CN104418336B

CN104418336B - 一种合成硅灰石和含该合成硅灰石的蛋白瓷及其制造方法

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Publication number: CN104418336B
Application number: CN201310374914.XA
Authority: CN
Inventors: 胡勇波
Original assignee: Individual
Current assignee: Hunan Jingporcelain New Material Co ltd
Priority date: 2013-08-26
Filing date: 2013-08-26
Publication date: 2017-05-31
Anticipated expiration: 2033-08-26
Also published as: CN104418336A

Abstract

本发明属于材料技术领域，特别是涉及一种合成硅灰石和含该合成硅灰石的蛋白瓷及其制造方法。合成硅灰石，根据硅灰石分子式CaO SiO₂中的CaO与SiO₂的理论重量比，使合成原料中SiO₂的量过量5～30％，在烧成温度下烧结得到合成硅灰石为含过量石英的硅灰石即CaOSiO₂+SiO₂，烧成后过量的石英成为游离石英。含所述合成硅灰石的蛋白瓷，该瓷化学成分中按重量百分比包括：SiO₂35～70％、Al₂O₃18～58％、CaO2～20％、K₂O+Na₂O0.5～4.5％、ZrO₂0～5％、ZnO0.015～1.88％、B₂O₃0.019～2.37％，坯料原料配比中，含所述合成硅灰石的量为3～65％，还含β‑Ca₂SiO₄硅酸二钙2‑40％。

Description

一种合成硅灰石和含该合成硅灰石的蛋白瓷及其制造方法

技术领域

本发明属于材料技术领域，特别是涉及一种合成硅灰石和含该合成硅灰石的蛋白瓷及其制造方法。

背景技术

硅灰石的化学分子式为CaSiO₃，结构式为Ca₃[Si₃O₉]，理论化学成分：CaO48.25％、SiO₂51.75％。

硅灰石用于陶瓷工业具有独特的工艺性能，如使用硅灰石原料后，可以有效的减少坯体收缩率。而且能够降低坯体的吸湿膨胀，防止陶瓷坯体的后期干裂等。含硅灰石的坯体还具有较高的机械强度。引入硅灰石的坯体，在烧结过程中成熟速度加快，可以在十几分钟至几十分钟内使坯体成熟，大大降低了单位制品的热损耗，日用瓷烧成周期也从过去的90小时，下降为仅仅5小时。硅灰石最先引入到建筑材料的釉面砖坯料配方中，使面砖的烧成热能损耗由3600大卡/公斤，下降为1850大卡/公斤制品。除釉面砖外，硅灰石原料现已扩大了其应用范围。其节能降耗的效果，已为陶瓷业界人士有目共睹。

陶瓷级硅灰石粉在陶瓷原料中加入适量的硅灰石粉，可以大幅度降低烧成温度，缩短烧成时间，实现低温快速一次烧成。大量节约燃料，明显降低产品成本；同时提高产品的机械性能、增加釉面光泽、提高胚体强度，进而提高产品的合格率。在陶瓷原料中加入适量的硅灰石粉，提高产品的合格率。

但是，自然界中纯硅灰石罕见，在其形成过程中，有部分Ca被Fe、Mn、Ti、Sr等离子部分置换而呈类质同象体，并混有少量的Al和微量K、Na。由于硅灰石形成时的温度、压力等条件不同，可能出现3种同质多象体：

①三斜链状结构的Tc型硅灰石，通称低温三斜硅灰石(α-CaSiO₃)；

②单斜链状结构的ZM型副硅灰石，通称副硅灰石(α′-CaSiO₃)；

③三斜三元环状结构的假硅灰石，通称假硅灰石(β-CaSiO₃)。

广泛用作工业矿物原料的主要是低温三斜硅灰石即α-CaSiO₃。白色微带灰、红色，玻璃光泽，熔点1540℃。热膨胀系数低，在1125℃左右时可转化为假硅灰石，这时热膨胀系数增加，并由于释放出Fe、Sr等杂质，因此颜色由白色变为奶油色、红色或褐色。

因此，天然硅灰石矿物原料由于存在以上所述缺陷，在作为陶瓷原料时，由于原料中杂质太多，含铁0.8％以上，钛0.2％以上，锰0.1％以上，还含有萤石(氟化钙)，会影响瓷质白度和透光度，并使瓷的烧结温度范围太窄(不能超过10℃温度范围)，使温度控制难，导致产品热稳定性差，自然开裂，机械强度低，产品外观颜色发灰或发黄，达不到日用瓷的使用要求，用作高档日用瓷的成品率低，只能用于建筑瓷(如地面砖)。如要对天然硅灰石矿物原料除去杂质，使其达到日用瓷级原料要求难度大，会使成本大幅升高。这样就严重影响了硅灰石矿物原料在高档瓷中的使用。

