陶瓷生产与常用检测

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇陶瓷生产与常用检测范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要：本文通过对陶瓷生产与常用检测的对应分析，详述陶瓷生产中每一流程所要监控的技术指标以及对应的检测项目，涉及的检测内容包括原料检测、化工配料检测、半成品检测、燃料检测、窑炉检测和产品检测，介绍进行不同检测对生产和科研的帮助，建议在陶瓷生产和科研中进行更多更细致的检测以积累更完整的科学依据，促进和改善产品生产。

关键词：陶瓷生产；陶瓷原料；陶瓷制品；检测

1 前言

现代陶瓷生产都是规模性生产，建筑卫生陶瓷的生产，规模更大，生产企业的原料日消耗量可达几百至几千吨，全国每年需要消耗超过1.5亿吨原料，包括产品配料和燃料等非再生矿物，相当于一座大山的量，所以陶瓷生产是一种资源和能源的高消耗产业。并且由于这些资源是不可再生的，所以一旦操作不当将对生态造成可怕的后果。

陶瓷生产流程中，需要多个完全不同的工序，每一个工序都对产品的特性和质量有所贡献，也有可能由于某一工序出现细微的偏差，而造成产品不符合要求而形成废品，这是我们不希望的结果。通过科学的检测来监测生产环节的符合性是降低废品率的有效手段，没有科学监测的生产无疑是一种赌博，有时会造成极大的损失。

研究陶瓷生产过程与检测，是针对每一过程所需要达到的技术指标，通过检测获得数据，分析这些数据，对工序进行调节，以达到最好的产品性能和质量效果。因为生产流程中的工序完全不同，因此检测项目差异性较大。检测项目涉及物理、化学等多个方面，检测可依据国家颁布的相关检测标准进行。

本文主要是通过研究陶瓷生产过程的技术指标与相应的检测方法，建议生产企业选择性价比合适的方法监控生产，以便使结果更具可比性，对产品性能的研究和质量控制提供科学的帮助，同时也降低废品量，一定程度上减缓资源的消耗。

2 陶瓷生产流程及相应技术指标

一般来讲，陶瓷生产，无论是施釉的产品还是无釉的产品，都已依据前人的生产经验获得初步的产品配方，依照配方进行生产。

建筑陶瓷生产的流程图见图1。

生产流程涉及的工序及关注的问题有：原料选择（包括原矿原料、化工添加料、小部分回收废料）、原料配方设计（即调配混合料）、成形（包括施加压力、成形尺寸）、窑炉（包括建窑的材料和产品的承载窑具等）、烧成制度（即温度选择），有釉产品的坯釉匹配设计，还有燃料的选择等。

3 与生产流程对应的检测

在生产的每一环节前和后，对加工前后的产品材料进行检测监测，包括在线检测和实验室检测。国家已颁布的检测项目标准非常完善，涵盖生产所有技术要素，生产部门可以根据需要进行检测的选择，即便是对于普通的生产，有些检测也是必须的，比如原料的化学成分；有些检测则可以在对产品有更高要求时进行，比如原料的矿物组成等；在材料研究中，还有很多技术复杂性较高的检测，可以帮助企业在开发新型产品时提供更多科学依据，比如扫描电镜等。

生产中，展开检测项目越多，对影响产品在加工过程的变化因素也越了解，产品的成本、质量、特性和环境污染等陶瓷企业必须时刻关注的问题就能得到更好的控制。结合生产流程图，我们对每一工序相对应的检测进行以下说明：

（1） 众所周知，在陶瓷生产中，原料是关键，原料的不同化学成分含量和不同特性，使得所烧成的产品也会有不同程度的性能差异。我们对原料化学成分的检测，主要是关注原料是否达到烧成合适的强度、合适的色泽、合适的煅烧温度的要求。简单举例：在坯体原料中，氧化铁和氧化钛含量过高色泽会偏深，氧化钾和氧化钠含量过高，产品可能过脆，而含量过低，烧成温度则需要提高，不利于节能；氧化钙含量也可以提示原料中是否含有碳酸钙，过量可能导致不良影响。

许多原始的矿物原料经过煅烧都能烧制成陶瓷，但是要获得优良品质的陶瓷产品，原料的选择相当重要，天然原料中一般包含多种矿物，高岭土、蒙脱石等有较好的塑性，结合后的坯体强度较高；钾钠长石等熔点较低，熔融后可填充坯体内的细小空隙，起连接作用；石英原料起到骨架作用，能增强坯体的硬度；原料中如果含有方解石、白云石或硫化物，有可能在高温煅烧时释放出二氧化碳、三氧化硫等气体，使坯体出现细小的气孔。还有很多其它矿物的作用相类似，有些矿物或起到不同效果作用，常用的如加入适当的滑石类原料，也可提高产品强度。矿物分析在于区别相同成分不同矿物对产品完全相反的影响，如钙成分，可以是助熔的钙长石，也可能是容易造成针孔的方解石；铝成分，可以来自熔点低的长石，也可能来自熔点高的高岭土。

