CN106810228B - 半透明陶瓷及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种半透明陶瓷及其制备方法，按重量份计，半透明陶瓷的原料包括：废玉石料，22～100份；废玻璃，0～40份；烧滑石，0～2份；长石，0～30份；高岭土，0～6份；羧甲基纤维素钠，0.2～0.8份；甘油，0～0.7份；该制备方法是将所需原料经处理混合均匀后制成泥料；将泥料反复揉捏到充分混合均匀后，用湿布包好放置待用，根据需要制成不同形状的坯体，将坯体充分干燥然后再分别在1130℃、1160℃或1200℃的温度下二次烧成。本发明以废弃的玉石料为主要原料，用废玻璃来提高坯体中玻璃相的含量，进而提高坯体的半透明度，技术方案制备工艺简单，易操作，原料成本较低，实用性强，能实现工业化应用。

Description

半透明陶瓷及其制备方法
技术领域
本发明属于陶瓷加工领域，特别涉及一种利用废弃玉石料制备的半透明陶瓷及其制备方法。
背景技术
透明陶瓷起源于20世纪50年代，经过几十年的研究发展，从烧结致密化到控制晶粒的生长，从不同的晶系和掺杂选择等方面来控制具有各种功能的透明陶瓷。
陶瓷透光性是一个综合性指标，透过光的强度为I＝I0(1-m)2e-(a+S)x，其中m反射系数、a吸收系数、S散射系数，I/I0便是透过率。光线照射到瓷胎上，有部分光能量被表面反射，部分光能量被瓷胎吸收和散射，剩下光能量则透射过瓷胎。以镜面透射为主的瓷胎呈透明性，以漫透射为主的瓷胎呈半透明度。瓷胎半透明度用透明度来表示。胎体着色氧化物的种类与数量，瓷胎相组成，玻璃相的含量和化学组成，晶体大小，瓷胎厚度以及投射光波长等因素决定了瓷胎的半透明度。增加玻璃相、减少气孔、调整玻璃相折射率、减少着色氧化物和厚度可以有效提高瓷胎的透明性。
玉石，硬度较大为6-6.5。多年过渡开采玉石后，留下大量伴生的废弃玉石料，多数被废弃堆砌，不但严重占用土地资源，还造成粉尘污染，没有得到有效利用也造成了二次浪费。该废弃玉石料呈坚硬块状，有明显的解理面，其化学成分主要是氧化硅，含量达到87份左右，氧化铝6份左右，烧失量较小。氧化硅在高温时可以溶解于熔剂性成分中增加玻璃相含量，而氧化铝在高温时可以与坯体中的其它成分共同生成莫来石晶体，增加坯体的力学性能，但是晶体相是除玻璃相之外的第二相成分，故氧化硅含量多而氧化铝含量少的原料相对其它原料更适合作为制作半透明陶瓷的原料。
因此，需要提供一种针对上述现有技术中不足之处的改进技术方案。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术中大量废弃玉石料被废弃堆砌，严重占用土地资源，还造成粉尘污染，没有得到有效利用也造成了二次浪费等方面的问题，提出一种利用废弃玉石料制备的半透明陶瓷及其制备方法。该技术方案有效利用了大量的废弃玉石料，解决了其污染堆砌的问题，并制备出现今需求量较大的半透明陶瓷；该技术方案制备工艺新颖、成本较低，易操作，具有显著的经济性和环境性。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种半透明陶瓷，按重量份计，所述半透明陶瓷的原料包括以下组份：废玉石料，22～100份(例如：25份、30份、35份、40份、50份、65份、70份、80份、90份、95份)；废玻璃，0～40份(例如：2份、8份、15份、20份、30份、35份)；烧滑石，0～2份(例如：0.5份、1份、1.5份)；长石，0～30份(例如：2份、5份、10份、15份、20份、25份、29份)；高岭土，0～6份(例如：1份、2份、3份、4份、5份)；羧甲基纤维素钠，0.2～0.8份(例如：0.3份、0.5份、0.6份)；甘油，0～0.7份(例如0.2份、0.4份、0.5份、0.6份)。