特别需要提出的是自然界不存在β-Ca₂SiO₄(β-硅酸二钙)稳定相纯矿，β-Ca₂SiO₄是最有用最廉价的增韧剂，能提高瓷器的强度和克服脆性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中天然硅灰石中存在的上述不足之处，提供一种杂质少、纯度高并含有过量石英的合成硅灰石和含该合成硅灰石的蛋白瓷及其制造方法。用该合成的硅灰石与其他原料制造的该蛋白瓷烧成温度低，耗能少，白度高，机械强度高，热稳定性好，广受欢迎的高档日用瓷。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是：

一种合成硅灰石，根据硅灰石分子式CaOSiO₂中的CaO与SiO₂的理论重量比，使合成原料中SiO₂的量过量5～30％，在烧成温度下烧结得到合成硅灰石为含过量石英的硅灰石即CaOSiO₂+SiO₂，烧成后过量的石英成为游离石英。

优选的是，所述含过量石英的硅灰石CaOSiO₂+SiO₂为合成原料包括石英35～55％，石灰石或方解石40～60％，矿化剂0.5～5％，合成原料中SiO₂的量过量5～30％，在烧成温度1200-1260℃下烧结所得。

进一步优选的是，合成原料中所述的矿化剂为硼酸锌(2ZnO·3B₂O₃·3.5H₂O)，烧成后该合成硅灰石的化学成分的重量百分比为：SiO₂53～67％、CaO27～46％、ZnO0.30～2.69％、B₂O₃0.37～3.38％。

一种以上所述的合成硅灰石的制造方法：

按重量百分比将原料石英35～55％，石灰石或方解石40～60％，矿化剂0.5～5％，另外还可加入膨润剂0.2-0.3％混合均匀，其中石英和石灰石或方解石的用量根据硅灰石分子式CaOSiO₂中的CaO与SiO₂的理论重量比，使合成原料中SiO₂的量过量5～30％，之后放入球磨机中球磨成细度为250-350目的料浆，然后过筛吸铁，压滤，脱水成榨饼，再进行煅烧，烧成温度1200～1260℃，烧成时间：3～5小时，冷却得到所需的含过量石英5～30％的合成硅灰石。

优选的是，所述的膨润剂为黄原胶，原料混合料在球磨机中球磨的细度为过250目筛。

优选的是，所述进行煅烧是在氧化焰下烧成。

如上所述，合成生成物是硅灰石小块料，这样烧成温度1200℃～1260℃，时间只有3～5小时，容易合成。干粉小块状的生成物容易用作制瓷的料，符合16小时球磨达到过250目筛的坯料，没有任何麻烦。

本发明制得的合成硅灰石白度可达80～98度，而天然硅灰石的白度只有50～65度。由于在合成硅灰石中存在过量的石英5～30％。合成后，过量的石英成为游离石英。用本发明合成硅灰石用作陶瓷原料时，合成硅灰石中的过量的游离石英在坯体中起骨架作用，与纯硅灰石相比能扩大含合成硅灰石的瓷的烧成范围30％，即将原来瓷的烧成温度范围由10℃扩宽到50℃，并能使含有该合成硅灰石质瓷不粘匣钵。

一种含以上所述合成硅灰石的蛋白瓷，该瓷化学成分中按重量百分比包括：SiO₂35～70％、Al₂O₃18～58％、CaO2～20％、K₂O+Na₂O0.5～4.5％、ZrO₂0～5％，ZnO0.015～1.88％、B₂O₃0.019～2.37％，坯料原料配比中，含以上所述合成硅灰石即含过量石英的硅灰石的量为3～65％，还含β-Ca₂SiO₄硅酸二钙2～40％。还可外加黄原胶0～1％；β-Ca₂SiO₄硅酸二钙具有增韧剂的作用，并同时具有成瓷作用。

优选的是，坯料的原料配比中所述的β-Ca₂SiO₄硅酸二钙是按下面所述原料合成：

首先，根据硅灰石分子式CaOSiO₂中的CaO与SiO₂的理论重量比，确定合成原料中石灰石或方解石和石英的用量，将这两种原料混合均匀后，在1360～1400℃烧成温度下烧成，得到合成的CaSiO₃，即硅灰石；

再将CaSiO₃加CaSiO₃的摩尔数的0.5～1.5％的矿化剂B₂O₃一起磨成粉末，在1280～1320℃下烧成得到稳定的β-Ca₂SiO₄即β-2CaO·SiO₂(β-硅酸二钙)。

优选的是，合成原料中石灰石或方解石和石英原料为过250目筛的粉料。

优选的是，CaSiO₃和矿化剂B₂O₃一起磨成的粉末过120目筛。

优选的是，坯料的原料配比中按重量百分比包括：以上所述的合成硅灰石3～65％、β-Ca₂SiO₄硅酸二钙2-40％、粘土25～40％、长石0～30％、工业氧化铝粉即α-Al₂O₃0～50％、石英0～40％、氧化锆粉0～2％、骨炭0～20％。