检测了解材料的化学成分或矿物组成，可以调配出不同功能要求的产品配方，如耐磨防污的陶瓷砖、抗高温的耐火砖、轻薄优雅的日用瓷器、用途特别的工业陶瓷配件等等，配方都是截然不同的。不同原料有着不同的烧成收缩，稳定的配方、稳定的原料组成、稳定的原料成分保证了各类产品尺寸、色泽、功能等质量的稳定性。

为了得到特种功能的陶瓷，还必须添加更多纯度较高的化工原料。如用于提高泥浆性能的减水剂；提高坯体强度的坯体增强剂；在耐高温陶瓷中加入高氧化铝含量的原料；在耐磨陶瓷中加入氧化锆原料，为提高产品白度添加的优质硅酸锆原料等。现代陶瓷生产增加了很多科技元素，能够通过添加适当不同的化工料来提高生产效率和改善产品性能，这些化工料的性能和品质在添加前应该得到确认，检测或者小样试验是必须的。

生产中所用原料的技术指标的检测主要有：化学成分、矿相组成、烧后白度、含水率、可塑性指数、粘度、干燥强度、耐火度、烧成收缩、密度、烧结温度范围、真比重、熔融温度范围、放射性、可溶盐含量、微观结构（电镜）、pH值、差热。

产品研发和生产技术人员应该根据需要同时考虑成本因素，选择必要和适当的检测。

（2） 我们知道，不同的产品配方能烧制出丰富多彩、功能各异的陶瓷产品。确定配方后，选择适合的原料，原矿原料多数是大块状和粗细不均的材质，必须进行充分研磨粉碎，均匀混合成生产料，生产料中的颗粒要求粗细分级，细颗粒可以填充小空隙，煅烧后不会留有太多微孔影响强度等性能，过细和过粗的料浆也会影响生产，如过细的料浆注浆后易塌落，干压时易开裂；不同品类的陶瓷对生产料的颗粒度有不同要求，可通过研磨时间和检测监测来控制。

由于处理的原料量较大，生产料可能与设计的配方方案有所差距，生产料能否均匀和达到颗粒级配的要求，需要监控。这个环节可以采用在线检测和实验室检测的方式同时进行，如现场抽取浆料进行筛余和相对密度检测，监控研磨程度；对不同的研磨体内的生产料浆进行化学成分检测，监控料浆的均匀性；抽取生产料进行干燥强度、烧成收缩和烧后白度的试验，为下一工序提供技术依据。

在混合粉碎及造粒工序，需要进行的检测有：化学成分、颗粒度、筛余、含水率、可塑性指数、粘度、干燥强度、烧后白度、干燥收缩、pH值、烧成收缩、微观结构（电镜）、烧结温度范围、堆积密度、熔融温度范围、相对密度、可溶盐含量、流速。

产品研发和生产技术人员应该根据需要，选择必要和适当的检测，由于此时的生产料属于半成品，建议同一批次粉料或浆料进行多点取样检测。

（3） 符合要求的生产料进入成形工序。陶瓷件成形方式有很多，常见的有注浆成形、可塑成形和干压成形，企业根据产品特点和客户的需求决定成形技术。

注浆成形要考虑石膏模的质量的影响，如调制石膏模所用石膏粉及其与水的配比，控制吸水效率；在线检测泥浆的pH值，检测成形半成品干燥后的收缩情况和强度。压制成形要关注粉料的含水率，条件允许的企业可以对粉料颗粒进行微观结构分析，预防由于颗粒结构的原因造成的开裂；监控坯体尺寸厚薄情况，通过检测坯体的密度了解坯体的致密情况，预防坯体可能存在层裂的空隙等。

在成形工序，需要进行的检测有：石膏模的理化参数、泥浆粘度、含水率、干燥强度、干燥收缩、烧成收缩、可溶盐含量、烧后白度（色差）、微观结构（电镜）、坯体体积密度。

由于成形工序的连续作业性强，在线检测更能监控生产的稳定性，并能及时调整操作，避免不合格的半成品流入下道工序，此时若及时发现不合格半成品，原料可重新利用。

（4） 合格的坯体首先进行干燥，干燥应采用合理的干燥设施和方式，因为干燥不当会影响生产的正常进行。如果不需要施釉，干燥后的半成品可以进入窑炉按照一定的加温制度进行烧制；需要施釉的制品，有的直接施釉烧制，有的先预烧（素烧）再施釉烧制。

