浅析一次快烧墙地砖黑心缺陷 - 憨鼠网

由于原料、成型及烧成等方面的原因，墙地砖产品经常会出现黑心缺陷。在二次烧成墙地砖产品中，白砖的表面会出现黑点或黑斑，中央部位可发现与面砖其它部位颜色浓淡不同的污点；而在一次烧成墙地砖产品中，典型的缺陷就是黑心。笔者拟对一次快烧墙地砖产品黑心缺陷的表现形式，形成机理及解决途经等方面进行简单地分析和探讨，供同行们参考：

一、黑心缺陷表现形式

一次快烧墙地砖产品，如产生黑心缺陷，轻则砖面颜色发生异常，砖面中央部位或局部颜色发青或发灰，但还不影响砖面的平整度；重者砖面除颜色发生异常外，大面积鼓起，或局部鼓泡，严重影响到砖面的平整度，成为废品。如把具有黑心缺陷的产品折断，仔细观察断面，就会发现：若为白坯，砖体中间呈轻重不等的黄—绿—灰阴影；若为红坯，砖体中间则呈轻重不等的黄—灰—黑色阴影。

在实际生产中，可以遇到各种各样的黑心缺陷，其表现形式很多，在此我将其归纳分类为三种形态，第一为黑心缺陷发生在砖体的一边或砖体的四周部位。第二为黑心缺陷发生在砖面的局部区域，其位置具有随机性，黑心偶尔胀起形成鼓泡。第三为黑心缺陷发生在砖体中间的大部分区域具有连续性。

二、黑心缺陷形成机理

一次快烧墙地砖产品产生黑心缺陷的根本原因是：由于所用原料中含有铁成分和一定比例的有机物、碳素等；粉料制备、压制成型、快速烧成等工艺制度的不合理将加重黑心缺陷的程度，是间接导致产生黑心缺陷的原因。

生产墙地砖所用的粘土原料及粘土原料中含有的有机质、碳素和氧化铁等，在烧成时会发生一系列物理化学变化，如氧化分解反应、还原反应、脱水反应等，仔细分析这些反应，可以找出产品出现黑心缺陷的原因。

例如：①脱水反应：Ａｌ２Ｏ３·２ＳｉＯ２·２Ｈ２Ｏ Ａｌ２Ｏ３·２ＳｉＯ２＋２Ｈ２Ｏ↑

②有机物反应：ＣｍＨ２ｎ＋ｍＨ２Ｏ→ｍＣＯ＋（ｍ＋ｎ）Ｈ２ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋Ｈ２

继而还可能发生如下反应：ＣＯ＋Ｈ２→Ｃ＋Ｈ２Ｏ ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ２ 上述反应中生成的水蒸气同游离碳素接触发生如下反应：Ｃ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋Ｈ２ Ｃ＋２Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋２Ｈ２

③铁还原反应：３Ｆｅ２Ｏ３＋Ｈ２／ＣＯ?２Ｆｅ３Ｏ４＋Ｈ２Ｏ／ＣＯ２ Ｆｅ３Ｏ４＋Ｈ２／ＣＯ?３ＦｅＯ＋Ｈ２Ｏ／ＣＯ２ ＦｅＯ＋Ｈ２／ＣＯ?Ｆｅ＋Ｈ２Ｏ／ＣＯ２

氧化铁和游离碳直接接触，也可能发生直接还原反应３Ｆｅ２Ｏ３＋Ｃ→２Ｆｅ３Ｏ４＋ＣＯ Ｆｅ３Ｏ４＋Ｃ→３ＦｅＯ＋ＣＯ

氧化铁在没有ＣＯ、Ｈ２等还原气体下，也会在温度超过５５０℃时逐步发生还原。 Ｆｅ２Ｏ３→Ｆｅ３Ｏ４→ＦｅＯ→Ｆｅ众所周知，坯体中的游离碳呈黑色，根据以上所列反应，如果碳素在烧成过程中未被充分氧化，残留在坯体中；或有机物质在一定温度下发生热分解反应，生成游离碳素，而这些残余碳素又未被充分氧化残留在坯体内，均将使坯体中间部位呈灰黑色阴影形成所谓的氧化不透现象即黑心缺陷。另外，从上述所列反应中可以看出，生成了大量的ＣＯ、Ｈ２等还原性气体，氧化铁在这些气体的作用下，逐渐发生还原反应，生成磁铁矿Ｆｅ３Ｏ４，方铁矿ＦｅＯ等，而磁铁矿和方铁矿呈灰色、黑色，它们残留在坯体内，从而也导致坯体颜色从灰变黑使黑心缺陷形成，坯体黑心鼓泡，则由于坯体中生成易熔低铁硅酸盐（铁堇青石）所致。

三、分析结论

１、一次快烧墙地砖产品黑心缺陷的表现形式可分为三类。

２、黑心缺陷形成机理可以总结为：在烧成过程中，坯料中含有的有机物质燃烧不完全，残留在坯体内，形成黑心；碳素未充分氧化或一氧化碳气体发生还原又生成游离碳，这些残余碳素残留在坯体内形成黑心；氧化铁发生还原，生成低铁氧化物磁铁矿Ｆｅ３Ｏ４、方铁矿ＦｅＯ和原子铁Ｆｅ，残留在坯体内形成黑心。

３、原料中有机物质、碳素及铁质等含量过高。是产生黑心缺陷的本质原因和前提条件，因此，要严格控制原料质量。

４、所有可以降低坯体及釉面气体渗透性的因素，如粉料水分过高，成型压力过大，坯体厚度过大，粉料中高水分凝块的存在，粉料细粉量过大等皆可能导致黑心缺陷。为消除这些缺陷，烧成过程中需采取如下措施：保持６００℃～６５０℃使有机物质完全燃烧，在８００℃～８５０℃，特别是红坯，使在釉料充分熔融及部分坯体已玻化前，使气体顺利逸出。另外，要严格控制粉料质量，细调设备，研制合理的配方等，减少或杜绝这些易引起黑心缺陷的危险因素潜伏在坯体内。

５、烧成阶段是黑心缺陷是否出现、是否明显、亦即原料及前道工序潜伏在坯体内的易出现黑心缺陷的危险因素是否反映出来的一个重要阶段。应根据产品结构、所用原料、窑炉种类及能源情况制订合理的烧成制度，包括烧成周期、温度曲线、压力气氛制度、预热氧化温度及时间、废气交换等。保证坯体得到充分氧化，方能减轻或杜绝黑心缺陷的产生。