优选的是，所述的粘土采用高岭土、蒙脱石，其中高岭土占原料配方中总量的20～40％、蒙脱石占原料配方中总量的0～10％。

一种含以上所述合成硅灰石的蛋白瓷的制造方法，包括：

按以上所述的制造合成硅灰石方法合成硅灰石：其合成原料配比包括石英35～55％，石灰石或方解石40～60％，矿化剂0.5～5％，其中石英和石灰石或方解石的用量根据硅灰石分子式CaOSiO₂中的CaO与SiO₂的理论重量比，使合成原料中SiO₂的量过量5～30％；

优选的是，还包括膨润剂0.2～0.3％；

按蛋白瓷化学成分中重量百分比计包括：SiO₂35～70％、Al₂O₃18～58％、CaO2～20％、K₂O+Na₂O0.5～4.5％、ZrO₂0～5％、ZnO0.015～1.88％、B₂O₃0.019～2.37％的要求，确定原料配比，坯料中，含以上所述合成硅灰石，其量为3～65％，还含β-Ca₂SiO₄硅酸二钙2～40％作增韧剂或/和成瓷原料；

将称取的原料按常规工艺过程球磨，过筛，吸铁，压滤、真空练泥、成型，干燥；

施釉：对干燥后的坯体施釉；

烧成，在1150～1260℃下成瓷一次性烧成，时间：3～5小时，得到蛋白瓷。

或干燥后烧成，在1100～1160℃素烧成瓷，时间：3～4小时，然后对胚胎抛光施釉，再釉烧，釉烧温度1100～1120℃；时间：3～4小时，得到蛋白瓷。

优选的是，所述的作为增韧剂或/和成瓷原料的β-Ca₂SiO₄硅酸二钙是按下述合成方法所制得：

合成原料按硅灰石分子式CaOSiO₂中的CaO与SiO₂的理论重量比，确定合成原料中石灰石或方解石和石英的用量，将这两种原料按重量比配方球磨到细度过250目，然后煅烧，在1000℃前以2～4℃/分速度升温，当超过1000℃后，升温速度9～11℃/分，到1360-1400℃烧成温度下烧成，保温1.5～2.5小时，这样合成了占90％以上的CaSiO₃即硅灰石；

再将CaSiO₃加CaSiO₃的摩尔数的0.5～1％矿化剂B₂O₃干磨3～5小时粉末过120目筛，然后以6～8℃/分的升温速度加温至1280～1320℃下烧成，保温0.5～1.5小时合成为粉末状的稳定的β-Ca₂SiO₄硅酸二钙。

优选的是，按确定的蛋白瓷化学成分确定坯料中的原料配方按重量百分比包括：所述的合成硅灰石3～65％、β-Ca₂SiO₄2～40％、粘土25～40％、长石0～30％、工业氧化铝粉即α-Al₂O₃0～50％、石英5～40％、氧化锆粉0～2％、骨炭0～20％，所述粘土25～40％是膨润土占10％，其余可为高岭土。

优选的是，对坯体施釉所用的釉料是融化熔块釉，所述的融化熔块釉的原料包括熔块和高岭土，其中熔块的原料组成按重量百分比包括：硼酸5～15％、硼砂1～5％、方解石10～20％、煅烧滑石1～5％、氧化锌8～15％、石英砂15～25％、钾长石35～55％，其熔化温度为1400～1450℃，水淬后得到熔块；所述的融化熔块釉的原料组成按重量百分比包括：熔块85～90％、高岭土10～15％，将原料球磨至细度过250目筛，该熔化釉始熔温度为1000℃，流展温度(使用温度)为1050～1260℃，热膨胀系数6.2*10^-6/℃。

本发明所制得的蛋白瓷经测试，机械强度高，抗冲击强度可达4～6kg/cm²(一般普通日用瓷为1.5～1.8kg/cm²)，热稳定性高：产品由180-200℃至20℃冷水中急冷急热不炸瓷(合格)，从1000℃炉中取出放置常温水泥地板上不炸；透光度30～50％，白度80～90度，由于其白度与煮熟的蛋白一样白，因此称为蛋白瓷。由于本发明的蛋白瓷使用的原料中有含过量石英的合成硅灰石使烧成温度为1100～1260℃，烧成温度明显低于普通日用瓷，合成硅灰石中游离石英的存在，烧成时烧结温度范围比较宽(可达50℃左右)，有利于烧成时对温度的控制，与需1350℃及以上的烧成温度的普通日用瓷相比，节能可以达到50％。由于硅灰石具有熔剂的作用，因此，本发明的蛋白瓷的制作原料中不加长石也能烧结成高档硬质日用瓷。

具体实施方式

下面介绍本发明合成硅灰石及其制造方法的非限定具体实施例，以及使用含该合成硅灰石作为原料的蛋白瓷及其制造方法的非限定具体实施例。各实施例中所选用原料的化学成分见表1。

