1、前言
現(xiàn)代陶瓷工業(yè)中采用的高溫窯爐，近年來正在向節(jié)能、高效及縮短燒成周期的方向發(fā)展，從窯爐材質(zhì)上進(jìn)行優(yōu)化選擇與改善工藝制備條件而提高節(jié)能效果亦成為重要的課題。目前，由于石油、液化氣等能源價格的不斷上揚(yáng)，要提高窯具的節(jié)能效果，在保證高溫條件使用的強(qiáng)度基礎(chǔ)上，需要降低窯具本身的重量與窯具制品的厚度。堇青石材料由于良好的熱穩(wěn)定性，便于制作與生產(chǎn)，正在成為令人矚目的高效率、低成本的窯具材料。
近年來，碳化硅及氤化硅材質(zhì)的新型窯具被廣泛普及使用。同時，由于碳化硅本身并來自天然原料，需要采用高能量的電弧法在約2000度超高溫條件下，從石油焦炭與石英沙石中制取，因而造價一直居高不下，增加了碳化硅窯具產(chǎn)品的成本。相比之下，堇青石質(zhì)窯具由于具有良好的耐高溫化學(xué)穩(wěn)定性與機(jī)械強(qiáng)度，又具有成本低等優(yōu)點(diǎn)，正在成為許多陶瓷企業(yè)燒成窯具的首選產(chǎn)品。
2、 堇青石質(zhì)窯具的特點(diǎn)
堇青石的化學(xué)分子式為2MgO.2AI2O3.5SiO2,其理論組成為：MgO 13.8/。,AI2O334.9/。，SiO2 51.3/。熔融溫度高達(dá)1540度。近20年來，由于技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了堇青石材料大部分為高溫堇青石，系正交晶系形態(tài)。還有一種以六方晶系生成的堇青石，亦稱印度石。堇青石具良好的熱穩(wěn)定性，其線膨脹系數(shù)為2.5~2.9*104/c。目前堇青石的合成方法采用電熔法與煅燒兩種，用斷燒法進(jìn)行合成，溫度為1350~1400度，若在1400度以上長時間加熱時，堇青石將分解生產(chǎn)莫來石，并形成液相，采用斷燒法置備堇青石大大降低了生產(chǎn)成本。
堇青石質(zhì)窯具的線膨脹系數(shù)很低，具有很好的耐高溫急變穩(wěn)定性。常用的堇青石窯具使用溫度范圍為1250~1320度左右，其中大多數(shù)堇青石的含量為百分40~60之間，此外，其中還存在有莫來石與玻璃液。不過，當(dāng)窯具中的堇青石含量增多時，匣缽的熱膨脹系數(shù)將更為低，這樣非常適合燒成溫度快速急變的快速燒成工藝。當(dāng)窯具中莫來石含量增多時，抗熱強(qiáng)度雖然回提高，但膨脹系數(shù)變化及莫來石含量與熱穩(wěn)定性之間的變化關(guān)系非常清晰。由于堇青石窯具具有優(yōu)越的耐高溫急變穩(wěn)定性，可以運(yùn)用在較高燒成溫度與較高燒成荷重強(qiáng)度范圍。
3、堇青石窯具的材料性能
根據(jù)國內(nèi)外陶瓷企業(yè)多年來的實(shí)驗(yàn)與生產(chǎn)實(shí)踐，堇青石質(zhì)窯具材料完全可以滿足窯爐部門與陶瓷廠的需求。某些堇青石質(zhì)材料由于具有極佳的耐高溫急變，重量很輕，且具較高的使用溫度（最高使用溫達(dá)1380度），可以適應(yīng)日用陶瓷、美術(shù)陶瓷、建筑衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品的燒成條件。
在試驗(yàn)中，有時相對的提高堇青石窯具的氣孔率時，不僅可以降低熱膨脹系數(shù)，對于抗溫度巨變的穩(wěn)定性亦產(chǎn)生有利影響。在不同溫度條件下，堇青石材料的使用強(qiáng)度既受到其礦物相的影響，又會受到材料本身的晶形尺寸與氣孔率的影響。
4、堇青石窯具的使用情況與前景
陶瓷行業(yè)的燒成工序，應(yīng)根據(jù)不同的燒成溫度范圍選擇不同的窯具，就堇青石窯具來講，素?zé)郎囟葹?00度時，可使用堇青時含量為40~50/。的耐火材料制成的棚板與立柱。燒成溫度在1350~1380度時，窯具中的堇青石含量應(yīng)在55~60/。之間。若燒成溫度在1400度以上時，則必須使用碳化硅材料或氤化硅結(jié)合碳化硅材質(zhì)的窯具。在一般情況下，采用堇青石材質(zhì)的盤類制品匣缽，使用次數(shù)可超過100次以上，且可以繼續(xù)使用。在1280度燒成時，當(dāng)快燒時間僅為90分鐘時，堇青石窯具的使用次數(shù)在1000次以上，顯示出很高的經(jīng)濟(jì)效益。
在陶瓷工業(yè)中，已開始大量使用堇青石質(zhì)窯具棚板、立柱、推板及匣缽、支爪、支釘?shù)取Ｓ幂狼嗍牧现谱鞯耐瓢�，在燒成溫�?350度，燒成時間9小時的情況下，使用次數(shù)達(dá)350次。
最近，國內(nèi)一窯具公司生產(chǎn)的中空形堇青石窯具棚板，除了窯具本身可降低35~50/。外，板面荷重強(qiáng)度增加，節(jié)能與節(jié)省原料效果非常顯著，為堇青石窯具的發(fā)展與科技創(chuàng)新開辟了新的途徑。
總之，堇青石窯具由于使用性能優(yōu)越，價格適中，在陶瓷工業(yè)燒成中推廣使用前景廣闊。當(dāng)然，可以使用于更高燒成溫度范圍的新型堇青石窯具也在積極的研究與開發(fā)中。
