CN101891450B - 一种可降解绿色环保陶瓷制品及制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种可降解绿色环保陶瓷制品及制造方法。其制造方法是指将粘土、石英、透辉石、钾长石、石灰石按一定的比例混合、球磨、造粒后，加入适量炭粉均匀混合成型后，在其表面施以普通中温陶瓷釉，并在氧化气氛下以1100～1200℃温度烧成，可制备一种强度、硬度、胎釉结合性能好的新型可降解绿色环保陶瓷。该类可降解环保陶瓷具有较快的风化降解速度，在南方夏季自然环境中历经3个月，由风化降解产生的单位产品重量损失率可达8.6wt％以上。
Description
技术领域
本发明涉及日用及建筑陶瓷制造技术领域，具有涉及一种可降解绿色环保陶瓷制品及制造方法。
背景技术
长期以来，陶瓷材料因其具有耐腐蚀、强度高、易清洁、美观大方等优点而被人们所热爱，并已广泛应用于人类生活的各个方面。然而，陶瓷制品生产过程中耗能高、废弃后处理难，以及随之而出现的环境污染和资源短缺等问题，随着社会的发展，也逐渐突显出来，并已成为当今社会可持续发展面临的几大主要问题之一。而对于作为陶瓷生产和使用的大国——中国，尤其突出。因此，研究探索一类可降解绿色环保陶瓷的制造方法，生产可降解绿色环保陶瓷制品，不仅对于指导我国陶瓷生产，提升我国陶瓷制品质量，降低生产过程中的能耗和废弃过程中带来的环境问题具有非常重要的现实意义，还将为实现陶瓷生产可持续发展打下坚实基础。目前在国内福建德化、广东顺德等地已相继出现了一些涉及红壤质、白陶质可降解环保陶瓷的相关报道，并逐渐受到了社会的关注和青睐。虽然这些可降解环保陶瓷制品废弃破碎后，在特定环境条件下具有一定的降解能力，但主要还存在降解速度较慢、降解条件苛刻，产品强度、硬度难以满足使用要求等缺点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有陶瓷制品的缺点，提供一种降解速度快、降解条件要求低、同时产品强度和硬度等性能能够很好地满足使用要求的可降解绿色环保陶瓷制品。
本发明的另一个目的在于提供一种制造这种可降解绿色环保陶瓷的方法。
本发明提供的一种可降解绿色环保陶瓷制品，是将粘土、石英、透辉石、钾长石、石灰石按一定比例混合、球磨、造粒后，加入炭粉均匀混合、压制成陶瓷坯体后，经施釉、烧成得到可降解绿色环保陶瓷制品，其特征在于所述的陶瓷坯体含有以下组成及重量百分比：
Na2O：0.5～1.3％，MgO：2.5～5.0％，SiO2：60-70％，Al2O3：14-20％，K2O：2.0～3.0％，CaO：7.5～20.0％，TiO2：0.1～0.5％，Fe2O3：0.5～1.2％，C：5～20％。
上述可降解绿色环保陶瓷制品包括坯体和表面釉层两部分，表面釉层可根据本发明可降解环保陶瓷坯体采用的具体配方对普通陶瓷制品所使用的中温釉做适当的调整，所述的中温釉属于现有技术的范畴，非本发明的技术重点。
本发明提供的一种制造上述可降解绿色环保陶瓷制品的方法，其特征在于陶瓷坯体是以粘土、石英、透辉石、钾长石、石灰石作为主要原料，同时添加炭粉为造孔剂，其质量百分比为：
粘土：25～35％ 石英：20～30％ 透辉石：5～15％
钾长石：10～20％ 石灰石：5～20％ 炭粉：5～20％；
其工艺步骤为：
1)按照上述陶瓷坯体组成和含量进行配料，然后将除炭粉之外的配料进行混合、粉碎，加水球磨，料球水比为1∶1.2∶1.0～1.2，球磨混合0.2-2小时，然后出料干燥并进行造粒；
2)将造粒后的粉末颗粒与配好的炭粉均匀混合；
3)成型，采用压制成型的方法，将造好粒的坯用原料进行成型，成型压力为20-35MPa；
4)采用喷釉或甩釉工艺将合适的中温釉料喷涂在已成型的坯体表面；
5)将上完釉的坯体，在氧化气氛的窑炉中进行烧成，烧成温度为1100-1200℃，保温时间为20～40分钟，最后自然冷却得到可降解绿色环保陶瓷制品。
