一种利用矿渣的黑色抛釉瓷砖的制备方法及所使用的釉料与流程 专利技术说明

无机化学及其化合物制造及其合成,应用技术1.本发明属于涉及建筑陶瓷砖领域，具体涉及一种利用矿渣的黑色抛釉瓷砖的制备方法及所使用的釉料。背景技术：2.随着近代陶瓷工业的发展，生产上常采用co2o3、fe2o3、cr2o3、mn2o3等金属氧化物先制备成色料，再加入到基础釉中制得黑釉。此种方式釉烧虽不受气氛影响，但是需要在不含锌的石灰釉中使用，而且色料受co2o3等原材料价格的影响，成本很高。近年来一些学者制成无co的fe-cr-mn-ni系统黑色料和fe-cr-cu-ni系统黑色料，但此种黑釉仍属于一种童晶混合型尖晶石系色料且fe2o3、mn2o3等着色氧化物含量较高，需要通过煅烧、淘洗等工艺预先合成色料，工艺过程相对复杂且能耗高，污染大，相对成本较高。3.釉是指覆盖在陶瓷坯体表面的一层玻璃态物质。在一定温度下，釉发生熔融形成均匀的液相。在这种硅酸盐熔体中，由于阳离子半径、离子场强的不同，造成对阴离子的作用力也有差异，因此会出现多种液相共存的状态，表现为孤立球状小液滴分散在连续液相中，也就是我们常说的液液分相。正是由于分相作用，艺术陶瓷釉面而表现出五彩斑斓、变幻无穷的奇特效果。中国许多古代名瓷釉中普遍存在液相分离结构，中国古代陶瓷烧成一般都是用半倒焰式馒头窑和龙窑等，并且以煤或木材为燃料，烧成周期较长，冷却速度较慢，并且常常使用还原气氛，这些都给釉的分相提供了良好的动力学条件。4.近年也有学者对分相釉体系，烧成制度进行研究，都是基于瓷器的烧成制度，冷却阶段需要一定保温时间，整个烧成周期长，限制了其在墙地砖方面的应用。5.如何利用铁矿渣替代釉用三氧化二铁原料，降低生产成本，且能够采用合理的工艺，在保证釉面呈色纯正、性能稳定的同时，实现低温快烧，满足陶瓷砖烧成条件，并符合当前国际社会节能减排的需要，仍亟待技术的改进提高。技术实现要素：6.针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种利用矿渣的黑色抛釉瓷砖的制备方法及所使用的釉料，利用磷灰石熔制的含磷熔块、氧化铁含量高的矿渣类低温材料制作分相黑釉，降低了生产成本，实现了低温快烧的釉烧工艺。7.为实现以上目的，本发明采取的技术方案是：8.一种利用矿渣的黑色抛釉瓷砖所使用的釉料，其特征在于，包括面釉和抛釉，所述面釉包含以下组分，按重量份数计：磷熔块10-15份、矿渣25-30份、景元泥8-12份、钾长石30-35份、石英12-15份、烧滑石3-5份；所述抛釉包含以下组分，按重量份数计：磷熔块30-38份、矿渣20-25份、钠长石17-25份、氧化锌5-8份、氧化钇4-6份、景元泥6-8份、石英8-10份。9.优选地，所述面釉包含以下组分，按重量份数计：磷熔块15份、矿渣27份、景元泥10份、钾长石30份、石英15份、烧滑石3份；所述抛釉包含以下组分，按重量份数计：磷熔块35份、矿渣20份、钠长石20份、氧化锌8份、氧化钇6份、景元泥8份、石英9份。10.进一步地，所述磷熔块的原料组成按重量份数计：磷灰石50-58份、滑石8-12份、碳酸钾5-8份、碳酸钠9-11份、水洗土5-18份、石英9-15份。11.进一步地，所述磷熔块的制备过程是：将上述原料磷灰石、滑石、碳酸钾、碳酸钠、水洗土、石英按重量份数称取，然后混合均匀，在1400℃高温熔制，保温30min后，再水淬冷却得到玻璃块状物，最后破碎成20目以下颗粒备用。12.进一步地，所述矿渣的处理过程是：将矿渣细磨呈320目矿渣浆，过120目筛，存放在浆池中备用。13.进一步地，所述面釉和抛釉的制备方法是：将面釉组分磷熔块、矿渣、景元泥、钾长石、石英、烧滑石按重量份数混合，或将抛釉组分磷熔块、矿渣、钠长石、氧化锌、氧化钇、景元泥、石英按重量份数混合，再加入占干料重量50％的水、0.1％羧甲基纤维素钠以及0.3-0.5％三聚磷酸钠，进行球磨得釉浆备用，球磨细度为320目筛余0.6-1.0％，比重为1.88-1.92g/cm3。