在如上所述的半透明陶瓷，优选，按重量份计，所述半透明陶瓷的原料包括以下组份：废玉石料，70～90份(例如：72份、75份、80份、82份、85份、89份)；废玻璃，10～20份(例如：12份、13份、15份、18份)；烧滑石，0～2份(例如：1.1份、1.6份)；长石，0～30份(例如：3份、5份、12份、17份、23份、25份、28份)；高岭土，0～6份(例如：1.5份、2.5份、3.2份、4.4份、5.6份)；羧甲基纤维素钠，0.2～0.8份(例如：0.4份、0.6份、0.7份)；甘油，0～0.7份(例如0.3份、0.4份、0.5份、0.6份)。
在如上所述的半透明陶瓷，优选，所述废玉石料为废南阳玉料。
在如上所述的半透明陶瓷，优选，所述废南阳玉料包括按重量百分比计的下述组份：Al2O3，5.66％；SiO2，86.43％；Fe2O3，0.14％；CaO，1.55％；Na2O，0.43％；TiO2，0.06％；MgO，0.52％；K2O，4.92％；烧失量，0.28％。
一种制备所述的半透明陶瓷的方法，包括如下步骤：
1)将所需原料中的废玉石料、废玻璃、烧滑石、长石和高岭土分别进行破碎、拣选、粉磨，过100目筛，烘干，再按照所需配比称取各原料后混合，搅拌均匀后得原料粉；
2)按所需配比称取羧甲基纤维素钠，加水快速搅拌，将羧甲基纤维素钠完全溶解于水中后再加入到步骤1)中混合均匀的原料粉中，用快速研磨机加水湿磨；再加入甘油，混合均匀，得混合料；
3)将步骤2)得到的混合料分别过120目、160目、200目筛，用除铁器除铁后，再用模具脱出水分，保湿陈腐，再用小型真空练泥机练泥制成泥料；
4)取步骤3)得到的泥料反复揉捏到充分混合均匀后，用湿布包好放置待用，保证泥料能充分均化；
5)待步骤4)中的泥料充分均化后，根据需要制成不同形状的坯体，将坯体充分干燥然后再分别在1130℃、1160℃或1200℃的温度下二次烧成。
在如上所述的方法，在所述步骤2)中，所述加水湿磨的时间为30-60min。
在如上所述的方法，在所述步骤3)中，所述除铁器为1T型除铁器。
在如上所述的方法，在所述步骤3)中，采用石膏模具将经除铁器除铁后的原料脱水至水分含量占总混合料质量的20-25％，保湿陈腐3-5天。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下优异效果：
1、本发明以废弃的玉石料为主要原料，用废玻璃来提高坯体中玻璃相的含量，进而提高坯体的半透明度。
2、本发明的制备方法能提高陶瓷半透光性，从而提高陶瓷的光学性质和观赏性。
3、本发明的技术方案，制备工艺简单，易操作，原料成本较低，实用性强，能实现工业化应用。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种半透明陶瓷的制备方法包括如下步骤：
1)将所需原料中的废玉石料、废玻璃、烧滑石、长石和高岭土分别进行破碎、拣选、粉磨，过100目筛，烘干，再按照所需配比称取各原料后混合，搅拌均匀后得原料粉；
2)按所需配比称取羧甲基纤维素钠，加水快速搅拌，将羧甲基纤维素钠完全溶解于水中后再加入到步骤1)中混合均匀的原料粉中，用快速研磨机加水湿磨30min；再加入甘油，混合均匀，得混合料；
3)将步骤2)中的混合料分别过120目、160目、200目筛，用1T型除铁器除铁后，再用石膏模具将经除铁器除铁后的原料脱水至水分含量为24％，保湿陈腐3天，得泥料；
4)取步骤3)中的泥料，用小型真空练泥机练泥制成泥条，使充分致密排气充分混合均匀并具有良好的塑性，用湿布包好放置待用；
5)用步骤4)中的泥条，可根据需要制成泥块，做成不同尺寸的坯体，将坯体充分干燥然后再二次烧成，保证烧熟。
实施例2
1)将所需原料中的废玉石料、废玻璃、烧滑石、长石和高岭土分别进行破碎、拣选、粉磨，过100目筛，烘干，再按照所需配比称取各原料后混合，搅拌均匀后得原料粉；
2)按所需配比称取羧甲基纤维素钠，加水快速搅拌，将羧甲基纤维素钠完全溶解于水中后再加入到步骤1)中混合均匀的原料粉中，用快速研磨机加水湿磨40min；再加入甘油，混合均匀，得混合料；
