CN103755330B

CN103755330B - 利用沙漠风积沙制备石英质陶瓷的方法

Info

Publication number: CN103755330B
Application number: CN201310743366.3A
Authority: CN
Inventors: 史志铭; 范文; 王文彬
Original assignee: Inner Mongolia University of Technology
Current assignee: Inner Mongolia University of Technology
Priority date: 2013-12-30
Filing date: 2013-12-30
Publication date: 2015-09-23
Anticipated expiration: 2033-12-30
Also published as: CN103755330A

Abstract

本发明涉及一种利用沙漠风积沙制备石英质陶瓷的方法，其以沙漠风积沙为主要原料、配合以高岭土、膨润土、蒙脱石、钾长石、钠长石、石灰石、氧化铝和氧化镁辅助原料，通过湿法球磨制粉，混合粉体的最终化学组成的质量比控制为57-85%SiO₂、3-15%Al₂O₃、2-7%MgO、3-12%K₂O、3-8%Na₂O、2-8%CaO，将球磨后的混合粉料进行造粒，造粒后的粉料在高压下成型，成型后的毛坯在高温下烧结2-4小时，随炉冷却到室温，获得具有不同石英含量和不同致密度的石英质陶瓷。合成的陶瓷主晶相石英含量为50-80%，致密度为90-97%，弯曲强度为30-50MPa。

Description

利用沙漠风积沙制备石英质陶瓷的方法

技术领域

本发明属于一种陶瓷生产领域，尤其涉及一种利用利用沙漠风积沙制备石英质陶瓷的工艺。

背景技术

氧化物陶瓷制品的生产通常主要依靠各种高品质粘土矿、氧化铝、氧化镁、氧化硅等原料，大量使用对土地资源消耗非常严重，例如：中国专利201210370105公开了一种高强度石英陶瓷及其生产工艺，由石英细料通过压制成型、浇注成型、注凝成型或其它成型工艺形成石英陶瓷素坯，烧制成为石英陶瓷成品，所述石英细料包括以下质量百分比的组分：30-70%的石英微粉、20-50%的石英粉、20-50%的石英砂，其余为二氧化硅质量百分含量为90-99.99%的高纯度石英粉。该专利高强度石英陶瓷采用的石英细料的配方能够极大提高石英陶瓷的烧结密度，提高强度，减少石英陶瓷使用中失效的风险。然而，该专利的原料对矿物资源消耗严重，制备石英陶瓷的成本非常昂贵。因此，寻求陶瓷生产的替代原料生产诸如建筑陶瓷、日用陶瓷和工业陶瓷等产品，可缓减土地资源和矿藏资源紧张的问题。

我国西北地区有天然的沙漠资源，沙漠风积沙主要成分为SiO₂，其余为不同质量的Al₂O₃、CaO、Fe₂O₃、MgO、TiO₂等。虽然风积沙的化学成分随其所处地域有所不同，在某一局部地区成分相对均匀，但仍然不能完全满足陶瓷原料品质的要求。突破利用风积沙生产陶瓷制品的技术瓶颈，生产建筑陶瓷、日用陶瓷和工业陶瓷将成为可能，沙漠也将成为取之不尽的陶瓷原料资源，同时减轻沙漠带来的生态环境问题。

发明内容

本发明的目的就是为了解决以沙漠风积沙为主要原料、配合以高岭土、膨润土、蒙脱石、钾长石、钠长石、石灰石、氧化铝、氧化镁等辅助原料，通过合理配料、控制制粉工艺和混合粉体的化学组成，以及烧结工艺，合成以石英为主晶相的氧化物陶瓷的技术问题。获得致密陶瓷的常规方法是形成液相烧结，填补颗粒间的空隙并且促进坯体的烧结收缩。

进一步，本发明提供了一种利用沙漠风积沙制备石英质陶瓷的方法，该方法的技术方案为：以沙漠风积沙为主要原料、配合以高岭土、膨润土、蒙脱石、钾长石、钠长石、石灰石、氧化铝和氧化镁辅助原料，通过湿法球磨制粉，混合粉体的最终化学组成的质量比控制为57-85%SiO₂、3-15%Al₂O₃、2-7%MgO、3-12%K₂O、3-8%Na₂O、2-8%CaO，将球磨后的混合粉料进行造粒，造粒后的粉料在高压下成型，成型后的毛坯在高温下烧结2-4小时，随炉冷却到室温，获得具有不同石英含量和不同致密度的石英质陶瓷。

