CN109053170A - 一种纳米氧化镁陶瓷及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纳米氧化镁陶瓷，由以下质量份数的原料组成：白钾沙5～18份、铝矾土1～10份、精选泥8～21份、白泥3～10份、滑石2～8份、黑泥2～10份、镁质土2～10份、水洗泥7～21份、白砂7～21份、镁质泥4～10份、回收料4～16份。本发明提供的一种纳米氧化镁陶瓷，该纳米氧化镁陶瓷具有耐磨、硬度高、抗压强度好的性能，以此同时，该纳米氧化镁的制备方法环保无污染，能够将生产过程中的废料及水循环回收利用实现可持续生产。

Description

一种纳米氧化镁陶瓷及其制备方法
技术领域
本发明涉及陶瓷生产技术领域，特别涉及一种纳米氧化镁陶瓷及其制备 方法。
背景技术
氧化镁陶瓷属于立方晶系，熔点在2800℃左右，莫氏硬度为5-6，高温 下比体积电阻值较高，有良好的绝缘性。氧化镁陶瓷的高温稳定性、耐腐蚀 性能优于氧化铝陶瓷，可以在强碱金属腐蚀性环境下使用。纳米氧化镁陶瓷 则在氧化镁陶瓷优异的耐腐蚀性能的基础上具有更优异的性能，纳米氧化镁 陶瓷具有高机械强度、且能辐射远红外外、抗菌、耐火性能优异。
近年来，因市场需求持续增长，陶瓷的产量也在日益增加，因而在陶瓷 行业中产生大量的固体废弃物，主要包括各种废渣、水煤浆渣、冶炼废渣、 尾矿、工业水处理污泥及生产过程中的各类陶瓷粉尘，其中废渣产生来自废 弃的磨料、废模具及坯体废料及烧成产生的废料，其处理方法有直接掩埋、 减量处理排放，导致产生大量污染。因此，需找一种环保无污染的纳米氧化 镁陶瓷制备方法。
发明内容
本发明的目的提供一种纳米氧化镁陶瓷，该纳米氧化镁陶瓷具有耐磨、硬 度高、抗压强度好的性能，以此同时，该纳米氧化镁的制备方法环保无污染， 能够将生产过程中的废料及水循环回收利用实现可持续生产，解决了上述背 景技术提出的问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种纳米氧化镁陶瓷，由以下质量份数的原料组成：白钾沙5～18份、 铝矾土1～10份、精选泥8～21份、白泥3～10份、滑石2～8份、黑泥2～ 10份、镁质土2～10份、水洗泥7～21份、白砂7～21份、镁质泥4～10份、 回收料4～16份。
优选的，所述纳米氧化镁陶瓷由以下质量分数的成分组成：氧化硅60～ 70％、氧化铝15～22％、氧化铁0.8～1.2％、氧化钛0.1～0.4％、氧化钙0.3～ 0.8％、氧化镁1.5～2％、氧化钾3～3.5％、氧化钠0.3～0.6％。
优选的，所述精选泥的成分质量分数组成如下：二氧化硅50～65％、三氧 化二铝25～35％、氧化铁0.5～1.5％、氧化钛0.1～0.5％、氧化钙0.1～0.5％、 氧化镁0.1～0.5％、氧化钾1～3.5％、氧化钠0.1～0.2％。
优选的，所述水洗泥的质量分数组成如下：二氧化硅42～58％、三氧化二 铝30～38％、氧化铁0.8～1.6％、氧化钛0.1～0.5％、氧化钙0.1～0.5％、氧 化镁0.1～0.5％、氧化钾1～3.2％、氧化钠0.01～0.15％。
优选的，所述回收料包括不合格的瓷砖回收的烂砖粉1～5份、在生产过 程中掉落的原料2～8份和生产完成后的废水回收的废渣1～4份。
一种纳米氧化镁陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
(1)粉体制备：将镁质土和镁质泥研磨至500～1000nm得到纳米氧化镁粉末， 再将其他原料按照既定的质量份数称量好送入球磨机中球磨，再将球磨后形 成的粉体与纳米氧化镁粉末混合后，送入均化池中均化沉淀；
(2)制坯淋釉：将步骤(1)中的沉淀置于模具中压制形成瓷砖坯体，将坯 体充分烘干后，进入釉线进行双层淋釉；
(3)烧成磨边：将步骤(2)中淋釉后的瓷砖送入烧窑进行烧制成瓷砖，冷 却后对瓷砖磨边；
(4)抛光打蜡：将步骤(3)中磨边后的瓷砖送入抛光机中抛光后，在瓷砖 表面打蜡得到纳米氧化镁陶瓷砖成品。
优选的，所述球磨后的原料目数分配为：20目筛上：≦1％；20～40目： 35～45％；40～60目：40～50％；60～100目：5～10％；100目筛下：≦3％。
