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【江西教育网】景德镇陶瓷大学攻克景德镇新型瓷石矿应用技术难关

时间:2020/06/30 17:25:33点击:  作者:  来源:

“发现这种矿石能够应用于陶瓷生产,我们感到很惊喜。”景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院院长李月明向记者介绍时,言语中难掩兴奋,“这是一个有望改变景德镇陶瓷产业格局的重大研究攻关课题,作为陶大人,我们深感责任重大”。

李月明介绍试验成果

经过科学试验配比后烧制的陶瓷

被寄予厚望的原矿

2019年6月,当江西锐彩陶瓷原料有限公司负责人找到李月明时,这种矿石还处在利用率不高、仅可作为低质高岭土使用的尴尬境地。

2008年,江西省国土资源部门派出地质队在景德镇进行勘探,找到了一座与著名的高岭矿区毗邻的鹅湖高岭土矿区,在这座方圆9平方公里的矿区内,有一部分质量略逊于高岭矿区的高岭土可待开采。

2014年,江西锐彩陶瓷原料有限公司依法获得了对鹅湖高岭土矿区的开采权,但公司的技术人员带来的试验数据并不好:该区的原矿成分复杂,以现有的淘洗工艺,一吨原矿经过淘洗,只能产生10%至20%的高岭土,如此低的淘洗比率,按照矿区的储藏量,其高岭土的产量只有区区300万吨,但最头痛的是,其淘洗出的高岭土中氧化铝含量只有25.9%,远达不到含铝比例在33%至36%之间的优质高岭土的标准,很难成为优质景德镇瓷的原材料。

三宝出土的瓷石

半风化后的鹅湖矿石

这对早在2009年被列为资源枯竭性城市的瓷都景德镇来说,不是一个好消息。

传统的景德镇陶瓷,首先是使用本土的高岭土和瓷石,再辅以厚厚的以瑶里釉果为主的灰釉。而在20世纪70年代后,随着本土瓷石和瓷土资源的枯竭,瓷坯的原料大多从外地引进,导致很多工匠都感到反正坯体都不是本土的陶瓷原料了,所以也就无须再使用传统的本土灰釉。如此一来,传统的景德镇瓷在主要原料上被全部替换。

“传统景德镇陶瓷的首要特点就是白如玉,指的是景德镇传统陶瓷大都白里泛青,有着如玉石般的温润,但你看看现在的景德镇瓷,基本就体现不出这个特点。我个人认为,这其中很大一部分原因就是因为缺少了我们老祖宗赖以生存,并最终让景德镇走向世界的本土瓷石和瓷土,以及釉料。”作为景德镇陶瓷协会原料专业委员会主任,原景德镇陶瓷原料总厂厂长章猛进说。

几年的时间很快就过去了,虽然在开采优质高岭土的工作上一直没有取得突破性进展,但锐彩公司还是选择了坚守。2019年6月,景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院院长、博士生导师李月明教授带领的研发团队,加入了原矿利用的技术研发队伍。

被赋予重任的团队

“这么大的矿利用不了,我们觉得很可惜。按照之前定量分析的数据,这种矿作为高岭土的成分肯定不行。”李月明说,团队接手研发后,决定换个思路,尝试从定量与定性结合的方式去研究。通过进一步研究,团队发现,这种矿石与景德镇普通的瓷石成分很相似。

李月明介绍说,普通瓷石是一种由多种矿物构成的集合体,主要由绢云母、石英、长石组成。研究中发现,鹅湖矿石的矿物组成与普通瓷石接近,所不同的,鹅湖矿石内所含的是白云母,普通瓷石内所含的是绢云母(绢云母是白云母的变体晶型)。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。然而,与绢云母相比,白云母缺少可塑性,也就是成型能力不强。