3)将步骤2)中的混合料分别过120目、160目、200目筛，用1T型除铁器除铁后，再用石膏模具将经除铁器除铁后的原料脱水至水分含量为20％，保湿陈腐4天，得泥料；
4)取步骤3)中的泥料，用小型真空练泥机练泥制成泥条，使充分致密排气充分混合均匀并具有良好的塑性，用湿布包好放置待用；
5)用步骤4)中的泥条，可根据需要制成泥块，做成不同尺寸的坯体，将坯体充分干燥然后再二次烧成，保证烧熟。
实施例3
1)将所需原料中的废玉石料、废玻璃、烧滑石、长石和高岭土分别进行破碎、拣选、粉磨，过100目筛，烘干，再按照所需配比称取各原料后混合，搅拌均匀后得原料粉；
2)按所需配比称取羧甲基纤维素钠，加水快速搅拌，将羧甲基纤维素钠完全溶解于水中后再加入到步骤1)中混合均匀的原料粉中，用快速研磨机加水湿磨60min；再加入甘油，混合均匀，得混合料；
3)将步骤2)中的混合料分别过120目、160目、200目筛，用1T型除铁器除铁后，再用石膏模具将经除铁器除铁后的原料脱水至水分含量为25％，保湿陈腐5天，得泥料；
4)取步骤3)中的泥料，用小型真空练泥机练泥制成泥条，使充分致密排气充分混合均匀并具有良好的塑性，用湿布包好放置待用；
5)用步骤4)中的泥条，可根据需要制成泥块，做成不同尺寸的坯体，将坯体充分干燥然后再二次烧成，保证烧熟。
实施例4
1)将所需原料中的废玉石料、废玻璃、烧滑石、长石和高岭土分别进行破碎、拣选、粉磨，过100目筛，烘干，再按照所需配比称取各原料后混合，搅拌均匀后得原料粉；
2)按所需配比称取羧甲基纤维素钠，加水快速搅拌，将羧甲基纤维素钠完全溶解于水中后再加入到步骤1)中混合均匀的原料粉中，用快速研磨机加水湿磨35min；再加入甘油，混合均匀，得混合料；
3)将步骤2)中的混合料分别过120目、160目、200目筛，用1T型除铁器除铁后，再用石膏模具将经除铁器除铁后的原料脱水至水分含量为20％，保湿陈腐3.5天，得泥料；
4)取步骤3)中的泥料，用小型真空练泥机练泥制成泥条，使充分致密排气充分混合均匀并具有良好的塑性，用湿布包好放置待用；
5)用步骤4)中的泥条，可根据需要制成泥块，做成不同尺寸的坯体，将坯体充分干燥然后再二次烧成，保证烧熟。
实施例5
1)将所需原料中的废玉石料、废玻璃、烧滑石、长石和高岭土分别进行破碎、拣选、粉磨，过100目筛，烘干，再按照所需配比称取各原料后混合，搅拌均匀后得原料粉；
2)按所需配比称取羧甲基纤维素钠，加水快速搅拌，将羧甲基纤维素钠完全溶解于水中后再加入到步骤1)中混合均匀的原料粉中，用快速研磨机加水湿磨55min；再加入甘油，混合均匀，得混合料；
3)将步骤2)中的混合料分别过120目、160目、200目筛，用1T型除铁器除铁后，再用石膏模具将经除铁器除铁后的原料脱水至水分含量为22％，保湿陈腐4天，得泥料；
4)取步骤3)中的泥料，用小型真空练泥机练泥制成泥条，使充分致密排气充分混合均匀并具有良好的塑性，用湿布包好放置待用；
5)用步骤4)中的泥条，可根据需要制成泥块，做成不同尺寸的坯体，将坯体充分干燥然后再二次烧成，保证烧熟。
实施例6
1)将所需原料中的废玉石料、废玻璃、烧滑石、长石和高岭土分别进行破碎、拣选、粉磨，过100目筛，烘干，再按照所需配比称取各原料后混合，搅拌均匀后得原料粉；
2)按所需配比称取羧甲基纤维素钠，加水快速搅拌，将羧甲基纤维素钠完全溶解于水中后再加入到步骤1)中混合均匀的原料粉中，用快速研磨机加水湿磨45min；再加入甘油，混合均匀，得混合料；
3)将步骤2)中的混合料分别过120目、160目、200目筛，用1T型除铁器除铁后，再用石膏模具将经除铁器除铁后的原料脱水至水分含量为21％，保湿陈腐4天，得泥料；
4)取步骤3)中的泥料，用小型真空练泥机练泥制成泥条，使充分致密排气充分混合均匀并具有良好的塑性，用湿布包好放置待用；
