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淺談“燒失量”以及“燒失量”的作用
木材、煤炭燃燒會(huì )變輕,陶瓷在燒制過(guò)程中也會(huì )變輕嗎?還真是這樣。
無(wú)論是陶瓷礦物原料還是陶瓷配方料進(jìn)行化學(xué)分析,我們看到的化驗報告中,除了硅、鋁、鐵、鈦、鈣、鎂、鉀、鈉8大元素以外,還會(huì )看到另一個(gè)項目欄。8大元素的總比例,加上這一項,總量才會(huì )接近100%。這個(gè)項目是什么呢?有些檢測機構寫(xiě)作“L.O.I”,有的寫(xiě)“灼減量”,也有寫(xiě)“燒失量”的,不同的叫法,本質(zhì)是一樣的,只是“燒失量” 這個(gè)名稱(chēng)聽(tīng)起來(lái)更加直觀(guān)。
那么什么是燒失量呢?我們先看一個(gè)實(shí)驗,明白了這個(gè)實(shí)驗過(guò)程不僅可以知道陶瓷被燒掉的部分是什么,更能理解燒失量對于陶瓷工藝生產(chǎn)的意義。
熱重分析
簡(jiǎn)單的講,熱重分析實(shí)驗就是精確稱(chēng)取一定量的試樣,裝進(jìn)鉑金坩堝吊于爐中,升溫,記錄升溫過(guò)程中試樣的重量變化并繪成曲線(xiàn)。
升溫速率與保溫時(shí)間都有嚴格要求,每個(gè)行業(yè)有所不同。
實(shí)驗主要儀器主要有馬弗爐、熱重分析儀。
實(shí)驗結果為熱重分析曲線(xiàn)(TG曲線(xiàn)),顯示的是重量變化與溫度之間的關(guān)系。
由于黏土是普通陶瓷制品的主要原料,因此陶瓷配料的熱重分析曲線(xiàn)與黏土類(lèi)似。結合這個(gè)曲線(xiàn),我們簡(jiǎn)單介紹一下每一個(gè)變化劇烈區段對應的燒失成分。
常溫-250℃
這個(gè)區段的重量明顯變小,主要是因為試樣中水分被烘干,這種外來(lái)的吸附水由物料的干濕決定,水分大小有很大的不確定性,因此這段數據以水分形式單獨記錄,并不計算在燒失量中。
對應陶瓷燒成的預干燥段,如果陶瓷生坯沒(méi)有充分干燥,到高溫階段水分劇烈排出,就很容易使坯體產(chǎn)生開(kāi)裂,甚至炸坯。
這部分被燒掉的是外來(lái)的吸附水。
450-700℃
很多黏土原料中都含有結晶水,我們看看化學(xué)式就知道了。
這個(gè)階段物料失重變成主要是晶體結構破壞,結晶水被排出。
對應陶瓷燒成曲線(xiàn)的預熱帶,如果升溫速率過(guò)快或者溫度梯度不合適,易發(fā)生坯體炸裂,嚴重的可以到粉碎的程度。
500-800℃
大部分有機物都不能承受這樣的高溫,物料中的有機物發(fā)生氧化燃燒。這個(gè)溫度區段與上述結晶水排出有部分溫度區段重疊。
對應陶瓷燒成曲線(xiàn)的氧化帶。如果氧化不夠充分,陶瓷制品很容易出現黑心等缺點(diǎn),并且直接影響瓷化程度。
雖然黏土中的有機物會(huì )對燒成產(chǎn)生不利影響,但是,在陶瓷成型過(guò)程中,黏土中的有機物功不可沒(méi),甚至起到關(guān)鍵性的作用。黏土之所以稱(chēng)為黏土,在于其良好的黏結性,而這種黏結性除了礦物結構本身的特性外,其中的有機會(huì )含量起到關(guān)鍵作用。
700-1050℃
陶瓷的三大原料(黏土、長(cháng)石、石英)中都不同程度的含有石灰石、白云石等碳酸鹽成分,甚至有些品類(lèi)的陶瓷配方中本身就直接使用了鈣鎂等碳酸鹽原料。在這個(gè)溫度下煅燒,碳酸鹽會(huì )分解有氣體排出。其中也會(huì )有硫酸鹽等分解,但通常量比較小。
燒失量
燒失量,又稱(chēng)灼減量、L.O.I,是指試樣在燒成后與燒成前相比,重量減輕部分的百分比。
檢測方法
熱重分析法當然是可以精確測定物料的燒失量,但工廠(chǎng)日常實(shí)驗通常使用燒樣稱(chēng)重法,簡(jiǎn)單,切近生產(chǎn)實(shí)際。
將樣品制成試驗餅,烘干,稱(chēng)重m1,在窯爐中與生產(chǎn)線(xiàn)產(chǎn)品一起燒制,出窯后稱(chēng)重m2。
燒失量在陶瓷工藝中的意義
1. 黏土中的機物可以增加黏結性,利于成型,但可能不利于解膠。
2. 瘠性料(黏性很差的土、砂石)如果燒失量較大,很可能含有較多碳酸鹽成分,使用就需要警惕。
3. 對于白云石、石灰石等碳酸鹽原料,通過(guò)燒失量可以判斷純度。
燒失量
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