实施例1：

一种合成硅灰石，按原料配比(按重量百分比)石英40％，石灰石55％，矿化剂5％，矿化剂为硼酸锌，来称取原料。将原料混合均匀后放入球磨机中球磨成细度为过300目筛的料浆，然后过筛吸铁，压滤，脱水成榨饼，再进行煅烧，氧化焰下烧成温度1200～1260℃，烧成时间：4.5时，自然冷却得到所需的含有游离石英的合成硅灰石。游离石英在合成硅灰石中占13.08％。

所制得的合成硅灰石白度达98度。

实施例2：

一种合成硅灰石，按原料配比(按重量百分比)石英38％，石灰石60％，矿化剂硼酸锌1.8％，膨润剂黄原胶0.2％来称取原料。将原料混合均匀后放入球磨机中球磨成细度为过250目筛的料浆，然后过筛吸铁，压滤，脱水成榨饼，再进行煅烧，氧化焰下烧成温度1200～1260℃，烧成时间：4小时，自然冷却得到所需的含有游离石英的合成硅灰石。游离石英在合成硅灰石中占6.88％。

所制得的合成硅灰石白度达95度。

实施例3：

一种合成硅灰石，按原料配比(按重量百分比)石英51.5％，方解石47.7％，矿化剂硼酸锌0.5％，膨润剂黄原胶0.3％，来称取原料。将原料混合均匀后放入球磨机中球磨成细度为过350目筛的料浆，然后过筛及铁，压滤，脱水成榨饼，再进行煅烧，氧化焰下烧成温度1200～1260℃，烧成时间：5小时，自然冷却得到所需的含有游离石英的合成硅灰石。游离石英在合成硅灰石中占29.84％。

所制得的合成硅灰石白度达90度。

实施例4：

一种含以上实施例1中合成硅灰石的蛋白瓷：坯料中的原料配方包括(按重量百分比)：实施例1中所述的合成硅灰石18％、β-Ca₂SiO₄(即β-硅酸二钙)2％、高岭土40％、长石10％、工业氧化铝粉即α-Al₂O₃10％、石英20％

含以上所述合成硅灰石的蛋白瓷的制造方法，包括：

按以上实施例1中的方法制造合成硅灰石；

按以下方法制备β-Ca₂SiO₄(即β-硅酸二钙)合成物：

合成原料按硅灰石分子式CaOSiO2中的CaO与SiO₂的理论重量比，确定合成原料中石灰石或方解石和石英的用量，

按重量比配方球磨细度过250目筛，然后煅烧，在1000℃前以2～4℃/分速度升温，当超过1000℃后，升温速度9～11℃/分，到1320-1360℃烧成温度下烧成，保温1.5～2.5小时，这样合成了占90％以上的CaSiO₃；

再将CaSiO₃加CaSiO₃的摩尔数的0.5～1％矿化剂B₂O₃干磨3～5小时，粉末过120目筛，然后以6～8℃/分的升温速度加温至1280～1320℃下烧成，保温0.5～1.5小时合成得粉末状的稳定的矿物，经检测该矿物为β-Ca₂SiO₄(β-硅酸二钙)。

按上面确定的蛋白瓷坯料中原料配比(按重量百分比)：所述的合成硅灰石18％、上面制备的β-Ca₂SiO₄2％，高岭土30％、膨润土10％、长石10％、工业氧化铝粉即α-Al₂O₃10％、石英20％称取原料；

施釉：对坯施釉；施釉所用的釉料是融化熔块釉，其中熔块的配方为：硼酸8％、硼砂3％、方解石14％、煅烧滑石2％、氧化锌8％、石英砂20％、钾长石45％，其熔化温度为1400～1450℃，水淬后得到熔块；所述的融化熔块釉的原料组成按重量百分比为：熔块88％、高岭土12％，将原料球磨细度至过250目筛，该熔化釉的始熔温度为1000℃，流展温度(使用温度)为1050-1260℃，热膨胀系数6.2*10^-6/℃；

装烧：坯釉一次性成瓷烧成，在梭式窑中在1200～1260℃下进行成瓷烧成，烧成时间为：4-5小时；得到所需的高级蛋白瓷。

本实施例所制得的蛋白瓷为硬质瓷，经测试，抗冲击强度≥4kg/cm²，热稳定性高：产品由200℃至20℃冷水中急冷急热不裂(合格)，从1000℃炉中取出放置常温水泥地板上不炸；透光度35％，白度85度，其白度与煮熟的蛋白一样白。由于本发明的蛋白瓷烧成温度为1200～1260℃，与需1350℃及以上的烧成温度的普通日用瓷相比，节能可以达到50％以上。

实施例5：

一种含以上实施例1中合成硅灰石的蛋白瓷：坯料中的原料配方包括(按重量百分比)：所述的合成硅灰石37％、β-Ca₂SiO₄硅酸二钙3％(作增韧剂)、高岭土30％、膨润土10％、工业氧化铝粉即α-Al₂O₃20％。

