CN104692808A - 一种降低陶瓷烧成温度的添加剂及方法 - Google Patents

一种降低陶瓷烧成温度的添加剂及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种降低陶瓷烧成温度的添加剂及方法,添加剂的组成为SiO2、B2O3、ZnO、Bi2O3和Li2O。本发明的陶瓷坯料添加剂,使坯体不需经过普通陶瓷烧成所需的高温即能产生大量液相,在液相表面张力作用下,坯料中的组分便产生粘滞流动,从而实现其致密化过程,可以有效降低陶瓷的烧成温度约100~200℃,大大降低了陶瓷烧成时的能耗,有助于减少环境污染,降低生产成本。本发明的陶瓷坯料添加剂,使用方便,直接添加在陶瓷坯釉中,不需要对原有的坯料配方进行调整,也不需要改变陶瓷的生产工艺流程,烧成得到的陶瓷符合国家标准要求。

Description

一种降低陶瓷烧成温度的添加剂及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种陶瓷生产用添加剂及基于该添加剂的陶瓷烧成工艺。
背景技术
[0002] 在建筑陶瓷工业生产过程中,烧成是一个关键环节,对产品至关重要。但是普通陶 瓷的烧成温度高达1200~1400°C,且烧成周期长,单位产品耗能约为4.lX104kJ/kg,在我 国能源的消耗中占了很大的比例,属于高能耗、高污染和资源消耗型行业。并且在陶瓷生产 中,烧成的能耗费用占生产成本的比例也是相当大的,国外占到了 25%左右,而国内则占到 了 40%以上。因此,降低烧成能耗是节能环保、降低生产成本、提高经济效益的重要技术手 段。
[0003] 当其他条件相同时,根据热平衡原理,烧成温度降低100°C,则单位产品的燃耗可 降低10%以上,因此在陶瓷生产中使用低温烧成技术,能够有效节约能源,降低生产成本, 具有不可估量的经济价值和环保价值。
[0004]目前降低陶瓷烧成温度的措施,主要是在配方中适当增加溶剂和矿化剂的含量, 以促进陶瓷坯体的低温烧成。湖南省陶瓷研究所根据湖南瓷区高级细瓷烧成温度过高的状 况,通过在坯体配方中引入滑石、釉料等增加钾钠溶剂含量,同时调整釉料配方,使产品烧 成温度降低70~80°C。唐山建筑陶瓷厂、建材科学研究院和中国科学院地质研究所使用 湖北大冶硅灰石制成坯体,在隧道窑中以1060~1065°C的较低温度实现了釉面砖的烧成。 江西建材研究设计院以锂云母质瓷石为主要原料,配以高岭土、石英和少量硅灰石,研制成 功了在1150~1180°C下烧成的低温瓷。这些研究通过添加溶剂和矿化剂都不同程度地降 低了陶瓷的烧成温度,但是所用添加剂只适用于特定原料,且均需要对原有的陶瓷坯釉配 方进行调整,限制了低温烧成技术的规模化应用。
[0005] 在降低陶瓷烧成温度的同时,一般也会导致陶瓷性能的下降,使用不当的陶瓷添 加剂虽然有可能降低烧成温度,但是同时也会导致陶瓷性能的急剧下降,这使得降低陶瓷 烧成温度添加剂的开发面临更大的难度。
[0006] 开发一种可有效降低各种陶瓷坯料烧成温度,但同时对其性能影响不大的添加剂 具有非常重要的意义。
发明内容
[0007] 本发明的目的在于提供一种降低陶瓷烧结温度的添加剂、低温陶瓷坯料、色坯料 和釉料及陶瓷的低温快烧方法。
[0008] 本发明所采取的技术方案是: 一种降低陶瓷烧成温度的添加剂,其质量组成为:Si02:B203:Zn0:Bi203:Li20= (0. 5~ 1.5): (1.5~6.0): (2.0~8.0): (0~0.5): (0~2.0);优选的,其质量组成为: Si02:B203:Zn0:Bi203:Li20 = (0• 5 ~1. 5) : (1. 5 ~6. 0) : (2. 0 ~8. 0) :(0• 1 ~0• 5): (0• 5 ~2. 0)。
[0009] -种低温烧成的陶瓷坯料或色坯料,坯料或色坯料中添加有上述的添加剂,其添 加量为陶瓷坯料或色坯料总质量的2~25%,进一步为4~20%,5~18%,5~15%。
[0010] 一种低温烧成的陶瓷釉料,陶瓷釉料中添加有上述的添加剂,其添加量为陶瓷釉 料总质量的5~10%。
[0011] 一种降低陶瓷烧成温度的添加剂的制备工艺,添加剂的组成如上所述,其制备方 法包括按添加剂的组成称取原料,混合均匀,之后熔制、淬冷、研细得到。
[0012] 优选的,在制备降低陶瓷烧成温度的添加剂时,熔制的温度为850°C~1000°C,保 温时间为30~90min。
[0013] 优选的,在制备降低陶瓷烧成温度的添加剂时,淬冷介质为水。
[0014] 一种陶瓷低温快烧方法,包括如下步骤: 1) 在坯料或色坯料中添加其总重量5~15%的添加剂共同磨粉,备用; 2) 釉料中添加釉料总重量5~10%的添加剂共同磨粉,备用; 3) 压制、干燥、或施釉,一次烧成得到陶瓷; 其中,添加剂为上述的降低陶瓷烧成温度的添加剂。
[0015] 优选的,陶瓷低温快烧时,一次烧成的温度为850~1000 °C,烧成周期30~ 120min;进一步的,一次烧成的温度为900~950°C,烧成周期30~90min。
[0016] 本发明的有益效果是: 本发明的陶瓷添加剂,使坯体不需经过普通陶瓷烧成所需的高温即能产生大量液相, 在液相表面张力作用下,坯料中的组分便产生粘滞流动,从而实现其致密化过程,可以有效 降低陶瓷的烧成温度约100~200°c,大大降低了陶瓷烧成时的能耗,有助于减少环境污 染,降低生产成本。
[0017] 本发明的陶瓷添加剂,使用方便,直接添加在陶瓷坯釉中,不需要对原有的配方进 行调整,也不需要改变陶瓷的生产工艺流程,烧成得到的陶瓷符合国家标准要求。