上述制造可降解绿色环保陶瓷制品的方法，其中优选的陶瓷坯体组成和含量为：
粘土：25～35％，石英：20～30％，透辉石：7～15％，钾长石：5～10％，
石灰石：5～20％，炭粉5～10％。
本发明所述的可降解环保陶瓷坯用配方适用于不同工艺制度生产各类日用陶瓷、建筑陶瓷内墙砖、陈设艺术瓷，如干压成型、热等静压成型、冷等静压成型等，所得制品强度、硬度、胎釉结合性能好，同时具有较快的风化降解速度，对风化降解条件要求低，在南方夏季自然环境中历经3个月，由风化降解产生的单位产品重量损失率可达8.6wt％以上，可作为日用陶瓷、建筑陶瓷内墙砖等使用，尤其是作为建筑陶瓷内墙砖使用具有很好的混凝土结合性能。本发明的制造方法所涉及的原料来源广泛，价格低廉，制备工艺简单，烧成温度较低，这不仅可以提高产品合格率，还能很好地满足节能降耗的要求，大大降低陶瓷制品的生产成本，具有很强的推广性和实用性。
具体实施方式
下面将结合实施例对发明作进一步详细的说明：
实施例1：
本发明所述的表面釉层配方及其重量百分比为：
钾长石：20％ 钠长石：7％ 石英：15％ 高岭土：17％
硝酸钾：10％ 硼酸：18％ 碳酸钙：5％ 萤石：8％。
本发明所述坯体配方使用的粘土、石英、透辉石、钾长石、石灰石成分如下：
| 矿物名称 | Na2O | MgO | Al2O3 | SiO2 | K2O | CaO | TiO2 | Fe2O3 |
| 粘土 | 1.10 | 0.45 | 35.16 | 46.69 | 2.71 | 0.70 | 0.04 | 0.99 |
| 石英 | 0.05 | - | 0.36 | 98.94 | - | - | - | 0.19 |
| 透辉石 | 0.25 | 17.6 | 3.65 | 54.6 | 0.95 | 22.9 | 0.06 | 0.94 |
| 钾长石 | 4.75 | 0.29 | 19.47 | 64.62 | 9.77 | 0.40 | 0.06 | 0.69 |
| 石灰石 | 0.16 | - | 1.14 | - | - | 98.16 | - | 0.54 |
注：炭粉的化学组成主要为碳和少量其他有机物。
本发明所述坯体配方为：
粘土：30％ 石英：25％ 透辉石：5％
钾长石：20％ 石灰石：15％ 炭粉：5％
本发明的工艺流程是：
1)将上述坯体配方中的各种原料(不包括炭粉)按比例进行配料，放入球磨机中，以料球水比为1∶1.2∶1的方式球磨0.5小时；
2)将球磨后的原料进行干燥、造粒，并将造粒后的粉末颗粒与炭粉均匀混合后在25MPa的压力下进行干压成型；
3)将上述釉料配方中的各种原料按比例进行配料，放入球磨机中，以料球水比为1∶1.5∶0.8的方式球磨2小时；
4)将球磨好的釉料采用喷釉或甩釉工艺，将其均匀施于成型好的坯体表面；
5)干燥后，放入窑炉中进行烧制，采用如下烧成制度所得到的制品为本发明所述的可降解绿色环保陶瓷。
6)自然风化降解实验：选择了上述方法所制备的可降解绿色环保陶瓷3件，每件在去除表面釉层后，加工成方形样品3块，在2009年7-9月分别置于江西景德镇市区(编号为1-1至1-3)、东郊(编号为2-1至2-3)、西郊(编号为3-1至3-3)进行实验风化降解实验，并将实验前后的样品进行超声清洗、烘干、称重，所得具体实验数据如下表所示。
| 编号 | 实验前重量(g) | 实验后重量(g) | 重量损失率(wt％) |
| 1-1 | 10.254 | 8.965 | 12.6 |
| 1-2 | 10.168 | 9.143 | 10.1 |
| 1-3 | 9.685 | 8.687 | 10.3 |
| 2-1 | 10.564 | 9.654 | 8.6 |
| 2-2 | 10.255 | 9.343 | 8.9 |
| 2-3 | 10.657 | 9.717 | 8.8 |
| 3-1 | 9.645 | 8.774 | 9.0 |
