CN103922807B

CN103922807B - 一种利用铁矿渣制备低温黑釉的方法

Info

Publication number: CN103922807B
Application number: CN201410140636.6A
Authority: CN
Inventors: 林营; 王芬; 杨海波; 朱建锋; 董龙龙; 张旭; 韩航
Original assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Current assignee: Tongchuan Tianmi Biotechnology Development Co ltd
Priority date: 2014-04-09
Filing date: 2014-04-09
Publication date: 2015-04-22
Anticipated expiration: 2034-04-09
Also published as: CN103922807A

Abstract

一种利用铁矿渣制备低温黑釉的方法，按质量百分比计，将30-45%的低温熔块、25-40%的长石，20-25%的石英，3-5%的方解石，2-4%的滑石，2-5%的磷酸钙混合均匀得到混合粉末，向混合粉末中加入三聚磷酸钠和羧甲基纤维素混合均匀，细磨至200-250目，加入水得到釉浆并调制釉浆比重为1.6-1.7g/cm³；将釉浆均匀地施敷在坯体上，自然干燥后，于1080-1120℃下保温。本发明利用廉价的铁矿渣制备出陶瓷用低温黑色釉料，没有使用价格较高的氧化钴等着色氧化物作为原料，降低了釉料的制备成本，制备的釉料黑度高，呈色纯正、性能稳定。

Description

一种利用铁矿渣制备低温黑釉的方法

技术领域

本发明属于材料科学领域，具体涉及一种利用铁矿渣制备低温黑釉的方法。

背景技术

黑瓷釉色光可鉴人，有漆的质感。利用黑釉装饰瓷器的方法远在东汉时期就非常驰名。这些瓷器具有庄重、严肃、古朴典雅的风格，深受人们的喜爱。作为一种名贵的釉料品种，古往今来，人们对黑釉的研制从未间断。在东晋时期，德清能够烧制出纯正的黑釉。而在宋代，为迎合“斗茶”风尚，黑釉瓷更是得到了前所未有的发展，以建窑烧制出的建盏最为有名。

近代国内陶瓷生产中，黑釉中的色剂多采用Co-Cr-Fe-Mn系色剂，此色剂必须加入到适宜的基础釉中才能制得黑釉，如果生产工艺控制不当，呈色欠佳，釉面易产生缺陷，失去应有的装饰效果，且因黑釉一般都要用价值昂贵的氧化钴作为主要着色原料，因此该色料成本也非常高，严重地制约了黑釉产品的生产和使用。而崔文豪等人曾用铁尾矿制备黑釉，虽然节约了成本，但其烧成温度较高（崔文豪，石棋.利用程潮铁尾矿制备黑釉.中国陶瓷，2011，47（11）：61-64）。资料显示，不论采用何种原料，黑釉烧成温度一般都在1250～1280℃左右，限制了其在需求量不断增加的墙地砖方面的应用。（施珍.铁系黑釉的研制.佛山陶瓷，2010（5）：27-30）如何利用铁矿渣替代釉用原料，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，降低其烧成温度，满足陶瓷内墙砖及外墙砖烧成条件，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。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用铁矿渣制备低温黑釉的方法，其工艺简单，实现了废物再利用，并且减少了污染，节约了矿产资源，制得的釉料的黑度高，呈色纯正、性能稳定。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

1）超细矿渣的制备：对铁矿渣进行处理并过200-250目筛，得到超细矿渣；

2）含矿渣的熔块的制备：按质量百分比计，将13-16%的长石，24-27%的硼砂，7-10%的碳酸钾，1-3%的碳酸钠，3-5%的石灰石，7-9%的碳酸钡，32-36%的硅酸锆，2-4%的硼酸混合均匀得到混合物，再向混合物中加入超细矿渣并混合均匀，过200-250目筛取筛下物并将筛下物在1250-1350℃下熔制并保温后，水淬得到低温熔块；其中，超细矿渣的加入量为混合物质量的20-25%；