具体实施方式
[0018] 一种降低陶瓷烧成温度的添加剂,其质量组成为:Si02:B203:Zn0:Bi203:Li20= (0• 5 ~1.5): (1.5 ~6.0): (2.0 ~8.0): (0 ~0.5): (0 ~2.0);优选的,其质量组 成为:Si02:B203:Zn0:Bi203:Li20 = (0• 5 ~1. 5) : (1. 5 ~6. 0) : (2. 0 ~8. 0) :(0• 1 ~ 0• 5) : (0• 5 ~2. 0)。
[0019] 一种低温烧成的陶瓷坯料或色坯料,坯料或色坯料中添加有上述的添加剂,其添 加量为陶瓷坯料或色坯料总质量的2~25%,进一步为4~20%,5~18%,5~15%。添加剂 的添加量可以根据实际状况进行相应的调节。
[0020] 一种低温烧成的陶瓷釉料,陶瓷釉料中添加有上述的添加剂,其添加量为陶瓷釉 料总质量的5~10%。添加剂的添加量可以根据实际状况进行相应的调节。
[0021] 一种降低陶瓷烧成温度的添加剂的制备工艺,添加剂的组成如上所述,其制备方 法包括按添加剂的组成称取原料,混合均匀,之后熔制、淬冷、研细得到。
[0022] 优选的,在制备降低陶瓷烧成温度的添加剂时,熔制的温度为850°C~1000°C,保 温时间为30~90min。
[0023] 优选的,在制备降低陶瓷烧成温度的添加剂时,淬冷介质为水。
[0024] -种陶瓷低温快烧方法,包括如下步骤: 1) 坯料或色坯料中添加其总重量5~15%的添加剂共同磨粉,备用; 2) 釉料中添加釉料总重量5~10%的添加剂共同磨粉,备用; 3)压制、干燥、或施釉,一次烧成得到陶瓷; 其中,添加剂为上述的降低陶瓷烧成温度的添加剂。
[0025] 优选的,陶瓷低温快烧时,一次烧成的温度为850~1000 °C,烧成周期30~ 120min;进一步的,一次烧成的温度为900~950°C,烧成周期30~90min。
[0026] 制备添加剂时使用的原料包括但不限于5102、驶03、211〇、81203、1^20)3等。为保证 得到的添加剂具有更佳的效果,优选那些杂质含量比较少的原料。
[0027] 下面结合实施例,进一步说明本发明的技术方案。
[0028] 以下实施例中,各坯体坯料的组成如下:
Figure CN104692808AD00051
实施例1 按照质量比Si02:H3B03:Zn0=l: 3: 6称量原料,并混合均匀,在1000°C下保温40分钟 进行熔制,然后在水中淬冷,研细,备用。
[0029] 陶瓷砖的制备:往坯料中添加重量总量20%的添加剂,共同磨粉后,按常规工艺进 行压制、干燥,最后一次烧成;烧成温度l〇〇〇°C,烧成周期30min。
[0030] 实施例2 按照质量比Si02:H3B03:Zn0:Li2C03=l: 3: 5: 1称量原料,并混合均匀,在950°C下保 温35分钟进行熔制,然后在水中淬冷,研细,备用。
[0031] 陶瓷砖的制备:往色坯料中添加重量总量15%的添加剂,共同磨粉后,按常规工艺 进行压制、干燥,最后一次烧成;烧成温度850°C,烧成周期80min。
[0032] 实施例3 按照质量比Si02:H3B03:Zn0:Li2C03=l: 3: 6: 0. 5称量原料,并混合均匀,在900°C保 温30分钟进行熔制,然后在水中淬冷,研细,备用。
[0033] 陶瓷砖的制备:往坯料中添加重量总量10%的添加剂,共同磨粉后,按常规工艺进 行压制、干燥,最后一次烧成;烧成温度900°C,烧成周期60min。
[0034] 实施例4 按照质量比Si02:H3B03:Zn0:Li2C03=l: 4: 4: 1称量原料,并混合均匀,在950°C保温 38分钟进行熔制,然后在水中淬冷,研细,备用。
[0035] 陶瓷砖的制备:往坯料中添加重量总量25%的添加剂共同磨粉,往色釉料中添加 重量总量15%的添加剂共同磨粉,按常规工艺进行压制、干燥和施釉,最后一次烧成;烧成 温度850°C,烧成周期90min。
[0036] 本实施例使用的色釉料组成如下:
Figure CN104692808AD00061
实施例5 按照质量比Si02:H3B03:Zn0:Bi203:Li2C03=l: 3.7: 4: 0.3: 1 称量原料,并混合均 匀,在850°C下保温40分钟进行熔制,然后在水中淬冷,研细,备用。
[0037] 陶瓷砖的制备:往坯料中添加重量总量5%的添加剂共同磨粉后,往色釉料中添加 重量总量5%的添加剂共同磨粉,按常规工艺进行压制、干燥和施釉,最后一次烧成;烧成温 度970°C,烧成周期50min。
[0038] 本实施例使用的色釉料组成如下:
Figure CN104692808AD00062
对比例1~5的坯料及色釉料组成,烧成工艺分别同实施例1~5,不同之处在于陶瓷 砖的制备过程中,未在坯料及色釉料中添加添加剂,烧成温度及烧成周期分别如下:
Figure CN104692808AD00063
[0039] 分别取实施例1~5与对比例1~5的陶瓷砖进行性能检测,并计算其烧成能耗, 结果如下:
Figure CN104692808AD00071
其中,以未添加添加剂时的能耗为1,如将对比例1的能耗计为100%,计算实施例1的 能耗降低率。
[0040] 从表中的数据可知,多种不同的坯料中添加了添加剂之后,可以显著降低瓷砖烧 成时的温度,降温幅度达100~200°c,进而有效减少陶瓷烧成时的能耗,同时制得的陶瓷 砖的性能未有明显下降,均符合国标GB/T4100-2006《陶瓷砖》。说明本发明的降低陶瓷烧 成温度的添加剂适用于多种坯料,均具有较好的降低烧成温度的效果,是一种优异的陶瓷 添加剂。