| 3-2 | 10.253 | 9.349 | 8.8 |
| 3-3 | 10.259 | 9.358 | 8.8 |
实施例2：
釉料配方及其重量百分比为：
钾长石：20％ 钠长石：8％ 石英：15％
高岭土：12％ 硝酸钾：10％ 硼酸：20％
碳酸钙：5％ 萤石：10％
坯体配方为：
粘土：30％ 石英：25％ 透辉石：5％
钾长石：20％ 石灰石：12％ 炭粉：8％
所采用的工艺流程是：
1)将上述坯体配方中的各种原料(不包括炭粉)按比例进行配料，放入球磨机中，以料球水比为1∶1.2∶1的方式球磨0.5小时；
2)将球磨后的原料进行干燥、造粒，并将造粒后的粉末颗粒与炭粉均匀混合后以20MPa的压力进行干压成型；
3)将上述釉料配方中的各种原料按比例进行配料，放入球磨机中，以料球水比为1∶1.5∶0.8的方式球磨2小时；
4)将球磨好的釉料采用喷釉或甩釉工艺，将其均匀施于成型好的坯体表面；
5)干燥后，放入窑炉中进行烧制，采用如下烧成制度所得到的制品为本发明所述的可降解绿色环保陶瓷。
6)自然风化降解实验：选择了上述方法所制备的可降解绿色环保陶瓷3件，每件在去除表面釉层后，加工成方形样品3块，在2009年7-9月分别置于江西景德镇市区(编号为4-1至4-3)、东郊(编号为5-1至5-3)、西郊(编号为6-1至6-3)进行实验风化降解实验，并将实验前后的样品进行超声清洗、烘干、称重，所得具体实验数据如下表所示。
| 编号 | 实验前重量(g) | 实验后重量(g) | 重量损失率(wt％) |
| 4-1 | 9.564 | 8.331 | 12.9 |
| 4-2 | 9.685 | 8.512 | 12.1 |
| 4-3 | 10.243 | 9.151 | 10.7 |
| 5-1 | 10.133 | 9.225 | 9.0 |
| 5-2 | 11.246 | 10.163 | 9.6 |
| 5-3 | 9.657 | 8.732 | 9.6 |
| 6-1 | 9.894 | 8.954 | 9.5 |
| 6-2 | 10.121 | 9.169 | 9.4 |
| 6-3 | 10.289 | 9.355 | 9.1 |
采用该制造方法制备的可降解绿色环保陶瓷，釉面光洁、平整、不开裂，强度较高，破碎废弃后在自然界中可自然风化降解的速度快、降解条件要求低，在南方夏季历经3个月，单位产品风化降解产生的重量损失率可达8.6wt％以上。
Claims (1)
1.一种制造可降解绿色环保陶瓷制品的方法，所述可降解绿色环保陶瓷制品的陶瓷坯体含有以下组成及重量百分比：
Na2O：0.5～1.3％，MgO：2.5～5.0％，SiO2：60-70％，Al2O3：14-20％，K2O：2.0～3.0％，CaO：7.5～20.0％，TiO2：0.1～0.5％，Fe2O3：0.5～1.2％，C：5～20％，其特征在于陶瓷坯体是以粘土、石英、透辉石、钾长石、石灰石为主要原料，同时添加炭粉为造孔剂，其质量百分比为：
粘土：25～35％ 石英：20～30％ 透辉石：5～15％
钾长石：10～20％ 石灰石：5～20％ 炭粉：5～20％；
其工艺步骤为：
1)按照上述陶瓷坯体组成和含量进行配料，然后将除炭粉之外的配料进行混合、粉碎，加水球磨，料球水比为1∶1.2∶1.0～1.2，球磨混合0.2-2小时，然后出料干燥并进行造粒；
2)将造粒后的粉末颗粒与配好的炭粉均匀混合；
3)成型，采用压制成型的方法，将造好粒的坯用原料进行成型，成型压力为20-35MPa；
4)采用喷釉或甩釉工艺将合适的中温釉料喷涂在已成型的坯体表面；
5)将上完釉的坯体，在氧化气氛的窑炉中进行烧成，烧成温度为1100-1200℃，保温时间为20～40分钟；最后自然冷却得到可降解绿色环保陶瓷制品。
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