3）釉浆的制备：按质量百分比计，将30-45%的低温熔块、25-40%的长石，20-25%的石英，3-5%的方解石，2-4%的滑石，2-5%的磷酸钙混合均匀得到混合粉末，向混合粉末中加入三聚磷酸钠和羧甲基纤维素混合均匀，细磨至200-250目，加入水得到釉浆并调制釉浆比重为1.6-1.7g/cm³；其中，三聚磷酸钠的加入量为混合粉末质量的0.3-0.5%，羧甲基纤维素的加入量为混合粉末质量的1-2%；

4）将釉浆均匀地施敷在坯体上，自然干燥后，于1080-1120℃下保温并自然冷却，得到低温黑釉。

所述步骤1）中对铁矿渣进行处理的具体过程为：将铁矿渣用粗磨至能够通过60-80目筛后，在研钵中研磨均匀，再进行球磨。

所述粗磨是在振动磨中进行的。

所述球磨是在高能球磨机进行的，并且高能球磨机的转速为1400-1600r/min，球磨的时间为50-70分钟。

所述步骤2）中的混合通过球磨实现的，并且球磨是在球磨机中进行的，球磨机的转速为800-1000r/min，球磨的时间为30-40分钟。

所述步骤2）中保温的时间为30-40分钟。

所述的细磨是在球磨机中进行的，并且球磨机的转速为800-1000r/min，球磨的时间为20-30分钟。

所述步骤4）中于1080-1120℃下保温是在电炉中进行的，并且保温的时间为30-40分钟。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果：本发明利用廉价的铁矿渣制备出陶瓷用低温黑色釉料，没有使用价格较高的氧化钴等着色氧化物作为原料，降低了釉料的制备成本。本发明利用铁矿渣中所含的二氧化硅(SiO₂)、氧化铝(A1₂O₃)和氧化钙(CaO)代替了部分釉用原料石英、氧化铝和石灰石，节约了矿产资源，减少了矿渣对环境的污染。本发明制备的釉料黑度高，呈色纯正、性能稳定。本发明制备的黑釉烧成温度在1080-1120℃之间，烧成温度的降低节约了能源，也满足了墙地砖低温烧成的需要。

附图说明

图1是本发明制得的低温黑釉煅烧后矿渣的XRD图。

具体实施方式

下面结合实施实例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

1）超细矿渣的制备：将铁矿渣用振动磨粗磨至通过80目筛后，在研钵中研磨均匀，将其放入高能球磨机中，在转速为1400r/min下球磨70分钟，取出后过200目筛，即可得超细矿渣。

2）含矿渣的熔块的制备：按质量百分比将13%的长石，27%的硼砂，8%的碳酸钾，3%的碳酸钠，5%的石灰石，8%的碳酸钡，33%的硅酸锆，3%的硼酸混合均匀得到混合物，再向混合物中加入占混合物质量20%的超细矿渣并球磨混合均匀，过200目筛，将筛下物放入氧化铝坩埚中，在1250℃下熔制，保温40分钟，水淬后得到低温熔块；所述的球磨在球磨机中进行，并且球磨机的转速为800r/min，球磨时间为30分钟。

3）釉浆的制备：按质量百分比，将30%的低温熔块，40%的长石，20%的石英，3%的方解石，2%的滑石，5%的磷酸钙混合均匀得到混合粉末，向混合粉末中加入三聚磷酸钠和CMC（羧甲基纤维素）并混合均匀，细磨至200目，加入水得到釉浆并调制釉浆比重为1.6g/cm³；其中，三聚磷酸钠的加入量为混合粉末质量的0.3%，CMC的加入量为混合粉末质量的1%，所述的细磨在球磨机中进行，并且球磨机的转速为800r/min，球磨时间为30分钟；

4）将釉浆均匀地施敷在坯体上，自然干燥后，放置电炉中，升温至1120℃，保温30分钟后自然冷却即得到纯正的低温黑釉。对制得的低温黑釉煅烧后进行了测试，测试结果见表1。

