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    一、當前低溫快燒陶瓷的節能概況

    從目前世界范圍建筑衛生陶瓷制品生產成本比率看，燃料費用在生產成本中所占比率為最大，已經在各國陶瓷行業的總能耗中達到40%以上。目前，全世界的建筑衛生陶瓷工業的發展一直受到高能耗的制約。由于近20年來油、電、燃氣及煤炭的價格持續上漲，也遏制著陶瓷業的發展速度。的確國內許多陶瓷企業由于能耗成本居高不下，導致產品價格上揚，降低了市場競爭力還有一些企業由于能源價格上揚，無法承擔較高的產品成本而瀕臨破產在國外一些發達國家，一些企業由于無法消化能源價格高漲的成本問題，而逐漸縮小陶瓷生產，或者盡量到發展中國家去建廠。

    現在，陶瓷行業節能的主要努力方面是降低燒成溫度與縮短燒成周期。從20世紀70年代以來，建筑衛生陶瓷產品的燒成溫度有了大幅度的下降，從而節約了許多寶貴的能源，得以保證了陶瓷工業持續、穩定的發展。如20世紀70年代前，衛生陶瓷燒成溫度為1300℃，到了90年代以下降為1150℃-1200℃。釉面磚素燒溫度由1180℃下降到1050℃-1100℃，釉燒溫度由1080℃下降為1020℃。硬質日用瓷由1400℃下降為1300℃-1350℃。炻器燒成由1350℃下降為1220℃-1250℃。骨質瓷素燒溫度由1180℃下降為1100℃-1150℃。耐火材料硅磚由1400℃下降為1300℃-1340℃。從以上降低燒成溫度成果看，衛生瓷燒成溫度下降了100℃-140℃，日用瓷下降了70℃-120℃，釉面磚下降了70℃-130℃等等。由此看來，取得的節能效果是十分顯著的。

    在推進快燒與縮短燒成周期方面，過去國內的衛生瓷燒成周期需要時間長達40小時，現已普遍降低為10小時左右。釉面磚燒成周期由過去幾十個小時，下降為3-4小時左右。由于采用低溫快燒工藝，在建筑衛生陶瓷產品領域取得的成績最為顯著。由于大大降低陶瓷產品燒成溫度與縮短燒成周期，節能效果顯著，也在很大程度上降低了能耗成本。其中采用低溫陶瓷原料在生產工藝中發揮了極其重要作用。因此，低溫燒成的陶瓷產品其關鍵在于開發與利用低溫陶瓷原料，以保證實現低溫快燒生產工藝。

    應該說幾十年來低溫快燒工藝的研究促進了陶瓷節能工作的進展。目前各國陶瓷研究機構已成功篩選出許多種低溫陶瓷原料及低溫熔劑原料?，F在已知可用作低溫燒成坯體原料的常規陶瓷礦物原料有硅灰石、透輝石、透閃石、絹云母粘土、葉蠟石、珍珠巖等?，F作簡要介紹如下。

    二、幾種常用的低溫陶瓷原料

    以下簡單介紹一下常用的低溫陶瓷原料，其中多種已應用于建筑衛生陶瓷的坯料中，取得良好的節能效果。有的已經進行過多次試驗，并且顯示出良好的工業價值，是將來很有開發利用前途的低溫快燒陶瓷原料種類。

    1、硅灰石原料

    硅灰石屬于硅酸鈣礦物。自然界中的硅灰石主要存在于不純的石灰巖與酸性巖漿巖的接觸變質帶內。在火成巖的富鈣片巖中亦可見到。與硅灰石原料伴生的礦物還有透輝石、石榴子石、方解石及石英等。均屬陶瓷工業可以采用的原料種類。

    硅灰石理論化學成分為sio250.70%,cao48.30%。20世紀70年代中期，我國湖北省大冶及陽新地區最先發現硅灰石礦，其實際化學成分為：sio250.23%,cao44.9%fe2o3為0.29-1.23%?；瘜W成分與美國、日本等國的成分基本相同。硅灰石具有良好的熱膨脹特性，它的熱膨脹系數隨溫度增加，呈現直線性上升，因此，非常有利于快速燒成的工藝要求。（硅灰石平均熱脹系數為6.30/1000000每攝氏度在室溫-200℃之間）。此外，硅灰石熔點溫度比較低，為1540℃，尤其在硅灰石與瓷坯中的堿-堿土成分結合時能進行較低溫燒成。這一特點也是后來引起陶瓷界，尤其建陶工業非常重視的主要緣故。一般在坯料中摻入10-20%的硅灰石取代長石、石英時，可將陶瓷制品的燒成溫度下降80℃-120℃。

    硅灰石還具有獨特的工藝性能，如使用硅灰石原料后，可以有效的減少坯體收縮率。而且能夠降低坯體的吸濕膨脹，防止陶瓷坯體的后期干裂等。含硅灰石的坯體還具有較高的機械強度和較低的介電損失。引入硅灰石的坯體，在燒結過程中成熟速度加快，可以在十幾分鐘至幾十分鐘內使坯體成熟，大大降低了單位制品的熱損耗，其燒成周期也從過去的90小時，下降為僅僅50分鐘。硅灰石最先引入到釉面磚坯料配方中，使面磚的燒成熱能損耗由3600大卡/公斤，下降為1850大卡/公斤制品。除釉面磚外，硅灰石原料近年來已擴大了其應用范圍。其節能降耗的效果，已為陶瓷業界人士有目共睹。