Claims (10)

1•一种降低陶瓷烧成温度的添加剂,其质量组成为:Si02:B203:Zn0:Bi203:Li20=(0. 5~ 1.5): (1.5 ~6.0): (2.O~8.0): (0 ~0.5): (0 ~2.0)。
2. 根据权利要求1所述的添加剂,其特征在于:其质量组成为:SiO2:B203:Zn0:Bi203: Li2O= (0.5 ~I. 5): (I. 5 ~6.0): (2.0 ~8. 0):(0•I~0.5): (0.5 ~2.0)。
3. -种低温烧成的陶瓷坯料或色坯料,其特征在于:所述陶瓷坯料或色坯料中添加有 权利要求1或2所述的添加剂,其添加量为陶瓷坯料或色坯料总质量的2~25%。
4. 一种降低陶瓷烧成温度的添加剂的制备工艺,其特征在于:所述降低陶瓷烧成温度 的添加剂的组成如权利要求1或2所述,其制备方法包括按添加剂的组成称取原料,混合均 匀,之后熔制、淬冷、研细得到。
5. 根据权利要求4所述的制备工艺,其特征在于:熔制的温度为850°C~1000°C,保温 时间为30~90min。
6. 根据权利要求4或5所述的制备工艺,其特征在于:淬冷介质为水。
7. -种陶瓷低温快烧方法,包括如下步骤: 在坯料或色坯料中添加其总重量5~15%的添加剂共同磨粉,备用; 釉料中添加釉料总重量5~10%的添加剂共同磨粉,备用; 压制、干燥、或施釉,一次烧成得到陶瓷; 其中,添加剂为权利要求1或2所述的降低陶瓷烧成温度的添加剂。
8. 根据权利要求7所述的陶瓷低温快烧方法,其特征在于:一次烧成的温度为850~ 1000°C,烧成周期 30 ~120min。
9. 根据权利要求8所述的陶瓷低温快烧方法,其特征在于:一次烧成的温度为900~ 950°C,烧成周期30~90min。
10. -种低温烧成的陶瓷釉料,其特征在于:所述陶瓷釉料中添加有权利要求1或2所 述的添加剂,其添加量为陶瓷釉料总质量的5~10%。
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