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【江西教育網】景德鎮陶瓷大學攻克景德鎮新型瓷石礦應用技術難關

時間:2020/06/30 17:25:33點擊:  作者:  來源:

“發現這種礦石能夠應用于陶瓷生產,我們感到很驚喜。”景德鎮陶瓷大學材料科學與工程學院院長李月明向記者介紹時,言語中難掩興奮,“這是一個有望改變景德鎮陶瓷產業格局的重大研究攻關課題,作為陶大人,我們深感責任重大”。

李月明介紹試驗成果

經過科學試驗配比后燒制的陶瓷

被寄予厚望的原礦

2019年6月,當江西銳彩陶瓷原料有限公司負責人找到李月明時,這種礦石還處在利用率不高、僅可作為低質高嶺土使用的尷尬境地。

2008年,江西省國土資源部門派出地質隊在景德鎮進行勘探,找到了一座與著名的高嶺礦區毗鄰的鵝湖高嶺土礦區,在這座方圓9平方公里的礦區內,有一部分質量略遜于高嶺礦區的高嶺土可待開采。

2014年,江西銳彩陶瓷原料有限公司依法獲得了對鵝湖高嶺土礦區的開采權,但公司的技術人員帶來的試驗數據并不好:該區的原礦成分復雜,以現有的淘洗工藝,一噸原礦經過淘洗,只能產生10%至20%的高嶺土,如此低的淘洗比率,按照礦區的儲藏量,其高嶺土的產量只有區區300萬噸,但最頭痛的是,其淘洗出的高嶺土中氧化鋁含量只有25.9%,遠達不到含鋁比例在33%至36%之間的優質高嶺土的標準,很難成為優質景德鎮瓷的原材料。

三寶出土的瓷石

半風化后的鵝湖礦石

這對早在2009年被列為資源枯竭性城市的瓷都景德鎮來說,不是一個好消息。

傳統的景德鎮陶瓷,首先是使用本土的高嶺土和瓷石,再輔以厚厚的以瑤里釉果為主的灰釉。而在20世紀70年代后,隨著本土瓷石和瓷土資源的枯竭,瓷坯的原料大多從外地引進,導致很多工匠都感到反正坯體都不是本土的陶瓷原料了,所以也就無須再使用傳統的本土灰釉。如此一來,傳統的景德鎮瓷在主要原料上被全部替換。

“傳統景德鎮陶瓷的首要特點就是白如玉,指的是景德鎮傳統陶瓷大都白里泛青,有著如玉石般的溫潤,但你看看現在的景德鎮瓷,基本就體現不出這個特點。我個人認為,這其中很大一部分原因就是因為缺少了我們老祖宗賴以生存,并最終讓景德鎮走向世界的本土瓷石和瓷土,以及釉料。”作為景德鎮陶瓷協會原料專業委員會主任,原景德鎮陶瓷原料總廠廠長章猛進說。

幾年的時間很快就過去了,雖然在開采優質高嶺土的工作上一直沒有取得突破性進展,但銳彩公司還是選擇了堅守。2019年6月,景德鎮陶瓷大學材料科學與工程學院院長、博士生導師李月明教授帶領的研發團隊,加入了原礦利用的技術研發隊伍。

被賦予重任的團隊

“這么大的礦利用不了,我們覺得很可惜。按照之前定量分析的數據,這種礦作為高嶺土的成分肯定不行。”李月明說,團隊接手研發后,決定換個思路,嘗試從定量與定性結合的方式去研究。通過進一步研究,團隊發現,這種礦石與景德鎮普通的瓷石成分很相似。

李月明介紹說,普通瓷石是一種由多種礦物構成的集合體,主要由絹云母、石英、長石組成。研究中發現,鵝湖礦石的礦物組成與普通瓷石接近,所不同的,鵝湖礦石內所含的是白云母,普通瓷石內所含的是絹云母(絹云母是白云母的變體晶型)。在高溫時白云母和絹云母都是很好的助熔礦物,與長石的堿性成分產生共熔,游離石英起減粘和骨架作用,高嶺石的存在則能提高燒成溫度,反應后形成一次和二次莫來石,可提高成瓷物化性能。然而,與絹云母相比,白云母缺少可塑性,也就是成型能力不強。