14.一种利用矿渣的黑色抛釉瓷砖的制备方法，其特征在于，包括以下制备过程：在干燥好的陶瓷砖坯上依次淋上面釉和抛釉，然后送入窑炉进行1160-1200℃烧成，烧成时间是50min，制得黑色抛釉陶瓷砖，最后抛光磨边、分选、包装成成品入库。15.进一步地，所述面釉淋釉参数：比重1.86±0.02g/cm3，流速26-28s，施釉量470±5g/m2。16.进一步地，所述抛釉淋釉参数：比重1.86±0.02g/cm3，流速26-28s，施釉量660±5g/m2。17.本发明的有益效果是：(1)本发明制备的黑色抛釉陶瓷砖所用的面釉，使用矿渣作为着色剂，该矿渣中氧化铁含量高达50％，并同时带入氧化钛、氧化锰、氧化铬等着色氧化物，在高温烧成后，呈现黑色，并起到隔离分相釉和坯体的作用，避免抛釉和坯体反应发生变色和针孔、釉泡等缺陷；18.(2)本发明所用的抛釉为na2o(k2o)-cao-mgo-sio2-al2o3-fe2o3-p2o5-y2o3体系分相釉，分相釉烧成过程中，釉熔体产生液液不溶混的微相，氧化铁存在于微相而不是整个玻璃相中，因此能够提高微相中的铁离子浓度，同时微相对着色粒子的包裹作用而使呈色稳定性提高，使少量着色氧化物产生较大的着色能力，其着色度较高的微相因光线透射、折射作用整个釉层，如同玻璃贴有一层黑色膜而整个玻璃显出黑色；抛釉中含有的氧化锌对含铁的其他色料发色相对较好，但在黑色系中，是不利于黑色发色的，因此，在抛釉中还加入氧化钇，用以提升抛釉发色的鲜艳度，特别是对黑色发色更纯，有助于瓷质釉面砖高温烧制产品的研发生产；其中氧化钇在烧成时可以有效降低结晶的晶粒度，氧化钇作为第二相对晶粒的长大具有阻碍作用，釉面晶体细度过细，易阻碍坯体放气，在烧结过程中造成釉面出面大面积针孔，好在抛釉中加入矿渣和景元泥，其中矿渣含有50％以上的氧化铁，景元泥也含有大量的氧化铁，在熔融烧成时，氧化铁成分大大饱和，析晶时并不受氧化钇相的影响，加上在抛釉制备中球磨细度为320目，既不过于微细，也不过于粗大，将细度控制在适宜范围，和其采用的原料组分相结合解决因晶粒度减小而导致釉面在烧结时出现针孔的问题；19.(3)本发明通过配方调整，以p作为促进剂，控制si/p摩尔比，而高钠、低镁、低铝的磷硅酸盐玻璃熔体粘度低，使熔体中饱和的三氧化二铁，在冷却过程中快速形成微小的富铁液滴，达到分相黑色釉效果；20.(4)磷灰石天然矿物含有影响釉浆性能的物质，直接用于釉料烧成时容易产生釉泡针孔，因而制成低温含磷熔块为分相釉提供磷成分，也不使用工业产品磷酸钙，降低了成本；分相釉料所需的三氧化二铁由矿渣提供，采用的矿渣是冶炼钢铁的中间产物，含氧化铁高达50％，烧成温度低，有利于降低釉料的烧成温度；使用矿渣避免直接使用工业产品三氧化二铁，不同批次的工业三氧化二铁成浆性能不同，导致的釉浆性能不稳定性，严重的导致釉浆触变无法使用，同时三氧化二铁有强力的染色效果，对使用环境污染严重；但本发明使用的矿渣含有大量的氧化铁的同时，带入钛、锰、钒、铬等着色元素，使得黑色釉料发色纯正和稳定；利用矿渣和磷灰石中的硅、铝、钙、铁、磷代替釉用材料中的部分石英、石灰石、氧化铝、磷酸钙等，也节约了矿物资源，同时避免环境污染；使用本地景元泥，提供釉料必要的浆料性能外，提供氧化铁成分，并降低材料成本；21.(5)本发明制备的釉料黑度高，呈色纯正、性能稳定，制备的黑色抛釉陶瓷砖烧成温度在1160-1200℃，烧成周期50min，满足墙地砖低温快烧的需要，并符合当前国际社会节能减排的政策。具体实施方式22.为了更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。23.