含以上所述合成硅灰石的蛋白瓷的制造方法，包括：

按以上实施例1中的方法制造合成硅灰石，

按以上实施例4中的方法制备β-Ca₂SiO₄(即β-硅酸二钙)合成物；

按上面确定的蛋白瓷坯料中原料配方(按重量百分比)：所述的合成硅灰石37％、β-Ca₂SiO₄硅酸二钙3％、高岭土30％、膨润土10％、工业氧化铝粉即α-Al₂O₃20％称取原料；

施釉：所用釉料与实施例4中相同；

装烧：在梭式窑中在1200～1250℃下进行一次成瓷烧成，烧成时间为：3-4小时；得到所需的蛋白瓷。

本实施例所制得的蛋白瓷为强化瓷，经测试，抗冲击强度≥5kg/cm²，热稳定性高：产品由200℃至20℃冷水中急冷急热不裂(合格)，从1000℃炉中取出放置常温水泥地板上不炸；透光度45％，白度85度，其白度与煮熟的蛋白一样白。由于本发明的蛋白瓷烧成温度为1200～1250℃，与需1350℃及以上的烧成温度的普通日用瓷相比，节能可以达到50％以上。

实施例6：

一种含以上实施例1中合成硅灰石的蛋白瓷：坯料中的原料配方包括(按重量百分比)：所述的合成硅灰石10％、β-Ca₂SiO₄硅酸二钙4％、高岭土30％、膨润土10％、工业氧化铝粉即α-Al₂O₃30％、钾长石16％。

含以上实施例1中所述合成硅灰石的蛋白瓷的制造方法和所用釉料与实施例4基本相同，所不同的是装烧：在1220～1260℃下对施釉后的坯体进行一次性成瓷烧成，烧成时间为：4～4.5小时，得到所需的蛋白瓷。

本实施例所制得的蛋白瓷为强化瓷，经测试，抗冲击强度可达6kg/cm²，热稳定性高：产品由220℃至20℃冷水中急冷急热不裂(合格)，从1000℃炉中取出放置常温水泥地板上不炸；透光度45％，白度90度，其白度与煮熟的蛋白一样白。由于本发明的蛋白瓷烧成温度为1220～1260℃，与需1350℃及以上的烧成温度的普通日用瓷相比，节能可以达到40％。

实施例7：

一种含以上实施例2中合成硅灰石的蛋白瓷：坯料中的原料配方包括(按重量百分比)：所述的合成硅灰石65％、β-Ca₂SiO₄硅酸二钙5％、高岭土18％、膨润土10％、氧化锆粉2％，外加黄原胶0.6。

含以上实施例2所述合成硅灰石的蛋白瓷的制造方法与实施例4基本相同，所不同的是：烧成是二次烧成，即坯体干燥后施釉前，先坯烧：在梭式窑中在1100～1160℃、还原焰下对坯胎进行了烧成，烧成时间为：3小时；素烧成瓷后然后对坯体抛光、喷釉，所用釉料是融化熔块釉，其中熔块的配方为：硼酸5％、硼砂5％、方解石10％、煅烧滑石5％、氧化锌15％、石英砂25％、钾长石35％，其熔化温度为1400～1450℃，水淬后得到熔块；所述的融化熔块釉的原料组成按重量百分比为：熔块90％、高岭土10％，将原料球磨细度至过250目筛；喷釉后再进行釉烧，釉烧是在1050℃氧化焰下对产品进行釉烧，时间：2.5小时，得到所需的高档蛋白瓷。

本实施例所制得的蛋白瓷为强化瓷，经测试，抗冲击强度≥4kg/cm²，热稳定性高：产品由200℃至20℃冷水中急冷急热不裂(合格)，从1000℃炉中取出放置常温水泥地板上不炸；透光度45％，白度80度，其白度与煮熟的蛋白一样白。由于本发明的蛋白瓷烧成温度为1100～1160℃，与需1350℃及以上的烧成温度的普通日用瓷相比，节能可以达到60％。

实施例8：

一种含以上实施例2中合成硅灰石的蛋白瓷：坯料中的原料配方包括(按重量百分比)：所述的合成硅灰石8％、β-Ca₂SiO₄硅酸二钙2％、高岭土20％、膨润土10％、石英40％、工业氧化铝粉10％、长石10％。

含以上实施例2中所述合成硅灰石的蛋白瓷的制造方法和所用釉料与实施例4基本相同，在坯体干燥施釉后，坯釉一次成瓷烧成温度是在1200～1260℃下一次成瓷烧成，烧成时间为：4-5小时；得到所需的蛋白瓷。

本实施例所制得的蛋白瓷为强化瓷，经测试，抗冲击强度≥4.5kg/cm²，热稳定性高：产品由200℃至20℃冷水中急冷急热不裂(合格)，从1000℃炉中取出放置常温水泥地板上不炸；透光度35％，白度82度，其白度与煮熟的蛋白一样白。由于本发明的蛋白瓷烧成温度为1200～1260℃，与需1350℃及以上的烧成温度的普通日用瓷相比，节能可以达到50％。

