者以钠长石为主,后者以钾长石为主。故后者代普通瓷石则成瓷温度较高时,利于莫来石的生长发育,较多的钾长石形成的粘度较高高温液相可减小产品的变形率,提升产品的成瓷物化性能和正品率。

开采难易度和成本差异:本地区普通瓷石均为挖井洞采,生产成本高,危险系数大;鹅湖斑岩瓷石开采,除去表土后就能先挖掘开采风化带,随之进入半风化带开采,生产成本低且安全。矿料还可进行大堆场均质化,是稳定化和标准化生产的基础和保证。

环境保护和生态修复的差异:本地区普通瓷石开采由于是洞采,冲洗瓷石会造成一定的环境污染,废洞坑会造成积水塌方等危害,很难生态修复。鹅湖斑岩瓷石矿料百分之百利用,并且是分层有序开采,既不会造成环境污染又极易推土平整,或植树种草绿化环境,或平整为大片基地留作他用。

原矿制成泥料的难易度和成本差异:普通瓷石较坚硬,需经粗碎中碎后,才能湿法球磨、碓冲或雷蒙细碎。鹅湖斑岩瓷石属风化料及粗中细颗粒聚集弱结合团块状,无需粗碎和中碎;风化料可直接湿法球磨,半风化料还可采用碓冲或雷蒙细碎工艺制备泥料。两矿物,前者细碎耗能,后者细碎时大幅度降低能耗。

生产流程差异:普通瓷石因矿点矿层不同,品质和硬度会有差异,故需捡选才能进入粗碎和中碎,最后湿法球磨除铁后榨泥。鹅湖斑岩瓷石取自大堆场直接进入细碎工艺,然后湿法或干法除铁,分别制成榨泥片或干粉。

鹅湖斑岩瓷石创新应用展望

矿物原料创新。鹅湖斑岩瓷石由于较好的可塑性(高岭石风化多)、较高的氧化铝含量以及较多的钾长石含量,使泥料品质优于普通瓷石,并且有利于成瓷性能提升。本原料应用于高温日用瓷生产还是首创。

新型景德镇二元高温日用瓷瓷种创新。采用精制的鹅湖斑岩瓷石适配合理比例的高岭土所制备的产品,由于氧化铝和氧化钾含量更高,制品烧成温度略高,且由于钾液粘度高,莫来石生成量较多,故产品不易变形,成瓷性能指标更优。

矿区开采和矿物生产应用创新。在矿区内按矿脉矿体有序开采,分别做成两大均料场。全部矿物百分之百应用,不污染环境不流失;开采完后推平修复、种树植草,恢复生态、绿色环保。矿脉半风化层下的硬质岩部分,经勘探、研究和论证后,仍有应用价值;或用于陶瓷工业原料,或用于石料建材生产,其绿色环保生产同上。

稳定化标准化原料生产的创新。开采的风化料和半风化料分别做成两大均料堆场,风化料可直接湿法球磨,除铁榨泥后制成泥片。半风化料除湿法球磨外,还能碓冲或雷蒙细碎,使颗粒形状各异,增加粉料的可塑性和提升成瓷部分性能指标。此种标准化原料应用于景德镇传统陶瓷生产还是首创,既能质量高度稳定,又能低成本高效生产,调配后还能灵活调节泥料性能,利于生产。

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