下述实施例中景元泥矿点离岳阳县50公里，在汨罗市三江镇，是含沙量不大的黏性土壤。其外观呈浅黄色，剔除表层红土和植被后，含有机杂物少，可以直接开采作为坯体原料使用。作为釉用原料使用时，先在浆池搅拌成比重1.45g/cm3的泥浆，过100目振动筛，清除树枝、大颗粒砂石，压榨成泥饼烘干备用。24.本实施例是使用的矿渣、磷灰石、景元泥参考化学成分如表1所示。25.表1[0026][0027]实施例1：[0028]一种利用矿渣的黑色抛釉瓷砖所使用的釉料，包括面釉和抛釉，所述面釉包含以下组分，按重量份数计：磷熔块15份、矿渣27份、景元泥10份、钾长石30份、石英15份、烧滑石3份；所述抛釉包含以下组分，按重量份数计：磷熔块35份、矿渣20份、钠长石20份、氧化锌8份、氧化钇6份、景元泥8份、石英9份；所述磷熔块的原料组成按重量份数计：磷灰石55份、滑石8份、碳酸钾5份、碳酸钠10份、水洗土7份、石英15份；磷熔块的制备过程是：将上述原料磷灰石、滑石、碳酸钾、碳酸钠、水洗土、石英按重量份数称取，然后混合均匀，在1400℃高温熔制，保温30min后，再水淬冷却得到玻璃块状物，最后破碎成20目以下颗粒备用；所述矿渣的处理过程是：将矿渣细磨呈320目矿渣浆，过120目筛，存放在浆池中备用。[0029]所述面釉和抛釉的制备方法是：将面釉组分磷熔块、矿渣、景元泥、钾长石、石英、烧滑石按重量份数混合，或将抛釉组分磷熔块、矿渣、钠长石、氧化锌、氧化钇、景元泥、石英按重量份数混合，再加入占干料重量50％的水、0.1％羧甲基纤维素钠以及0.3％三聚磷酸钠，进行球磨得釉浆备用，球磨细度为320目筛余0.6％，比重为1.92g/cm3。[0030]一种利用矿渣的黑色抛釉瓷砖的制备方法，其特征在于，包括以下制备过程：在干燥好的陶瓷砖坯上依次淋上面釉和抛釉，然后送入窑炉进行1180℃烧成，烧成时间是50min，制得黑色抛釉陶瓷砖，最后抛光磨边、分选、包装成成品入库；所述面釉淋釉参数：比重1.86g/cm3，流速26s，施釉量470g/m2；进一步地，所述抛釉淋釉参数：比重1.86g/cm3，流速26s，施釉量660g/m2。[0031]实施例2：[0032]一种利用矿渣的黑色抛釉瓷砖所使用的釉料，包括面釉和抛釉，所述面釉包含以下组分，按重量份数计：磷熔块10份、矿渣25份、景元泥12份、钾长石35份、石英14份、烧滑石4份；所述抛釉包含以下组分，按重量份数计：磷熔块38份、矿渣23份、钠长石17份、氧化锌6份、氧化钇4份、景元泥6份、石英10份；所述磷熔块的原料组成按重量份数计：磷灰石50份、滑石12份、碳酸钾8份、碳酸钠9份、水洗土18份、石英13份；磷熔块的制备过程是：将上述原料磷灰石、滑石、碳酸钾、碳酸钠、水洗土、石英按重量份数称取，然后混合均匀，在1400℃高温熔制，保温30min后，再水淬冷却得到玻璃块状物，最后破碎成20目以下颗粒备用；所述矿渣的处理过程是：将矿渣细磨呈320目矿渣浆，过120目筛，存放在浆池中备用。[0033]所述面釉和抛釉的制备方法是：将面釉组分磷熔块、矿渣、景元泥、钾长石、石英、烧滑石按重量份数混合，或将抛釉组分磷熔块、矿渣、钠长石、氧化锌、氧化钇、景元泥、石英按重量份数混合，再加入占干料重量50％的水、0.1％羧甲基纤维素钠以及0.5％三聚磷酸钠，进行球磨得釉浆备用，球磨细度为320目筛余1.0％，比重为1.88g/cm3。[0034]一种利用矿渣的黑色抛釉瓷砖的制备方法，其特征在于，包括以下制备过程：在干燥好的陶瓷砖坯上依次淋上面釉和抛釉，然后送入窑炉进行1200℃烧成，烧成时间是50min，制得黑色抛釉陶瓷砖，最后抛光磨边、分选、包装成成品入库；所述面釉淋釉参数：比重1.88g/cm3，流速28s，施釉量475g/m2；进一步地，所述抛釉淋釉参数：比重1.88g/cm3，流速28s，施釉量665g/m2。