实施例9：

一种含以上实施例3中合成硅灰石的蛋白瓷：坯料中的原料配方包括(按重量百分比)：所述的合成硅灰石27％、β-Ca₂SiO₄硅酸二钙3％、煅烧高岭土30％、膨润土10％、生高岭土30％。

含以上实施例3中所述合成硅灰石的蛋白瓷的制造方法和所用釉料与实施例4基本相同，所不同的是坯釉一次成瓷烧成温度是：在1150～1200℃下一次成瓷烧成，烧成时间为：4-5小时；得到所需的蛋白瓷。

本实施例所制得的蛋白瓷经测试，抗冲击强度≥4kg/cm²，热稳定性高：产品由200℃至20℃冷水中急冷急热不裂(合格)，从1000℃炉中取出放置常温水泥地板上不炸；透光度40％，白度85度，其白度与煮熟的蛋白一样白。由于本发明的蛋白瓷烧成温度为1150～1200℃，与需1350℃及以上的烧成温度的普通日用瓷相比，节能可以达到50％。

以下几个实施例是含实施例3中合成硅灰石和骨炭原料制作的蛋白瓷，是一种骨质瓷：坯料中的原料配方包括(按重量百分比)：所述的合成硅灰石3～48％、β-Ca₂SiO₄2～5％、骨炭5～20％、高岭土20～30％、蒙脱石5～10％、钾长石5～30％、石英5～15％。具体实施例如下：

实施例10：

一种含以上实施例3中合成硅灰石的蛋白瓷：坯料中的原料配方包括(按重量百分比)：所述的合成硅灰石18％、β-Ca₂SiO₄2％、骨炭20％、高岭土30％、蒙脱石10％、钾长石15％、石英5％。

含以上实施例3中所述合成硅灰石的蛋白瓷的制造方法与实施例4基本相同，所不同的是烧成是二次烧成，即坯体干燥后施釉前，先坯烧：在1240～1260℃下对坯体进行了烧成，烧成时间为：6小时，；然后对素烧后的坯体抛光喷釉，所用釉料是融化熔块釉，其中熔块的配方为：硼酸15％、硼砂1％、方解石10％、煅烧滑石1％、氧化锌8％、石英砂15％、钾长石50％，其熔化温度为1400～1450℃，水淬后得到熔块；所述的融化熔块釉的原料组成按重量百分比为：熔块85％、高岭土15％，将原料球磨细度至过250目筛；喷釉后再进行釉烧，釉烧是在1100℃氧化焰下对产品进行釉烧，时间：4小时，得到所需的蛋白瓷。

本实施例所制得的蛋白瓷为骨质瓷，经测试，抗冲击强度可达4kg/cm²，热稳定性高：产品由180℃至20℃冷水中急冷急热不裂(合格)，从1000℃炉中取出放置常温水泥地板上不炸；透光度35％，白度80度，其白度与煮熟的蛋白一样白。由于本发明的蛋白瓷烧成温度为1240～1260℃，与需1350℃及以上的烧成温度的普通日用瓷相比，节能可以达到40％。

实施例11：

一种含以上实施例3中合成硅灰石的蛋白瓷：坯料中的原料配方包括(按重量百分比)：所述实施例3中的合成硅灰石46％、β-Ca₂SiO₄4％、骨炭5％、高岭土25％、蒙脱石5％、钾长石5％、石英10％。

含以上所述合成硅灰石的蛋白瓷的制造方法和所用釉料与实施例4基本相同，所不同的是：在坯体干燥施釉后坯釉一次成瓷烧成，烧成温度是：1120～1180℃，氧化焰下对坯体进行烧成，烧成时间为：4小时；得到所需的蛋白瓷。

本实施例所制得的蛋白瓷为骨质瓷，经测试，抗冲击强度≥4kg/cm²，热稳定性高：产品由180℃至20℃冷水中急冷急热不裂(合格)，从1000℃炉中取出放置常温水泥地板上不炸；透光度50％，白度90度，其白度与煮熟的蛋白一样白。由于本发明的蛋白瓷烧成温度为1120～1180℃，与需1350℃及以上的烧成温度的普通日用瓷相比，节能可以达到60％以上。

实施例12：

一种含以上实施例3中合成硅灰石的蛋白瓷：坯料中的原料配方包括(按重量百分比)：所述的合成硅灰石8％、β-Ca₂SiO₄5％、骨炭8％、高岭土22％、蒙脱石5％、钾长石10％、α-Al₂O₃22％、石英20％。

含以上所述合成硅灰石的蛋白瓷的制造方法和所用釉料与实施例4基本相同，所不同的是：在坯体干燥施釉后一次性成瓷烧成温度为1180℃。

本实施例所制得的蛋白瓷为骨质瓷，经测试，抗冲击强度≥5.5kg/cm²，热稳定性高：产品由200℃至20℃冷水中急冷急热不裂(合格)，从1000℃炉中取出放置常温水泥地板上不炸；透光度45％，白度80度，其白度与煮熟的蛋白一样白。由于本发明的蛋白瓷烧成温度为1180℃，与需1350℃及以上的烧成温度的普通日用瓷相比，节能可以达到60％以上。

