CN102320823A - 人造玉石、用途及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于玉石的人工合成领域，具体涉及一种人造玉石、用途及其制备方法，人造玉石重量百分组成为：MgO占5.5-12％、Al2O3占18-28％、SiO2占59-73％、K2O占1.0-3.0％、Fe2O3≤0.2％和TiO2≤0.2％。制造方法包括配料、混合、研磨、喷雾造粒、等静压成型、干燥和烧成。本发明采用工业氧化铝、高纯高岭石、石英等普通无机原料合成人造玉石。人造玉石质地致密、细腻，外观温润光滑，热稳定性和化学稳定性高，具有半透明的玉质感，适用于建材领域或制作各种室内外的壁画、首饰、工艺品、家居装饰品和雕塑、园林景观小品。

Description

人造玉石、用途及其制备方法
技术领域
本发明属于玉石的人工合成领域，具体涉及一种人造玉石、用途及其制备方法。
背景技术
玉石是指硬度在3度以上7度以下，质地致密、坚韧的天然矿石。玉石经加工成各种工艺品，具有很高的观赏、使用和收藏价值，但玉石均为天然矿物，资源有限，其价格昂贵难以为大众接受。近年来，人造玉石产品在市场上不断出现，大都以树脂中加入石粉粘合而成，其主要缺点是硬度低，热稳定性和化学稳定性差，手感上仍然有塑料制品的痕迹。
堇青石在天然矿床较为少见，一般岩石中的堇青石以粒状或块状存在，呈无色至灰黑色，具有玻璃光泽，莫氏硬度7-7.5。堇青石的化学式为2MgO·2Al2O3·5SiO2，理论化学组成为MgO13.7％，Al2O334.9％，SiO251.4％，由于它具有很低的热膨胀系数和优异的热震稳定性，因而被广泛用于制造工业陶瓷的窑具或耐高温冲击的陶瓷配件。
发明内容
本发明的目的是提供一种人造玉石及其制备方法，人造玉石具有质地致密、细腻，外观温润光滑，热稳定性和化学稳定性高，有玉质感的性能。
本发明所述的人造玉石，其重量百分组成为：MgO占5.5-12％，Al2O3占18-28％，SiO2占59-73％，K2O占1.0-3.0％，Fe2O3≤0.2％，TiO2≤0.2％，不足100％的量为不可避免的常规矿物杂质。
其XRD谱线显示主要晶相为堇青石占40-75％，次晶相为石英占0-20％和玻璃相占20-50％。
制备方法依次按照下列步骤进行：
(1)将含有所需成分的原料按化学重量百分组成配料混合；
(2)将混合好后的配料湿法研磨至中位径5微米以下，料浆喷雾造粒，造粒粉颗粒的粒度为：16-40目筛余(意即16目筛下和40目筛上之间的颗粒料，类似表述意思相同)：20-35％；40-80目筛余：30-48％；80-100目筛余：10-25％；100目筛下占1-10％；
(3)造粒后的配料等静压成型得坯体；
(4)成型后的坯体干燥；
(5)干燥后的坯体高温烧成，烧成温度为1250-1400℃，烧成保温时间为30-600min；
(6)降温至室温后得产品，产品根据要求可进行研磨加工、抛光等的后处理。
其中：
等静压成型的压力优选为100-300Mpa。
坯体干燥优选采用自然干燥方式，干燥时间1-3天。
各成分引入所用的原料分别优选如下：
MgO成分引入的原料为低铁烧结镁粉、低铁电熔镁粉、熟滑石或合成堇青石中的一种或几种的组合。
Al2O3成分引入的原料为粘土、氢氧化铝、工业氧化铝、钾长石或合成堇青石中的一种或几种的组合。
SiO2成分引入的原料为石英粉、熟滑石、粘土或合成堇青石中的一种或几种的组合。
K2O成分引入的原料为钾长石、碳酸钾或钾水玻璃中的一种或几种的组合。
本发明的优点在于采用工业氧化铝、高纯高岭石类粘土、石英等普通无机原料合成出人造玉石。该人造玉石质地致密、细腻，外观温润光滑，热稳定性和化学稳定性高，具有半透明的玉质感，适用于建材领域或制作各种室内外的壁画、首饰、工艺品、家居装饰品和雕塑、园林景观小品。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1-8均按照以下方法进行制备和测定：配料所用工业氧化铝、烧结镁粉、石英、钾长石等原料的化学成分如下表1中，按所需成分的重量百分组成准确配料，用球磨湿法研磨至配合料的中位径5微米以下，喷雾造粒成16-100目的颗粒，颗粒的粒度为：16-40目筛余：20-35％；40-80目筛余：30-48％；80-100目筛余：10-25％；100目筛下占1-10％；等静压成型得坯体，等静压成型的压力为100-300Mpa。坯体自然干燥1-3天后入窑烧成，烧成温度为1250-1400℃，烧成保温时间为30-600min，自然降温至室温后的产品。切取部分样品，测定样品的主要晶相堇青石的百分含量、成分组成、气孔率、1000℃的热膨胀率，具体参数见表2。
其中各实施例实验参数分别如下：
实施例1：喷雾造粒成16-100目的颗粒，颗粒的粒度为：16-40目筛余：35％；40-80目筛余：42％；80-100目筛余：13％；100目筛下占10％；等静压成型的压力为150Mpa。坯体自然干燥2天后入窑烧成，烧成温度为1280℃，烧成保温时间为60min。
实施例2：喷雾造粒成16-100目的颗粒，颗粒的粒度为：16-40目筛余：20％；40-80目筛余：48％；80-100目筛余：24％；100目筛下占8％；等静压成型得坯体，等静压成型的压力为220Mpa。坯体自然干燥3天后入窑烧成，烧成温度为1300℃，烧成保温时间为90min。
实施例3：喷雾造粒成16-100目的颗粒，颗粒的粒度为：16-40目筛余：25％；40-80目筛余：45％；80-100目筛余：20％；100目筛下占10％；等静压成型得坯体，等静压成型的压力为180Mpa。坯体自然干燥2天后入窑烧成，烧成温度为1330℃，烧成保温时间为200min。
实施例4：喷雾造粒成16-100目的颗粒，颗粒的粒度为：16-40目筛余：35％；40-80目筛余：40％；80-100目筛余：18％；100目筛下占7％；等静压成型得坯体，等静压成型的压力为200Mpa。坯体自然干燥1天后入窑烧成，烧成温度为1330℃，烧成保温时间为300min。
实施例5：喷雾造粒成16-100目的颗粒，颗粒的粒度为：16-40目筛余：35％；40-80目筛余：30％；80-100目筛余：25％；100目筛下占10％；等静压成型得坯体，等静压成型的压力为240Mpa。坯体自然干燥3天后入窑烧成，烧成温度为1360℃，烧成保温时间为600min。
实施例6：喷雾造粒成16-100目的颗粒，颗粒的粒度为：16-40目筛余：35％；40-80目筛余：40％；80-100目筛余：20％；100目筛下占5％；等静压成型得坯体，等静压成型的压力为260Mpa。坯体自然干燥3天后入窑烧成，烧成温度为1250℃，烧成保温时间为600min。
实施例7：喷雾造粒成16-100目的颗粒，颗粒的粒度为：16-40目筛余：30％；40-80目筛余：48％；80-100目筛余：20％；100目筛下占2％；等静压成型得坯体，等静压成型的压力为300Mpa。坯体自然干燥1天后入窑烧成，烧成温度为1400℃，烧成保温时间为600min。
实施例8：喷雾造粒成16-100目的颗粒，颗粒的粒度为：16-40目筛余：25％；40-80目筛余：45％；80-100目筛余：25％；100目筛下占5％；等静压成型得坯体，等静压成型的压力为300Mpa。坯体自然干燥2天后入窑烧成，烧成温度为1400℃，烧成保温时间为400min。
表1：原料的化学成分
Figure BDA0000087237950000031
表2：产品参数表
Figure BDA0000087237950000041