5)用步骤4)中的泥条，可根据需要制成泥块，做成不同尺寸的坯体，将坯体充分干燥然后再二次烧成，保证烧熟。
实施例7
1)将所需原料中的废玉石料、废玻璃、烧滑石、长石和高岭土分别进行破碎、拣选、粉磨，过100目筛，烘干，再按照所需配比称取各原料后混合，搅拌均匀后得原料粉；
2)按所需配比称取羧甲基纤维素钠，加水快速搅拌，将羧甲基纤维素钠完全溶解于水中后再加入到步骤1)中混合均匀的原料粉中，用快速研磨机加水湿磨40min；再加入甘油，混合均匀，得混合料；
3)将步骤2)中的混合料分别过120目、160目、200目筛，用1T型除铁器除铁后，再用石膏模具将经除铁器除铁后的原料脱水至水分含量为23％，保湿陈腐3天，得泥料；
4)取步骤3)中的泥料，用小型真空练泥机练泥制成泥条，使充分致密排气充分混合均匀并具有良好的塑性，用湿布包好放置待用；
5)用步骤4)中的泥条，可根据需要制成泥块，做成不同尺寸的坯体，将坯体充分干燥然后再二次烧成，保证烧熟。
实施例8
1)将所需原料中的废玉石料、废玻璃、烧滑石、长石和高岭土分别进行破碎、拣选、粉磨，过100目筛，烘干，再按照所需配比称取各原料后混合，搅拌均匀后得原料粉；
2)按所需配比称取羧甲基纤维素钠，加水快速搅拌，将羧甲基纤维素钠完全溶解于水中后再加入到步骤1)中混合均匀的原料粉中，用快速研磨机加水湿磨45min；再加入甘油，混合均匀，得混合料；
3)将步骤2)中的混合料分别过120目、160目、200目筛，用1T型除铁器除铁后，再用石膏模具将经除铁器除铁后的原料脱水至水分含量为23％，保湿陈腐5天，得泥料；
4)取步骤3)中的泥料，用小型真空练泥机练泥制成泥条，使充分致密排气充分混合均匀并具有良好的塑性，用湿布包好放置待用；
5)用步骤4)中的泥条，可根据需要制成泥块，做成不同尺寸的坯体，将坯体充分干燥然后再二次烧成，保证烧熟。
实施例9
1)将所需原料中的废玉石料、废玻璃、烧滑石、长石和高岭土分别进行破碎、拣选、粉磨，过100目筛，烘干，再按照所需配比称取各原料后混合，搅拌均匀后得原料粉；
2)按所需配比称取羧甲基纤维素钠，加水快速搅拌，将羧甲基纤维素钠完全溶解于水中后再加入到步骤1)中混合均匀的原料粉中，用快速研磨机加水湿磨40min；再加入甘油，混合均匀，得混合料；
3)将步骤2)中的混合料分别过120目、160目、200目筛，用1T型除铁器除铁后，再用石膏模具将经除铁器除铁后的原料脱水至水分含量为22％，保湿陈腐3天，得泥料；
4)取步骤3)中的泥料，用小型真空练泥机练泥制成泥条，使充分致密排气充分混合均匀并具有良好的塑性，用湿布包好放置待用；
5)用步骤4)中的泥条，可根据需要制成泥块，做成不同尺寸的坯体，将坯体充分干燥然后再二次烧成，保证烧熟。
实施例10
1)将所需原料中的废玉石料、废玻璃、烧滑石、长石和高岭土分别进行破碎、拣选、粉磨，过100目筛，烘干，再按照所需配比称取各原料后混合，搅拌均匀后得原料粉；
2)按所需配比称取羧甲基纤维素钠，加水快速搅拌，将羧甲基纤维素钠完全溶解于水中后再加入到步骤1)中混合均匀的原料粉中，用快速研磨机加水湿磨60min；再加入甘油，混合均匀，得混合料；
3)将步骤2)中的混合料分别过120目、160目、200目筛，用1T型除铁器除铁后，再用石膏模具将经除铁器除铁后的原料脱水至水分含量为25％，保湿陈腐4天，得泥料；
4)取步骤3)中的泥料，用小型真空练泥机练泥制成泥条，使充分致密排气充分混合均匀并具有良好的塑性，用湿布包好放置待用；
5)用步骤4)中的泥条，可根据需要制成泥块，做成不同尺寸的坯体，将坯体充分干燥然后再二次烧成，保证烧熟。
上述各个实施例的半透明陶瓷原料的各组份及其含量、烧成温度列于下表1。各个实施例中所制备的半透明陶瓷的胎体性能列于下表2。
表1实施例1-10中半透明陶瓷原料的各组份及其含量、烧成温度
Figure BDA0001202212390000091
表2实施例1-10中所制备的半透明陶瓷的胎体性能
