未来人造石技术发展方向——硬度与轻质

未来人造石技术发展方向硬度与轻质，目前，业内对岗石（人造大理石）的说法及评价是有市场，欠利润，石英岗石（人造石英石）是有硬度，欠密度。玻化微珠与纳米材料已经广泛地使用在建筑及其他领域，设法将其应用于岗石生产对其向墙面装饰方面扩展应该是有价值的尝试。大粒径晶体矿物与玻化微珠轻质墙面板两种产品的成型均有无需也不能硬压的技术要求，可否用真空与振动两种作用力与释放真空的作用力进行其成型的问题需要研究。叠垒是源于古代的大块石头构筑的方法，现行的振动是小颗粒石头的致密工艺，两者合异而同且有相同的致密道理。

本文提出了硬质与轻质是合成岗石主要研发方向的论点，并对用料向晶体矿物、玻化微珠、纳米材料及黄河沙四方面扩展、对分层振动与电磁振动的揉压振动制备合成洞石及轻质保温产品等一系列方案进行论述。现编发如下，仅供人造石生产企业参考。

　　　　矿山晶体废石的垒叠合成

　　现行的双卧轴搅拌机与其垂直式布料斗的岗石成型机结构，仅适宜将石料的最大粒径选择在12cm，其用量也只能限制在40%左右，因此要构成石块密切叠垒的图案是不可能的。对于具有透闪性与隐晶性及自然纹理的晶体矿物，只有在其具有较大粒径及块度，并在其相互间组合较紧密或艺术性配合时才具有较高的观赏性及市场价值。其纹理同样在其具有一定块度及形体时才能有所显示出，若硬性地将其破碎成小块必然使其聚合效果受到影响。

　　分层振动与逐层叠垒的工艺方法，是将整体搅拌与强力压制两个成型的工艺环节取消，仅用真空抽制与下部振动及若干层次的循环完成其荒料的成型。其工艺特点是：基料的选择以具有透明性或好看为选择的依据，块度一般为20cm左右，并用手工器具进行其粗略的整形；配料是基料之间的填充及黏结料，可用10%左右的不饱和树脂与石料及石粉混合为黏稠状，并在对玉石等高档石料的填充时，尚可用人造玉石的配方将其配成糊状体，使其填充的缝隙具有同样的透明性；作为基料的晶体矿物的叠垒，须按形式美的规律进行层堆手法的组装，其间要均衡变化、虚实相生、错落有序和整体联系；逐层的真空抽制与下部振动要掌握好时间与两者的配合关系，尤其要利用释放真空时产生突发性的压缩力而保证成型体的致密。

　　石英岗石薄板成型的进一步讨论

　　石英石矿物（SiO2）常发育成单晶并形成晶簇，晶面为玻璃光泽，无解理，硬度7，相对密度26。这种无解理且有较大摩擦系数的石粒及石粉构成的混合料，使其致密的要点是克服摩擦系数而微观上形成密切的叠垒。现行的薄板成型机的结构特点是：槽形的压具（头）垂直穿插于真空罩内的结构必然要承受真空的负压而产生约500kN的压缩力；真空罩与压头的垂直滑动形式即使在5+5的振动器分组中也不易使压头扭摆振动；采用较大的气缸压制力或是液压油缸进行强力压制，形成激振力远远小于气缸压力与真空拉力及传动系统自重三者之和的问题。

　　从振动学的理论可知，激振力与偏心块转速的平方成正比，其振幅与其自重及施加的压力之和成反比。由此可以看出重压与油缸压制方式可能是概念性的错误。为勉强用这种可靠性与性能还有待于改进的压板机进行石英石的生产，必须多加2个百分点以上树脂用量的成型工艺自然会形成料体成团与密实度不够的问题。事实上，荒料成型也大都存在激振频率不够的问题，正规设备的4200r/min的最高转速所产生的震感是非常强烈的。好在荒料成型可以采用加大往复波动的揉压过程与多加钙粉使其料体具有流动性的办法有所弥补。

　　循环揉压是电磁振动的特点。采用6组电磁铁与配合其振动及提升的压缩弹簧及压具（板）组成的振动系统，在其0~fo的频率调节与其六节拍的脉波电流循环的控制中，可使压具快速地产生6ⅹfo（50Hz）的频率叠加，并在其高频振动中同时进行快速地摆动，因此在其快速揉压且不硬压的振动成型中可能产生较高的致密效果。

　　用玻化微珠制备合成洞石

　　玻化微珠是用晶体矿物（珍珠岩），经1180℃~13500℃高温膨胀，利用其6%左右的结晶水气化制成外壳玻化，闭孔成球的中空球体。其主要成份是SiO2与AL2O3，容重为50kg/m3~150kg/m3，导热系数为0028W/mk~0048W/mk。现时在建筑墙面装饰领域使用玻化微珠保温砂浆已成为建筑节能材料，以其轻质、保温、保湿及绿色环保的优点可产生窑洞式的居室环境效果。现行的岗石用于室内墙面装饰确实存在重量较大与保温性较差的问题。如果将这种晶体矿砂制成的微珠与浅色砂岩颗粒掺和于岗石的混合料中，可使新型岗石的重量大幅度降低。