以下2个实施例是含实施例3中合成硅灰石和具有较高β-Ca₂SiO₄矿物料制作的蛋白瓷。

实施例13：

一种含以上实施例3中合成硅灰石的蛋白瓷：坯料中的原料配方包括(按重量百分比)：所述的合成硅灰石3％、β-Ca₂SiO₄40％、长石10％、α-Al₂O₃10％、高岭土37％。

含以上所述合成硅灰石的蛋白瓷的制造方法和所用釉料与实施例4基本相同，所不同的是：在坯体干燥施釉后一次性成瓷烧成温度为1200～1250℃，弱还原焰下烧成时间为：4小时；得到所需的蛋白瓷。

本实施例所制得的蛋白瓷为羊脂玉色，有非常强的玉润感，是一种宝石瓷，经测试，抗冲击强度≥6kg/cm²，热稳定性高：产品由220℃至20℃冷水中急冷急热不裂(合格)，从1000℃炉中取出放置常温水泥地板上不炸；透光度45％，白度85度，其白度与煮熟的蛋白一样白。由于本发明的蛋白瓷烧成温度为1200～1250℃，与需1350℃及以上的烧成温度的普通日用瓷相比，节能可以达到40％。

实施例14：

一种含以上实施例3中合成硅灰石的蛋白瓷：坯料中的原料配方包括(按重量百分比)：所述的合成硅灰石3％、β-Ca₂SiO₄30％、长石15％、α-Al₂O₃15％、高岭土37％。

含以上所述合成硅灰石的蛋白瓷的制造方法和所用釉料与实施例4基本相同，所不同的是：在坯体干燥施釉后一次性成瓷烧成温度为：1180～1220℃，弱还原焰下烧成时间为：4小时；得到所需的蛋白瓷。

本实施例所制得的蛋白瓷为羊脂玉色，有非常强的玉润感，是一种宝石瓷，经测试，抗冲击强度≥6kg/cm²，热稳定性高：产品由180～200℃至20℃冷水中急冷急热不裂(合格)，从1000℃炉中取出放置常温水泥地板上不炸；透光度45％，白度85度，其白度与煮熟的蛋白一样白。由于本发明的蛋白瓷烧成温度为1180～1220℃，与需1350℃及以上的烧成温度的普通日用瓷相比，节能可以达到45％以上。

以上所有一次性成瓷烧成的实施例都可以按二次烧成工艺制瓷，即坯体干燥后施釉前，先进行成瓷素烧，然后对素烧后的坯体抛光、喷釉，所用釉料都可以与实施例4相同，再进行釉烧，在1050℃氧化焰下进行釉烧，可制造出高档日用瓷。

表1

Claims

1.一种合成硅灰石，其特征在于根据硅灰石分子式CaO·SiO₂中的CaO与SiO₂的理论重量比，使合成原料中SiO₂的量过量5～30％，在烧成温度下烧结得到合成硅灰石为含过量石英的硅灰石即CaO·SiO₂+SiO₂，烧成后过量的石英成为游离石英，合成原料中还包括矿化剂0.5～5％，所述的矿化剂为硼酸锌2ZnO·3B₂O₃·3.5H₂O，烧成温度1200～1260℃，烧成时间：3～5小时，冷却得到所需的含过量石英的合成硅灰石。

2.根据权利要求1所述的合成硅灰石，其特征在于所述含过量石英的硅灰石CaO·SiO₂+SiO₂为合成原料包括石英35～55％，石灰石或方解石40～60％，矿化剂2ZnO·3B₂O₃·3.5H₂O 0.5～5％，合成原料中SiO₂的量过量5～30％，在烧成温度1200-1260℃下烧结所得。

3.根据权利要求2所述的合成硅灰石，其特征在于烧成后该合成硅灰石的化学成分的重量百分比为：SiO₂ 53～67％、CaO 27～46％、ZnO 0.30～2.69％、B₂O₃ 0.37～3.38％。

4.一种权利要求1～3之一所述的合成硅灰石的制造方法：

按重量百分比将原料石英35～55％，石灰石或方解石40～60％，矿化剂0.5～5％，另外还加入膨润剂0.2-0.3％混合均匀，其中石英和石灰石的用量根据硅灰石分子式CaO·SiO₂中的CaO与SiO₂的理论重量比，使合成原料中SiO₂的量过量5～30％，之后放入球磨机中球磨成细度为250～350目的料浆，然后过筛吸铁，压滤，脱水成榨饼，再进行煅烧，烧成温度1200～1260℃，烧成时间：3～5小时，冷却得到含过量石英5～30％合成硅灰石。