Figure BDA0001202212390000092
表1中的废旧玉石料为南阳玉料，其还可以为其他任何一类的废旧玉石料，本发明在此不做限定。表2数据显示，实施例9中的半透明度最好，白度、光泽度较高，得到半透明度较好的瓷胎。此外，长石组成中虽然熔剂性成分较多，但是因含有的着色氧化物成分也比废旧玉石料多，故在废玻璃加入量相同时，加了长石的实施例中陶瓷的半透明度没有不加长石的实施例的陶瓷透明度好；高岭土虽然可以增加生坯的强度，但由于含熔剂性成分少，含着色氧化物成分太多，烧失量太大，对坯体的半透明度影响太大，故不宜多加，可用羟甲基纤维素钠来调整生坯的强度；由于各实施例原料组份的差异，烧成温度差别很大，故分别在1130℃、1160℃、1200℃下选择合适温度进行二次烧成，保证其均烧熟。本发明中的制备方法中所使用的水量，仅是满足所需羧甲基纤维素钠能完全溶解和快速研磨机进行湿磨的条件，即为常规制备陶瓷技术中的所需水量达到的条件，本发明对此不做限定；此外在本发明制备半透明陶瓷的原料组分中，若根据选用的配比不满足质量百分和为100％时，不够的部分用黏土添加即可。
本发明中的制备方法中将混合料分别过120目、160目、200目筛，有效提高了混合料的细度，并采用1T型除铁器除铁，除铁效果好，显著优于其他除铁器，满足本发明制备半透明陶瓷的性能需求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均在本发明待批权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种半透明陶瓷，其特征在于，按重量份计，所述半透明陶瓷的原料包括以下组份：废玉石料，70～90份；废玻璃，10份；烧滑石，0～2份；高岭土，0～6份；羧甲基纤维素钠，0.2～0.8份；甘油，0.5～0.7份。
2.如权利要求1所述的半透明陶瓷，其特征在于，所述废玉石料为废南阳玉料，该废南阳玉料包括按重量百分比计的下述组份：Al2O3，5.66％；SiO2，86.43％；Fe2O3，0.14％；CaO，1.55％；Na2O，0.43％；TiO2，0.06％；MgO，0.52％；K2O，4.92％；烧失量，0.28％。
3.一种制备权利要求1所述的半透明陶瓷的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将所需原料中的废玉石料、废玻璃、烧滑石和高岭土分别进行破碎、拣选、粉磨，过100目筛，烘干，再按照所需配比称取各原料后混合，搅拌均匀后得原料粉；
2)按所需配比称取羧甲基纤维素钠，加水快速搅拌，将羧甲基纤维素钠完全溶解于水中后再加入到步骤1)得到的原料粉中，用快速研磨机加水湿磨；再加入甘油，混合均匀，得混合料；
3)将步骤2)得到的混合料分别过120目、160目、200目筛，用除铁器除铁后，再用模具脱出水分，保湿陈腐，再用小型真空练泥机练泥制成泥料；
4)取步骤3)得到的泥料反复揉捏到充分混合均匀后，用湿布包好放置待用，保证泥料能充分均化；
5)待步骤4)中的泥料充分均化后，根据需要制成不同形状的坯体，将坯体充分干燥然后再分别在1130℃、1160℃或1200℃的温度下二次烧成。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述步骤2)中，所述加水湿磨的时间为30-60min。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述步骤3)中，所述除铁器为1T型除铁器。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述步骤3)中，采用石膏模具将经除铁器除铁后的混合料脱水至水分含量占总混合料质量的20-25％，保湿陈腐3-5天。
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