Claims (10)

1.一种人造玉石，其特征在于重量百分组成为：MgO占5.5-12％，Al2O3占18-28％，SiO2占59-73％，K2O占1.0-3.0％，Fe2O3≤0.2％，TiO2≤0.2％。
2.根据权利要求1所述的人造玉石，其特征在于其XRD谱线显示主要晶相为堇青石占40-75％，次晶相为石英占0-20％和玻璃相占20-50％。
3.一种权利要求1所述的人造玉石的用途，其特征在于适用于建材领域或制作各种室内外的壁画、首饰、工艺品、家居装饰品和雕塑、园林景观小品。
4.一种权利要求1所述的人造玉石的制备方法，其特征在于依次按照下列步骤进行：
(1)将含有所需成分的原料按化学重量百分组成配料混合；
(2)将混合好后的配料湿法研磨至中位径5微米以下，料浆喷雾造粒，造粒粉颗粒的粒度为：16-40目筛余：20-35％；40-80目筛余：30-48％；80-100目筛余：10-20％；100目筛下占1-15％；
(3)造粒后的配料等静压成型得坯体；
(4)成型后的坯体干燥；
(5)干燥后的坯体入窑烧成，烧成温度为1250-1400℃，烧成保温时间为6-20h；
(6)降温至室温后得产品。
5.根据权利要求4所述的人造玉石的制备方法，其特征在于等静压成型的压力为100-300Mpa。
6.根据权利要求4所述的人造玉石的制备方法，其特征在于坯体干燥采用自然干燥方式，干燥时间1-3天。
7.根据权利要求4所述的人造玉石的制作方法，其特征在于MgO成分引入的原料为低铁烧结镁粉、低铁电熔镁粉、熟滑石或合成堇青石中的一种或几种的组合。
8.根据权利要求4所述的人造玉石的制作方法，其特征在于Al2O3成分引入的原料为粘土、氢氧化铝、工业氧化铝、钾长石或合成堇青石中的一种或几种的组合。
9.根据权利要求4所述的人造玉石的制作方法，其特征在于SiO2成分引入的原料为石英粉、熟滑石、粘土或合成堇青石中的一种或几种的组合。
10.根据权利要求4所述的人造玉石的制作方法，其特征在于K2O成分引入的原料为钾长石、碳酸钾或钾水玻璃中的一种或几种的组合。
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