5.根据权利要求4所述的合成硅灰石的制造方法，其特征在于所述的膨润剂为黄原胶，原料混合料在球磨机中球磨的细度为过250目筛，所述进行煅烧是在氧化焰下烧成。

6.一种蛋白瓷，其特征在于该瓷坯料原料配比中，含权利要求1～3之一所述合成硅灰石即含过量石英的硅灰石的量为3～65％。

7.根据权利要求6所述的蛋白瓷，其特征在于坯料的原料配比中还含β-Ca₂SiO₄ 2-40％，所述的β-Ca₂SiO₄是按由下面所述原料合成：

首先，根据硅灰石分子式CaO·SiO₂中的CaO与SiO₂的理论重量比，确定合成原料中石灰石或方解石和石英的用量，将这两种原料混合均匀后，在1320～1360℃烧成温度下烧成，得到合成的CaSiO₃，即硅灰石；

再将合成的CaSiO₃加CaSiO₃的摩尔数的0.5～1.5％的矿化剂B₂O₃一起磨成粉末，在1280～1320℃下烧成所得到稳定的β-Ca₂SiO₄即β-2CaO·SiO₂。

8.根据权利要求6或7所述的蛋白瓷，其特征在于该瓷化学成分中按重量百分比包括：SiO₂ 35～70％、Al₂O₃ 18～58％、CaO 2～20％、K₂O+Na₂O 0.5～4.5％、ZrO₂ 0～5％、ZnO0.015～1.88％、B₂O₃ 0.019～2.37％。

9.根据权利要求7所述的蛋白瓷，其特征在于坯料的原料配比中按重量百分比包括：权利要求1～3之一所述的合成硅灰石3～65％、β-Ca₂SiO₄ 2-40％、粘土25～40％、长石0～30％、工业氧化铝粉即α-Al₂O₃ 0～50％、石英0～40％、氧化锆粉0～2％、骨炭0～20％。

10.根据权利要求9所述的蛋白瓷，其特征在于粘土采用高岭土、蒙脱石，其中高岭土占原料配方中总量的20～40％、蒙脱石占原料配方中总量的0～10％。

11.一种蛋白瓷的制造方法，包括：

按权利要求4～5之一所述的方法制造合成硅灰石：其合成原料配比包括石英35～55％，石灰石或方解石40～60％，矿化剂0.5～5％，其中石英和石灰石或方解石的用量根据硅灰石分子式CaO·SiO₂中的CaO与SiO₂的理论重量比，使合成原料中SiO₂的量过量5～30％；

按蛋白瓷化学成分中以重量百分比计包括：SiO₂ 35～70％、Al₂O₃ 18～58％、CaO 2～20％、K₂O+Na₂O 0.5～4.5％、ZrO₂ 0～5％、ZnO 0.015～1.88％、B₂O₃ 0.019～2.37％的要求，确定原料配比，坯料中，含以上所述合成硅灰石，其量为3～65％，还含β-Ca₂SiO₄ 2-40％；外加黄原胶0～1％；

施釉：对干燥后的坯体施釉；

烧成：在1150～1260℃下成瓷一次性烧成，时间：3～5小时，得到高级蛋白瓷；

12.根据权利要求11所述的蛋白瓷的制造方法，其特征在于所述的β-Ca₂SiO₄是按下述合成方法所制得：

合成原料根据硅灰石分子式CaO.SiO₂中的CaO与SiO₂的理论重量比，确定合成原料中石灰石或方解石和石英的用量，按重量比配方球磨细度过250目，然后煅烧，在1000℃前以2～4℃/分速度升温，当超过1000℃后，升温速度9～11℃/分，到1320-1360℃烧成温度下烧成，保温1.5～2.5小时，这样合成了占90％以上的CaSiO₃；

再将CaSiO₃粉末加CaSiO₃的摩尔数的0.5～1.5％矿化剂B₂O₃干磨3～5小时过120目筛，然后以6～8℃/分的升温速度加温至1280～1320℃下烧成，保温0.5～1.5小时合成为稳定的β-Ca₂SiO₄。

13.根据权利要求11所述的蛋白瓷的制造方法，其特征在于制造合成硅灰石的合成原料配比中还包括膨润剂0.2～0.3％。

14.根据权利要求11-13之一所述的蛋白瓷的制造方法，其特征在于按确定的蛋白瓷化学成分确定坯料中的原料配方按重量百分比包括：所述的合成硅灰石3～65％、β-Ca₂SiO₄ 2～40％、粘土25～40％、长石0～30％、工业氧化铝粉即α-Al₂O₃ 0～50％、石英5～40％、氧化锆粉0～2％、骨炭0～20％，所述粘土25～40％是膨润土占10％，其余为高岭土。

15.根据权利要求11所述的蛋白瓷的制造方法，其特征在于对坯体施釉所用的釉料是融化熔块釉，所述的融化熔块釉的原料包括熔块和高岭土，其中熔块的原料组成按重量百分比包括：硼酸5～15％、硼砂1～5％、方解石10～20％、煅烧滑石1～5％、氧化锌8～15％、石英砂15～25％、钾长石35～55％，其熔化温度为1400～1450℃，水淬后得到熔块；所述的融化熔块釉的原料组成按重量百分比包括：熔块85～90％、高岭土10～15％。