有釉制品的生产相对复杂，要考虑釉的性能以及坯釉结合的合理性。首先，根据釉在陶瓷件中的作用或效果设定配方，彩釉中含多种着色氧化物，由于釉层较薄，为增加颜色效果需要在釉中加入乳浊剂（硅酸锆、二氧化钛、二氧化锡等）；为了保证釉浆保持所需性能，还需要加入相适应的添加剂。配好釉料进行研磨时要控制釉的细度，太细的釉容易造成堆釉或釉层过厚；如果釉浆太粗，可能覆盖坯的效果差，如出现针孔或光泽度差等状况。釉浆的粘度决定了釉的流动性，从而影响施釉质量，生产中应监测并保证釉浆具有比较稳定的粘度；必要时可通过微观结构研究釉的厚度与釉的效果从而调节施釉的量和方式，达到最佳效果。

在研制釉配方时除了关注与色泽效果相关的化学成分，还需要考虑釉的熔融温度范围和与坯体相适应的膨胀系数。釉的熔融温度范围包括始熔温度、流动温度等数据，始熔温度是釉开始熔融铺于坯体表面的温度，此时坯体中的气体无法再释放出来，所以检测釉的始熔温度即提示坯体原料中的释放气体的反应应在此温度前完成，并且釉的熔融温度范围应低于坯体的烧结温度和适当宽一些，这样产品在烧制时更好控制。

匹配的坯体与釉的热膨胀系数是有釉陶瓷制品配方设计中最难的一步，需要大量的试验—检测—调整—再试验……反复比较才能获得合适的配方，由于坯体配方基本稳定，一般是调节釉料配方，使釉的膨胀系数略小于坯体，这样烧成的瓷件不会由于釉膨胀系数大于坯体的而发生釉的剥落，也不会因为釉的膨胀系数过小而出现釉的开裂。

检测成品釉面的光泽度、硬度、耐磨性、耐污染和耐化学腐蚀性，并研究这些参数与配方和工艺的关系，有助于改善有釉陶瓷制品的功能，使产品更具市场竞争力。

在陶瓷生产的施釉工序，其中包括已事先完成的制釉工作，试验并获得比较理想的效果，这些过程所涉及的检测有：化学成分、颗粒度、筛余、含水率、粘度、烧结温度范围、熔融温度范围、微观结构（电镜）、膨胀系数、色差。

釉的研制是陶瓷生产中令人充满期待且富有创意的一环，各式各样的釉赋予了冰冷坚硬的陶瓷多情和温柔的一面，令陶瓷仿佛有了生命的光彩，美丽的背后凝聚了陶瓷工艺人不计其数的智慧和尝试，在试验中越多的检测能获得越多的数据和经验积累，为调试出幻化无穷的色彩提高科学的依据。

（5） 高温烧制是成形材料在窑炉内的高温下完成一系列物理化学变化，最终形成固定形状且具有特定功能的陶瓷制品的过程。

这个过程温度是关键，为了达到需要的温度，窑炉和燃料必须得到控制。

窑炉的品种很多，根据陶瓷制品的大小，烧成温度制度、烧成气氛、所用燃料等分成很多加温和保温模式，但是核心还是要达到非常高的超过1000℃的温度，并能有效地保持窑炉内部温度的稳定均衡。建窑炉的材料是耐火材料中的一类，其中砌窑体的耐火砖、隔热砖必须具有良好的高温性能，也就是承受高温的能力、保温能力等指标要符合陶瓷制品的烧成温度要求，而且是在负重下的耐高温能力；承载陶瓷制品的窑具由于与陶瓷制品一同承受高温，并需多次使用，所以窑具必须具有非常高的高温机械强度和热稳定性。

耐火材料产品属于特殊陶瓷产品的一类，生产耐火材料也遵循陶瓷生产的流程。具有良好高温机械强度和热稳定性的耐火材料本身也具有良好的微观结构体系和良好的晶体构成，有条件的企业可以进一步研究。本文中仅讨论将耐火材料作为陶瓷生产的工具之一时所需要关注的技术指标和检测。

保证陶瓷制品在高温窑炉中的最终烧成，需要对建窑材料和窑具进行的检测项目有：化学成分、常温抗折强度、高温抗折强度、常温耐压强度、荷重软化温度、加热永久线变化、微观结构（电镜）、热稳定性、晶体结构（衍射）、膨胀系数、体积密度、导热系数、气孔率、耐火度、耐腐蚀。