表1实施例1制备的低温黑釉的测试结果

表中，a*为正值时表示红色，a*为负值时表示绿色，b*为正值时表示黄色，b*为负值时表示蓝色，颜色的明度由L*的百分数来表示。由表1可以看出，在国际发光照明委员会（CIE）色度图中，颜色的分布点处于黑色区域。

实施例2

1）超细矿渣的制备：将铁矿渣用振动磨粗磨至通过80目筛后，在研钵中研磨均匀，将其放入高能球磨机中，在转速为1500r/min下球磨60分钟，取出后过200目筛，即可得超细矿渣。

2）含矿渣的熔块的制备：按质量百分比将14%的长石，24%的硼砂，9%的碳酸钾，2%的碳酸钠，4%的石灰石，9%的碳酸钡，34%的硅酸锆，4%的硼酸混合均匀得到混合物，再向混合物中加入占混合物质量22%的超细矿渣并球磨混合均匀，过200目筛，将筛下物放入氧化铝坩埚中，在1300℃下熔制，保温30分钟，水淬后得到低温熔块；所述的球磨是在球磨机中进行的，并且球磨机的转速为900r/min，球磨时间为30分钟。

3）釉浆的制备：按质量百分比将35%的低温熔块，35%的长石，20%的石英，4%的方解石，3%的滑石，3%的磷酸钙混合均匀得到混合粉末，向混合粉末中加入三聚磷酸钠和CMC（羧甲基纤维素）并混合均匀，细磨至200目，再加入水得到釉浆并调制釉浆比重为1.6g/cm³；其中，三聚磷酸钠的加入量为混合粉末质量的0.4%，CMC的加入量为混合粉末质量的2%；所述的细磨是在球磨机中进行的，并且球磨机的转速为800r/min，球磨时间为30分钟。

4）将釉浆均匀地施敷在坯体上，自然干燥后，放置电炉中，升温至1100℃，保温30分钟后自然冷却即得到纯正的低温黑釉。对制得的低温黑釉进行煅烧后进行测试，测试结果见表2。

表2实施例2制备的低温黑釉的测试结果

表中，a*为正值时表示红色，a*为负值时表示绿色，b*为正值时表示黄色，b*为负值时表示蓝色，颜色的明度由L*的百分数来表示。由表2可以看出，在国际发光照明委员会（CIE）色度图中，颜色的分布点处于黑色区域。

实施例3

1）超细矿渣的制备：将铁矿渣用振动磨粗磨至通过60μm方孔筛后，在研钵中研磨均匀，将其放入高能球磨机中，在转速为1500r/min下球磨70分钟，取出后过250目筛，即可得超细矿渣。

2）含矿渣的熔块的制备：按质量百分比将15%的长石，26%的硼砂，10%的碳酸钾，1%的碳酸钠，3%的石灰石，7%的碳酸钡，36%的硅酸锆，2%的硼酸混合均匀得到混合物，再向混合物中加入占混合物质量25%的超细矿渣并球磨混合均匀，过250目筛，将筛下物放入氧化铝坩埚中，在1350℃下熔制，保温30分钟，水淬后得到低温熔块；所述的球磨在球磨机中进行，并且球磨机的转速为900r/min，球磨时间为40分钟。

3）釉浆的制备：按质量百分比将40%的低温熔块，30%的长石，22%的石英，3%的方解石，2%的滑石，3%的磷酸钙混合均匀得到混合粉末，向混合粉末中加入三聚磷酸钠和CMC（羧甲基纤维素）并混合均匀，细磨至250目，加入水得到釉浆并调制釉浆比重为1.7g/cm³；其中，三聚磷酸钠的加入量为混合粉末质量的0.4%，CMC的加入量为混合粉末质量的2%；所述的细磨是在球磨机中进行的，并且球磨机的转速为900r/min，球磨时间为20分钟。

4）将釉浆均匀地施敷在坯体上，自然干燥后，放置电炉中，升温至1080℃，保温30分钟后自然冷却即得到纯正的低温黑釉，对制得的低温黑釉煅烧后进行测试，测试结果见表3。