　　玻化微珠存在不能用强力搅拌与成型中不能硬性压制的问题，现行的成型工艺须对应进行以下的变革：搅拌工序中应先对石粒、砂岩颗粒、钙粉和黏结剂进行均匀的混合，其后再掺入体积比较大的微珠料慢速进行较均匀的混合；可用荒料成型办法在模箱中进行振动成型，但其不能硬压的要求只能采用上述的分层振动工艺，或者是用间接且轻微的压制力进行成组的薄板成型；黏结剂的使用随其产品的档次变化，可以分别使用有机或无机类黏结剂而制作相应的产品；锯切及研磨后的光板，要尽可能采用纳米树脂液对其表面的微孔进行封闭，使其具有抗菌、抗老化与自清洁等性能；在其逐层布料与分层振动中，可以利用极好的喷涂颜料时机进行层次纹理的配制，甚至于仿真天然洞石的层状纹理。采用具有微孔的玻化微珠球状材料与具有微隙的砂岩砂粒，为制备新型的合成洞石及墙面装饰产品提供了基本的条件，其球体的切面是自然的孔洞，也可以说，只要配加一定量专门加工的玻化微珠，其合成产品必定是洞石产品。其逐层的布料及随后的喷洒颜料，正好也是一种微珠及软状料体的叠垒形式，由此也易于解决层次纹理较难配制的工艺难题。

　　轻质保温型合成岗石

　　目前，节能环保已经成为建筑行业的重要标准之一。特别是建筑表皮保温，一直是建筑节能的重要方面，而聚合物保温砂浆则是已经采用的保温材料。这种保温砂浆是指以玻化微珠及石粒为骨料、水泥为胶凝材料、聚丙烯单丝及木质纤维为抗裂材料，以及ELOTEX胶粉为外加剂制成保温材料。其性能指标为：制品密度不大于520kg/m3、导热系数不大于011w/mk，蓄热系数不小于35w/m2k、抗压强度不小于25Mpa以及黏结强度不小于04Mpa。从保温砂浆与无机类合成岗石两者的配方来看，其区别仅在于前者是用玻化微珠为骨料，并采用了纤维材料。

　　分层振动生产合成石的方法新技术，以其成型设备的简易性与振动成型中的揉压性，对玻化微珠混合料的成型具有一定的实用性。在其混合料中采用硫铝酸盐水泥为黏结剂，并配用一定量的胶结外加剂材料后，其产品的物理性指标较保温砂浆可以提高一个档次。尤其是对于建筑外墙使用的产品，可在其研磨工序后同时进行其饰面层的复合加工而具有保温与装饰两种性能。不论其是用纳米-聚酯复合，还是用高档次涂料复合，均能保证其饰面的美化及抗老化的要求。在外墙施工中，只要逐块将较大规格及较大厚度的复合面砖粘贴及排布即可，并利用其基体的微孔结构，也易于保证其粘贴的牢固性。普通合成岗石向保温型产品转型，其密实度大致要降低至20%～40%的范围内，并尽可能使其看似石头，但手感不凉。

　　黄河石与黄河砂的合成利用

　　九曲黄河万里沙，浪淘风簸自天涯，这句唐诗对黄河沙的生成与分布做出了精辟的描述。属于硅酸盐矿物原料的黄河沙中SiO2与AL2O3的化学成份共占到80%以上，对其放大观察也会发现其是白色的石英颗粒为主体。对其用磁选机进行含铁成份的提取，或用水流冲刷等物理性的分离处理后，其20~100网目滚圆体的砂粒则是上乘的人造石英石原料。黄河卵石实际上是较大粒径的黄河沙，其色彩有五颜六色的组合变化。在山西的临县、大宁、垣曲等黄河沿岸均有丰富的储量。这些石头经过复杂的构造变化，并经黄河水流的长年冲刷、流送及多种物理化学的作用过程，成为具有东方文化内涵的奇石。

　　合成岗石的石料选择向大自然加工形成的河卵石与河沙方面扩展，对于临近黄河的厂家具有相得益彰及多重的意义。例如，采用石英质的卵石与人为加工的玉石滚圆体作为人造石英石的点缀物品，并用荒料成型及圆盘锯分切的硬质合成岗石，其圆融组合的图案可以形成较好的观赏效果。采用处理后的黄河沙作为微晶石英石的原料，不仅以其滚圆体的特点易于提高产品的密实度，还在其多种自色矿粒的点缀下易于形成中间色彩。石灰岩的河卵石也是制作普通岗石大花类产品的理想原料，以其可用框架锯切割的便捷性可以降低产品的生产成本。从组合及聚合的角度看，滚圆体叠垒的紧密性仅次于正六方体，但对近于圆形的卵石进行聚合更有实际意义。

　　结语　　　　石头以晶示美，纹理为言。叠垒，尤其是奇石叠垒是一种有文化内涵的石头组合的工艺方法。对于大粒径的石头可用手工或专用器具在紧密排布中实现其叠垒，而对细颗粒石料，振动则是促使其滑动而紧密叠垒的重要方法。实现密切叠垒采用的分层振动方法，为石料的选择提供了极大的空间，只要是好看的石头，不论其是高档的玉石，还是花岗石、大理石，甚至于是黄河石及黄河沙，均可在其叠垒及聚合中变废为宝。

　　岗石的生产原料向大粒径晶体矿物废料、极其细微的纳米材料和轻质的玻化微珠及黄河沙4个方面的扩展，不仅涉及到现行成型设备的改造问题，也涉及到包括搅拌与振动在内的工艺的改进。具有新颖性的分层振动成型与电磁振动成型两项发明专利技术，均取消了繁琐且笨重的压制器具，因此其简易的设备结构与逐点逐片振动成型的工艺具有较大的变革意义。玻化微珠与纳米材料是促使合成岗石向墙面装饰领域扩展而必须采用的材料，预计其在建筑节能环保的大形势下，以其轻质与绿色的优点及合成洞石的视觉效果可以占有较大的市场份额。数十种晶体矿物废料为合成岗石的生产提供了无穷无尽的原料，只要在其成型中理解并运用好叠垒与振动及自然而然的基本方法，合成岗石的发展是无限的。