既然和瓷石相似,那么能不能把它当做瓷石来用。团队提出了一个大胆的设想,但眼前的数据却依然令人感到困难重重。虽然这种矿物里面含有15%左右成分的高岭石,能够赋予其一定的可塑性,但总体可塑性还是很弱。同时,这种矿物含铁量较高,普通瓷石的铁含量允许在0.5至0.8之间,而这种矿石的铁含量平均值达到了1.5。要用原矿创新代替瓷石,必须破解两个关键性难题,一是增塑(加强坯体的成型能力),二是除铁(去除原矿中的多余的铁元素)。

为了进一步证实这个设想,团队采用传统景德镇陶瓷工艺,围绕增塑、除铁,进行了大量的科学配比试验,并积极研制合适的釉料以及烧成等技术。第一批做出来的配比,团队先后在电炉和气炉中进行了试验。反复试验后发现,通过气炉还原焰烧制传来的瓷器很不错,陶瓷白度最高达到了90%,高于景德镇传统陶瓷80%—85%的白度标准,而且有白里泛青的效果。

“得到这个结果很兴奋。与高岭土相比,景德镇对瓷石的需求依然很大,瓷坯中高岭土的含量占30%,瓷石的含量则高达70%。”李月明说,目前探明至少数千万吨的优质瓷石资源,按照景德镇陶瓷瓷石年使用量30万—50万吨测算,可满足景德镇陶瓷原料供应200年。

在再次到矿区勘探并经过多次试验分析后,李月明给鹅湖矿区的这种原矿安上了一个专业术语——微晶细粒花岗斑岩。

众望所归 未来可期

2020年4月,景德镇市瓷局、景德镇陶瓷大学等单位共同召开了主题为“创新利用鹅湖高岭土矿瓷石资源制造出具有景德镇地理标志意义的真正‘景德镇瓷器’”的研讨会。

会上,专家学者一致认为,对微晶细粒花岗斑岩原矿的创新性技术开发,将打破景德镇陶瓷原料资源枯竭,传统陶瓷的典型性特征难以再现的局面。从新矿中开发出的瓷石瓷土资源,将有望结束景德镇陶瓷原料来源不一的供给局面,让本土的瓷石、高岭土和灰釉多年后再次聚首,生产出瓷化的胎体和厚实的釉面,烧制出具有景德镇“地理标志”意义的真正的“景德镇瓷器”。

在李月明和团队看来,微晶细粒花岗斑岩的意义,不仅仅是为景德镇陶瓷生产提供了巨大原料储备,“这还是一个推动景德镇陶瓷生产原料标准制定的契机!”在景德镇全力建设国家陶瓷文化传承创新试验区的当下,微晶细粒花岗斑岩配方原料的研发过程,将推动制订出景德镇陶瓷原料标准,这是景德镇陶瓷界几代人的梦想。陶瓷原料标准一旦建立,将进一步提升景德镇陶瓷品质,更利于景德镇陶瓷参与国际市场竞争。

同时,李月明谈到,矿石利用的关键技术已攻克,但要真正实现它的“华丽变身”,需要在稳定化、标准化、系列化上下功夫。“不同的矿点、不同的矿脉、以及同一脉矿的表层,上层中层下层都不一样的,成分波动很大。”因此,他提议建立一个瓷矿原料生产基地,采用科学的开采、提炼、加工方法,开展原料标准化研究,研发出稳定化、系列化、标准化的原料和配方料,尽力满足陶瓷企业生产所需,尽可能保证瓷矿利用的最大化。

“未来还有很多工作要做,应该说,这是今后很长一段时间材料学院的重大课题。”李月明表示,作为学校的特色学院,材料学院一直致力于推进陶瓷行业科技进步,多年来在人才培养、技术服务、产学研合作等方面积极助力景德镇陶瓷行业发展。在景德镇国家陶瓷文化传承创新试验区建设的当下,学院更有这种责任感和紧迫感。“微晶细粒花岗斑岩的研发是一个新的契机,我们将举全院之力,聚师生智慧继续做好攻关,同时从实践反哺教学,进一步提升人才培养质量,更好地满足景德镇陶瓷行业的人才需求。我们有信心、有决心做好这件事,为试验区建设贡献陶大力量。”

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