[0035]实施例3：[0036]一种利用矿渣的黑色抛釉瓷砖所使用的釉料，包括面釉和抛釉，所述面釉包含以下组分，按重量份数计：磷熔块12份、矿渣30份、景元泥8份、钾长石33份、石英12份、烧滑石5份；所述抛釉包含以下组分，按重量份数计：磷熔块30份、矿渣25份、钠长石25份、氧化锌5份、氧化钇5份、景元泥7份、石英8份；所述磷熔块的原料组成按重量份数计：磷灰石58份、滑石10份、碳酸钾7份、碳酸钠11份、水洗土5份、石英9份；磷熔块的制备过程是：将上述原料磷灰石、滑石、碳酸钾、碳酸钠、水洗土、石英按重量份数称取，然后混合均匀，在1400℃高温熔制，保温30min后，再水淬冷却得到玻璃块状物，最后破碎成20目以下颗粒备用；所述矿渣的处理过程是：将矿渣细磨呈320目矿渣浆，过120目筛，存放在浆池中备用。[0037]所述面釉和抛釉的制备方法是：将面釉组分磷熔块、矿渣、景元泥、钾长石、石英、烧滑石按重量份数混合，或将抛釉组分磷熔块、矿渣、钠长石、氧化锌、氧化钇、景元泥、石英按重量份数混合，再加入占干料重量50％的水、0.1％羧甲基纤维素钠以及0.4％三聚磷酸钠，进行球磨得釉浆备用，球磨细度为320目筛余0.8％，比重为1.90g/cm3。[0038]一种利用矿渣的黑色抛釉瓷砖的制备方法，其特征在于，包括以下制备过程：在干燥好的陶瓷砖坯上依次淋上面釉和抛釉，然后送入窑炉进行1160℃烧成，烧成时间是50min，制得黑色抛釉陶瓷砖，最后抛光磨边、分选、包装成成品入库；所述面釉淋釉参数：比重1.84g/cm3，流速27s，施釉量465g/m2；进一步地，所述抛釉淋釉参数：比重1.84g/cm3，流速27s，施釉量655g/m2。[0039]对比例1：[0040]对比例1与实施例1的不同之处在于，其抛釉原料中不含有氧化钇组分，其他技术内容与实施例1相同。[0041]对比例2：[0042]对比例2与实施例1的不同之处在于，其抛釉原料中不含有景元泥，其他技术内容与实施例1相同。[0043]对比例3：[0044]对比例3与实施例1的不同之处在于，在抛釉制备步骤中将釉浆球磨细度设置在400目筛，其他内容与实施例1相同。[0045]对比例4：[0046]对比例4与实施例1的不同之处在于，在抛釉制备步骤中将釉浆球磨细度设置在300目筛，其他内容与实施例1相同。[0047]对比例5：[0048]对比例5与实施例1的不同之处在于，其抛釉原料中不含有景元泥以及氧化钇组分，其他内容与实施例1相同。[0049]对各实施例和对比例制备的黑色抛釉瓷砖进行检测，结果如下表所示。[0050]表1釉面颜色色差测试结果表[0051] lab实施例135.951.63-1.38实施例234.152.32-2.19实施例337.233.16-1.34对比例128.374.97-5.65对比例234.682.14-3.21对比例336.171.52-1.16对比例435.581.73-1.36对比例532.743.96-3.48[0052]表2釉面外观观察结果表[0053][0054][0055]上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员理解和使用本发明。熟悉本领域的技术人员可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中，而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例。本领域技术人员根据本发明的原理，不脱离本发明的范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。









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