既然和瓷石相似,那么能不能把它當做瓷石來用。團隊提出了一個大膽的設想,但眼前的數據卻依然令人感到困難重重。雖然這種礦物里面含有15%左右成分的高嶺石,能夠賦予其一定的可塑性,但總體可塑性還是很弱。同時,這種礦物含鐵量較高,普通瓷石的鐵含量允許在0.5至0.8之間,而這種礦石的鐵含量平均值達到了1.5。要用原礦創新代替瓷石,必須破解兩個關鍵性難題,一是增塑(加強坯體的成型能力),二是除鐵(去除原礦中的多余的鐵元素)。

為了進一步證實這個設想,團隊采用傳統景德鎮陶瓷工藝,圍繞增塑、除鐵,進行了大量的科學配比試驗,并積極研制合適的釉料以及燒成等技術。第一批做出來的配比,團隊先后在電爐和氣爐中進行了試驗。反復試驗后發現,通過氣爐還原焰燒制傳來的瓷器很不錯,陶瓷白度最高達到了90%,高于景德鎮傳統陶瓷80%—85%的白度標準,而且有白里泛青的效果。

“得到這個結果很興奮。與高嶺土相比,景德鎮對瓷石的需求依然很大,瓷坯中高嶺土的含量占30%,瓷石的含量則高達70%。”李月明說,目前探明至少數千萬噸的優質瓷石資源,按照景德鎮陶瓷瓷石年使用量30萬—50萬噸測算,可滿足景德鎮陶瓷原料供應200年。

在再次到礦區勘探并經過多次試驗分析后,李月明給鵝湖礦區的這種原礦安上了一個專業術語——微晶細粒花崗斑巖。

眾望所歸 未來可期

2020年4月,景德鎮市瓷局、景德鎮陶瓷大學等單位共同召開了主題為“創新利用鵝湖高嶺土礦瓷石資源制造出具有景德鎮地理標志意義的真正‘景德鎮瓷器’”的研討會。

會上,專家學者一致認為,對微晶細粒花崗斑巖原礦的創新性技術開發,將打破景德鎮陶瓷原料資源枯竭,傳統陶瓷的典型性特征難以再現的局面。從新礦中開發出的瓷石瓷土資源,將有望結束景德鎮陶瓷原料來源不一的供給局面,讓本土的瓷石、高嶺土和灰釉多年后再次聚首,生產出瓷化的胎體和厚實的釉面,燒制出具有景德鎮“地理標志”意義的真正的“景德鎮瓷器”。

在李月明和團隊看來,微晶細粒花崗斑巖的意義,不僅僅是為景德鎮陶瓷生產提供了巨大原料儲備,“這還是一個推動景德鎮陶瓷生產原料標準制定的契機!”在景德鎮全力建設國家陶瓷文化傳承創新試驗區的當下,微晶細粒花崗斑巖配方原料的研發過程,將推動制訂出景德鎮陶瓷原料標準,這是景德鎮陶瓷界幾代人的夢想。陶瓷原料標準一旦建立,將進一步提升景德鎮陶瓷品質,更利于景德鎮陶瓷參與國際市場競爭。

同時,李月明談到,礦石利用的關鍵技術已攻克,但要真正實現它的“華麗變身”,需要在穩定化、標準化、系列化上下功夫。“不同的礦點、不同的礦脈、以及同一脈礦的表層,上層中層下層都不一樣的,成分波動很大。”因此,他提議建立一個瓷礦原料生產基地,采用科學的開采、提煉、加工方法,開展原料標準化研究,研發出穩定化、系列化、標準化的原料和配方料,盡力滿足陶瓷企業生產所需,盡可能保證瓷礦利用的最大化。

“未來還有很多工作要做,應該說,這是今后很長一段時間材料學院的重大課題。”李月明表示,作為學校的特色學院,材料學院一直致力于推進陶瓷行業科技進步,多年來在人才培養、技術服務、產學研合作等方面積極助力景德鎮陶瓷行業發展。在景德鎮國家陶瓷文化傳承創新試驗區建設的當下,學院更有這種責任感和緊迫感。“微晶細粒花崗斑巖的研發是一個新的契機,我們將舉全院之力,聚師生智慧繼續做好攻關,同時從實踐反哺教學,進一步提升人才培養質量,更好地滿足景德鎮陶瓷行業的人才需求。我們有信心、有決心做好這件事,為試驗區建設貢獻陶大力量。”

原文鏈接:http://jyt.jiangxi.gov.cn/art/2020/6/28/art_25536_2346358.html


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