    2、透輝石原料

    透輝石屬于硅酸鎂-硅酸鈣鐵類質同象系列中的礦物。它常與磁鐵礦及其它含鐵礦物共生，礦物特性為淺綠色短柱狀晶體。透輝石的化學組成為鈣、鎂、硅的氧化物組成，其化學分子式為cao’mgo’2sio2。透輝石的理論化學組成為：氧化鈣25.8%，氧化鎂18.5%，二氧化硅55.7%。其實例有我國吉林省透輝石礦主要化學成分為：二氧化硅51.6%-45.71%，氧化鋁3.52%-7.29%，氧化鐵2.69%-0.27%，二氧化鈦0.13%-0.1%，氧化鈣23.78%-19.98%，氧化鉀和氧化鈉0.96%-0.63%。

    透輝石的熱膨脹系數與硅灰石大體相同，從下表列出的熱膨脹系數來看，也是非常適合低溫快燒工藝的優質陶瓷原料。透輝石具有的熔劑性質也很獨特，如其開始變化溫度為1170℃，軟化溫度為1280℃，熔融溫度為1290℃，軟化溫度范圍為110℃，熔融溫度范圍則為10℃。鑒于此透輝石與硅灰石同樣可以有效的減少陶瓷制品坯體的收縮率。引入有透輝石原料的面磚產品，其坯體的總收縮（包括干燥收縮與燒成收縮）僅為0.2%=0.4%。配入透輝石的瓷磚坯體同樣可以降低坯體的吸濕膨脹，杜絕釉面磚使用的后期龜裂缺陷，保證使用質量。

    作為優秀的低溫快燒原料，引入透輝石的建筑陶瓷制品，其燒成溫度極低，僅為980℃-1020℃左右，較之硅灰石坯體的燒成溫度還要降低100℃左右。因此，將來擴大透輝石原料的使用范圍，將具有更大的節能降耗效果，產生更大的經濟效益。

    3、珍珠巖原料

    珍珠巖屬于一種酸性火山巖漿噴發的玻璃質熔巖。在珍珠巖內常含有一些透長石、石英的斑晶微晶及各種形態的雛晶及穩晶礦物等，如角閃石剛、葉蠟石、黑云母等等。珍珠巖的化學組成范圍一般為二氧化硅68-75%，氧化鋁9-14%，氧化鐵0.5-4%，二氧化鈦0.13-0.2%，氧化鎂0.4-1%，氧化鈣1-2%，氧化鈉2.5-5%，氧化鉀1.5-4.5%，水3-6%。珍珠巖的氧化與熔融溫度為：開始收縮溫度為1025℃，軟化溫度為1175℃，熔融溫度大于1500℃，軟化溫度范圍為150℃，熔化溫度范圍為325℃。

    從上述數據來看，珍珠巖開始收縮的溫度比長石低120℃，軟化溫度低75℃，軟化范圍加寬95℃。由于這些特性，珍珠巖在陶瓷制品燒成中可以大大降低燒成溫度，改進燒結的質量。通過進一步深入研究，珍珠巖還有一種特性，即含有珍珠巖的陶瓷坯體中，莫來石晶體形成較早，從而有利于燒結過程的展開。這樣一來，含珍珠巖坯體除具有與長石-石英-黏土（高嶺礦物）三元系坯體配方相同的工藝特性之外，還能降低燒成溫度（從原來的1280℃降低為1180℃-1160℃），并且具有良好的熱穩定性。

    三、目前國內低溫陶瓷原料的儲藏與開發利用現狀

    通過幾十年的勘探與陶瓷原料普查，證明我國低溫陶瓷原料儲藏非常豐富。一是種類多，二是儲藏量大。如硅灰石礦分布在湖北大冶、遼寧鐵嶺、吉林延邊與盤石等地，儲量都比較多，此外福建省、江西省、安徽省及湖南河北等地都有發現，有已經開采利用多年。透輝石礦主要分布在東北地區的吉林省及黑龍江省，其礦產儲量都在400萬噸-500萬噸以上。至于珍珠巖礦資源，更為豐富，全國各地均有發現，早已開采利用多年。如遼寧法庫、建平縣，內蒙古包頭、山西靈邱縣、吉林九臺縣、黑龍江穆棱縣及河南信陽地區等。有的儲量高達數億噸。這些豐富的儲存都為推廣低溫快燒陶瓷工藝，提供了物質條件。

    近20年來，我國陶瓷行業在采用低溫陶瓷原料，節約能耗與縮短燒成周期方面，取得許多成果，但仍然有許多不盡人意之處。我國陶瓷企業產品燒成溫度仍然普遍高于國外先進企業，能耗及產品成本也高于國外同行。有許多實踐證明了的成熟的工藝技術，尚未大規模普及與推廣。近年來，又相繼開發與研制成功更多種類的低溫陶瓷原料，如透閃滑石、鋰云母、鈣長石、透閃巖，高云母量葉臘石等，更需要普及與推廣。隨著低溫快燒工藝水平的普及與提升，我國陶瓷工業的整體素質與效益將有較大改觀，產品的競爭力也會大大加強。