表3实施例3制备的低温黑釉的测试结果

a*为正值时表示红色，a*为负值时表示绿色，b*为正值时表示黄色，b*为负值时表示蓝色，颜色的明度由L*的百分数来表示。由表三可以看出，在国际发光照明委员会（CIE）色度图中，颜色的分布点处于黑色区域。

实施例4

1）超细矿渣的制备：将铁矿渣用振动磨粗磨至通过60目筛后，在研钵中研磨均匀，将其放入高能球磨机中，在转速为1600r/min下球磨50分钟，取出后过250目筛，即可得超细矿渣。

2）含矿渣的熔块的制备：按质量百分比将16%的长石，26%的硼砂，7%的碳酸钾，3%的碳酸钠，4%的石灰石，8%的碳酸钡，32%的硅酸锆，4%的硼酸混合均匀得到混合物，再向混合物中加入占混合物质量25%的超细矿渣并球磨混合均匀，过250目筛，将筛下物放入氧化铝坩埚中，在1350℃下熔制，保温35分钟，水淬后得到低温熔块；其中，所述的球磨是在球磨机中进行的，并且球磨机的转速为1000r/min，球磨时间为30分钟。

3）釉浆的制备：按质量百分比将45%的低温熔块、25%的长石，20%的石英，5%的方解石，3%的滑石，2%的磷酸钙混合均匀得到混合粉末，向混合粉末中加入三聚磷酸钠和CMC（羧甲基纤维素）混合均匀，细磨至250目，加入水得到釉浆并调制釉浆比重为1.7g/cm³；其中，三聚磷酸钠的加入量为混合粉末质量的0.5%，CMC的加入量为混合粉末质量的1%，所述的细磨是在球磨机中进行的，并且球磨机的转速为1000r/min，球磨时间为20分钟。

4）将釉浆均匀地施敷在坯体上，自然干燥后，放置电炉中，升温至1080℃，保温40分钟后自然冷却即得到纯正的低温黑釉。对制得的低温黑釉煅烧后进行测试，测试结果见表4。

表4实施例4制备的低温黑釉的测试结果

表中，a*为正值时表示红色，a*为负值时表示绿色，b*为正值时表示黄色，b*为负值时表示蓝色，颜色的明度由L*的百分数来表示。由表4可以看出，在国际发光照明委员会（CIE）色度图中，颜色的分布点处于黑色区域。

实施例5

1）超细矿渣的制备：将铁矿渣用振动磨粗磨至通过60目筛后，在研钵中研磨均匀，将其放入高能球磨机中，在转速为1550r/min下球磨65分钟，取出后过250目筛，即可得超细矿渣。

2）含矿渣的熔块的制备：按质量百分比将16%的长石，25%的硼砂，7%的碳酸钾，2%的碳酸钠，3%的石灰石，9%的碳酸钡，35%的硅酸锆，3%的硼酸混合均匀得到混合物，再向混合物中加入占混合物质量23%的超细矿渣并球磨混合均匀，过250目筛，将筛下物放入氧化铝坩埚中，在1280℃下熔制，保温35分钟，水淬后得到低温熔块；其中，所述的球磨是在球磨机中进行的，并且球磨机的转速为850r/min，球磨时间为35分钟。

3）釉浆的制备：按质量百分比将38%的低温熔块，28%的长石，23%的石英，4%的方解石，2%的滑石，5%的磷酸钙混合均匀得到混合粉末，向混合粉末中加入三聚磷酸钠和CMC（羧甲基纤维素）混合均匀，细磨至250目，加入水得到釉浆并调制釉浆比重为1.7g/cm³；其中，三聚磷酸钠的加入量为混合粉末质量的0.5%，CMC的加入量为混合粉末质量的1%；所述的球磨采用的球磨机的转速为850r/min，球磨时间为25分钟。

4）将釉浆均匀地施敷在坯体上，自然干燥后，放置电炉中，升温至1110℃，保温35分钟后自然冷却即得到纯正的低温黑釉。对制得的低温黑釉煅烧后进行测试，测试结果见表5。