研究耐火材料的特性及相关参数，对窑炉的热利用率的提高有指导作用，对于节能降耗具有实效意义。

（6） 煅烧制品的高温来自不同的燃料（能源），陶瓷烧制的能源主要有燃油、燃气、燃煤和电等。燃油、燃气、燃煤各有燃烧放热的特点，对于陶瓷生产所用燃料，我们最关心的是发热量（热值），燃料具有越高的发热量，越容易使窑炉顺利到达所需温度并得到保持。燃料还有其他的性质需要关注，这些燃料本身固有的性质可能影响陶瓷生产或造成环境问题，获知燃料的燃烧参数进行适当的选择，有利于生产，有利于环保。

其中与生产和能耗相关的有煤的挥发分、固定碳、水分、灰分等参数指标，其中煤的挥发分含量较高时容易着火，火焰较长，利于生产；水分少，可燃烧部分高，灰分含量高发热量相应降低等；油的挥发分、水分、灰分、闪点、燃点等参数对燃烧有影响，需要关注；气体燃料的构成比较简单，粗分为可燃部分和不可燃部分，合格的气体燃料是其所含的可燃部分达到较高的热值要求。

对于燃料我们还要关心燃烧后对环境的影响情况，燃料中的有害物质如硫、氮等需要注意；燃烧后产生出现不良物质而出现的指标也要进行监控，比如煤的焦渣特性和灰熔点，灰熔点低容易结渣，焦渣特性不同对生产有影响，有些不适宜用作生产直接燃料；还有一些燃料含其他杂质，燃烧后可能产生对产品外观、内质的不利影响，如一些着色成分，都要引起注意。

燃料中燃煤和燃油的指标对产品影响比较显著，检测项目包括：发热量（煤）、水分（煤）、固定碳（煤）、焦渣特征（煤）、灰熔点（煤）、热值（油）、粘度（油）、含水量（油）、挥发分、闪点（油）、硫含量、燃点（油）、灰分、密度（油）、化学成分。

其中煤检测的各个项目有收到基、空干基、干基之分，使用者应依据使用情况，选择相关的检测项目；煤的水分也分内水分、外水分；油的闪点、燃点分有开口和闭口检测；粘度也有多种表示法，如恩氏粘度、运动粘度等，都可根据使用情况选择具体的检测项目。

（7） 经过层层工序，最后烧成的成品必须进行各种性能检测，理由一是检测产品能否达到其功能的要求；理由二是通过检测发现不足，反馈生产流程并进一步完善改进。

国家质量部门对产品规定有相关的产品标准，依据产品标准抽检样品是保证进入市场的产品符合质量、健康、环保的要求。

由于陶瓷产品太多，每一类产品的检测项目也有很多，但不是所有检测项目都有实际应用意义，本节仅列举部分建筑陶瓷的陶瓷砖、日用陶瓷产品的部分常用检测项目。

1）陶瓷砖部分常用检测项目有：尺寸、表面质量、吸水率、破坏强度（抗折）、耐磨性、表面铅镉溶出量、表面硬度、放射性、光泽度、耐化学腐蚀性、静摩擦系数、耐污染性、抗龟裂、色差、抗冻性。

2） 日用陶瓷的部分常用检测项目有：尺寸、表面质量、吸水率、铅镉溶出量、抗冲击性、抗热震性、表面硬度、放射性、光泽度、耐化学腐蚀性、耐污染性、白度。

企业可根据发货要求选择检测项目，对于产品的关键指标应该保证符合要求，如日用瓷器的铅镉溶出量，关系到使用者的健康，则必须进行监督；建筑材料中的放射性核素限量的检测也应基于对消费者负责而提供检测数据。

4 结论

陶瓷生产从原料利用到生产规模都是大型的，数量庞大，若出现差错则损失严重，为了避免造成资源的浪费和过度的消耗，尤其是原料的不可再生而导致的环保问题，那么在生产的每一环节进行适应该环节的检测，是最有效的监控方式，一旦出现不合格产品，尽早发现，部分原料还可以返工重新利用。更重要的是，通过检测保证生产质量，也通过对检测数据的系统研究，开发出功能新颖、更符合现代需求的产品。

陶瓷制品的各项检测的结果既相关又分别表述不同特性，检测做得越细对陶瓷的判定和了解也更精确。因此，积累和总结检测结果对陶瓷产品的研究和生产具有一定的科学意义。