所述的球磨时间为8-12小时；

所述高压是在20-50MPa的压力下；

所述高温是1200-1400℃。

本发明的技术方案具有如下优点：

1、采用较多石英含量较高的风积沙，给烧结致密化带来极大困难。然而，通过混合粉体的化学组成、坯体成型压力和烧结温度的合理配合，可以使坯体在高温烧结阶段形成液相烧结使坯体致密化，从而提高陶瓷的强度和致密度。利用该陶瓷材料可以生产陶瓷砖、陶瓷板、陶瓷管以及陶瓷器皿等制品。

2、本发明合成的陶瓷的主晶相为石英，含量为50-80%，其它为玻璃相和次晶相。

3、本发明合成的石英质陶瓷的致密度为90-97%，弯曲强度为30-50MPa。

具体实施方式

本发明利用沙漠风积沙制备石英质陶瓷的方法，其制备方法为，以沙漠风积沙为主要原料、配合以高岭土、膨润土、蒙脱石、钾长石、钠长石、石灰石、氧化铝、氧化镁等辅助原料，通过湿法球磨制粉，球磨时间为8-12小时，混合粉体的最终化学组成的质量比控制为57-85%SiO₂、3-15%Al₂O₃、2-7%MgO、3-12%K₂O、3-8%Na₂O、2-8%CaO。将球磨后的混合粉料进行造粒，混合粉料在20-50MPa的压力下成型。成型后的毛坯在1200-1400℃下烧结2-4小时，随炉冷却到室温，获得具有不同石英含量和不同致密度的石英质陶瓷。

下面通过具体实施例对本发明进一步阐述：

实施例1：以风积沙、高岭土、膨润土、钾长石、钠长石、石灰石为原料，湿法球磨8小时制粉。混合粉体的最终化学组成的质量比为85%SiO₂、3%Al₂O₃、2%MgO、3%K₂O、3%Na₂O、4%CaO，各组分的质量误差低于1%。将球磨后的混合粉料造粒，在50MPa的压力下成型。成型后的毛坯在1400℃下烧结2小时，随炉冷却到室温，陶瓷中石英含量为80%，陶瓷的致密度为97%，弯曲强度为50MPa。

实施例2：以沙漠风积沙、氧化铝、氧化镁、钾长石、钠长石、石灰石为原料，湿法球磨10小时制粉。混合粉体的最终化学组成的质量比为75%SiO₂、10%Al₂O₃、6%MgO、4%K₂O、3%Na₂O、2%CaO，各化学组成的质量误差低于1%。将球磨后的混合粉料造粒，在40MPa的压力下成型。成型后的毛坯在1350℃下烧结4小时，随炉冷却到室温，陶瓷中石英含量为70%，陶瓷的致密度为94%，弯曲强度为45MPa。

实施例3：以沙漠风积沙、高岭土、氧化铝、氧化镁、钾长石、钠长石、石灰石等为原料，湿法球磨12小时制粉。混合粉体的最终化学组成的质量比为62%SiO₂、15%Al₂O₃、7%MgO、8%K₂O、3%Na₂O、5%CaO，各组分的质量误差低于1%。将球磨后的混合粉料造粒，在30MPa的压力下成型。成型后的毛坯在1300℃下烧结3小时，随炉冷却到室温，陶瓷中石英含量为50%，陶瓷的致密度为96%，弯曲强度为41MPa。

实施例4：以沙漠风积沙、膨润土、蒙脱石、钾长石、钠长石，石灰石为原料，湿法球磨12小时制粉。混合粉体的最终化学组成的质量比为57%SiO₂、8%Al₂O₃、7%MgO、12%K₂O、8%Na₂O，8%CaO各组分的质量误差低于1%。将球磨后的混合粉料造粒，在20MPa的压力下成型。成型后的毛坯在1250℃下烧结2小时，随炉冷却到室温，陶瓷中石英含量为50%，陶瓷的致密度为90%，弯曲强度为30MPa。

Claims

1.一种利用沙漠风积沙制备石英质陶瓷的方法，其特征在于，以风积沙、高岭土、膨润土、钾长石、钠长石、石灰石为原料，湿法球磨8小时制粉，混合粉体的最终化学组成的质量比为85％SiO₂、3％Al₂O₃、2％MgO、3％K₂O、3％Na₂O、4％CaO，各组分的质量误差低于1％，将球磨后的混合粉料造粒，在50MPa的压力下成型，成型后的毛坯在1400℃下烧结2小时，随炉冷却到室温，陶瓷中石英含量为80％，陶瓷的致密度为97％，弯曲强度为50MPa。