表5实施例5制备的低温黑釉的测试结果

表中，a*为正值时表示红色，a*为负值时表示绿色，b*为正值时表示黄色，b*为负值时表示蓝色，颜色的明度由L*的百分数来表示。由表5可以看出，在国际发光照明委员会（CIE）色度图中，颜色的分布点处于黑色区域。

本发明制得的低温黑釉煅烧后矿渣的XRD图，从图1中可以看出该矿渣组成中主要包含SiO₂、Fe₂O₃及少量Al₂O₃等。呈色元素只有铁元素，说明该釉料的呈色主要来自矿渣中的氧化铁。

现有黑釉的烧成温度较高，一般均在1250～1280℃之间，无法满足其在墙地砖方面的应用。而通过本发明制备的黑釉烧成温度在1080-1120℃之间，烧成温度的降低节约了能源，也满足了墙地砖低温烧成的需要。

Claims

1.一种利用铁矿渣制备低温黑釉的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)超细矿渣的制备：对铁矿渣进行处理并过200-250目筛，得到超细矿渣；

2)含矿渣的熔块的制备：按质量百分比计，将13-16％的长石，24-27％的硼砂，7-10％的碳酸钾，1-3％的碳酸钠，3-5％的石灰石，7-9％的碳酸钡，32-36％的硅酸锆，2-4％的硼酸混合均匀得到混合物，再向混合物中加入超细矿渣并混合均匀，过200-250目筛取筛下物并将筛下物在1250-1350℃下熔制并保温后，水淬得到低温熔块；其中，超细矿渣的加入量为混合物质量的20-25％；

3)釉浆的制备：按质量百分比计，将30-45％的低温熔块、25-40％的长石，20-25％的石英，3-5％的方解石，2-4％的滑石，2-5％的磷酸钙混合均匀得到混合粉末，向混合粉末中加入三聚磷酸钠和羧甲基纤维素混合均匀，细磨至200-250目，加入水得到釉浆并调制釉浆比重为1.6-1.7g/cm³；其中，三聚磷酸钠的加入量为混合粉末质量的0.3-0.5％，羧甲基纤维素的加入量为混合粉末质量的1-2％；

4)将釉浆均匀地施敷在坯体上，自然干燥后，于1080-1120℃下保温并自然冷却，得到低温黑釉。

2.根据权利要求1所述的一种利用铁矿渣制备低温黑釉的方法，其特征在于，所述步骤1)中对铁矿渣进行处理的具体过程为：将铁矿渣用粗磨至能够通过60-80目筛后，在研钵中研磨均匀，再进行球磨。

3.根据权利要求2所述的一种利用铁矿渣制备低温黑釉的方法，其特征在于，所述粗磨是在振动磨中进行的。

4.根据权利要求2所述的一种利用铁矿渣制备低温黑釉的方法，其特征在于，所述球磨是在高能球磨机进行的，并且高能球磨机的转速为1400-1600r/min，球磨的时间为50-70分钟。

5.根据权利要求1所述的一种利用铁矿渣制备低温黑釉的方法，其特征在于，所述步骤2)中向混合物中加入超细矿渣并混合均匀中的混合通过球磨实现的，并且球磨是在球磨机中进行的，球磨机的转速为800-1000r/min，球磨的时间为30-40分钟。

6.根据权利要求1所述的一种利用铁矿渣制备低温黑釉的方法，其特征在于，所述步骤2)中保温的时间为30-40分钟。

7.根据权利要求1所述的一种利用铁矿渣制备低温黑釉的方法，其特征在于，所述的细磨是在球磨机中进行的，并且球磨机的转速为800-1000r/min，球磨的时间为20-30分钟。

8.根据权利要求1所述的一种利用铁矿渣制备低温黑釉的方法，其特征在于，所述步骤4)中于1080-1120℃下保温是在电炉中进行的，并且保温的时间为30-40分钟。