优选的，所述均化时间为12～48h。
优选的，所述双层淋釉为进行一次淋釉后吹干再进行二次淋釉再吹干， 进行一次淋釉时瓷砖的温度为85～95℃，该温度通过手持枪检测，所述淋釉 流速为25～35cm3/s。
优选的，所述烧制成瓷砖的温度为1380～1480℃。
根据本发明公开的一种纳米氧化镁陶瓷及其制备方法，其技术效果如下：
1、本发明生产纳米氧化镁陶瓷所用原材料全部为天然矿物质，无需添加其他 人和化工助剂，其中纳米氧化镁也是由矿物制备而成，直接使用制备陶瓷的 原料镁质土和镁质泥研磨至所需纳米级别，无需进行提纯制备或者额外添加 纳米氧化镁，节省成本，方便生产。
2、该纳米氧化镁陶瓷的配方中除了全天然的矿物质之外，就是回收料，本发 明公开的陶瓷在生产过程中的废料、边料以及产生的废水全部可回收再利用， 无污染且环保节能，而且不需要进行污水的治理排放，节省人力物力。
3、本发明在陶瓷生产过程中制备好粉体后先进行充分的陈腐后再压制成型并 烘干，采用双层上釉的工序进行淋釉，保证上釉的均匀度。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，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在没有做出创造 性劳动前提下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
一种纳米氧化镁陶瓷，由以下质量份数的原料组成：白钾沙5份、铝矾 土1份、精选泥8份、白泥3份、滑石2份、黑泥2份、镁质土2份、水洗 泥7份、白砂7份、镁质泥4份、回收料4份，其中回收料包括不合格的瓷 砖回收的烂砖粉1份、在生产过程中掉落的原料2份和生产完成后的废水回 收的废渣1份。
所述纳米氧化镁陶瓷包括以下质量分数的成分：氧化硅60％、氧化铝15％、 氧化铁0.8％、氧化钛0.1％、氧化钙0.3％、氧化镁1.5％、氧化钾3％、氧化钠 0.3％。
所述精选泥包括以下质量分数的成分：二氧化硅50％、三氧化二铝25％、 氧化铁0.5％、氧化钛0.1％、氧化钙0.1％、氧化镁0.1％、氧化钾1～3.5％、氧 化钠0.1％。
优所述水洗泥包括以下质量分数的成分：二氧化硅42％、三氧化二铝30％、 氧化铁0.8％、氧化钛0.1％、氧化钙0.1％、氧化镁0.1％、氧化钾1％、氧化钠 0.01％。
实施例2
一种纳米氧化镁陶瓷，由以下质量份数的原料组成：白钾沙18份、铝矾 土10份、精选泥21份、白泥10份、滑石8份、黑泥10份、镁质土10份、 水洗泥21份、白砂21份、镁质泥10份、回收料16份，其中回收料包括不 合格的瓷砖回收的烂砖粉5份、在生产过程中掉落的原料8份和生产完成后 的废水回收的废渣4份。
所述纳米氧化镁陶瓷包括以下质量分数的成分：氧化硅70％、氧化铝22％、 氧化铁1.2％、氧化钛0.4％、氧化钙0.8％、氧化镁2％、氧化钾3.5％、氧化钠 0.6％。
所述精选泥包括以下质量分数的成分：二氧化硅65％、三氧化二铝35％、 氧化铁1.5％、氧化钛0.5％、氧化钙0.5％、氧化镁0.5％、氧化钾3.5％、氧化 钠0.2％。
所述水洗泥包括以下质量分数的成分：二氧化硅58％、三氧化二铝38％、 氧化铁1.6％、氧化钛0.5％、氧化钙0.5％、氧化镁0.5％、氧化钾3.2％、氧化 钠0.15％。
实施例3
一种纳米氧化镁陶瓷，由以下质量份数的原料组成：白钾沙10份、铝矾 土5份、精选泥15份、白泥7份、滑石5份、黑泥6份、镁质土6份、水洗 泥15份、白砂15份、镁质泥8份、回收料8份，其中回收料包括不合格的 瓷砖回收的烂砖粉3份、在生产过程中掉落的原料3份和生产完成后的废水 回收的废渣2份。
所述纳米氧化镁陶瓷包括以下质量分数的成分：氧化硅65％、氧化铝18％、 氧化铁1％、氧化钛0.2％、氧化钙0.5％、氧化镁1.8％、氧化钾3.2％、氧化钠 0.5％。
所述精选泥包括以下质量分数的成分：二氧化硅58％、三氧化二铝30％、 氧化铁1％、氧化钛0.3％、氧化钙0.3％、氧化镁0.3％、氧化钾2％、氧化钠0.1％。
所述水洗泥包括以下质量分数的成分：二氧化硅50％、三氧化二铝35％、 氧化铁1.2％、氧化钛0.3％、氧化钙0.3％、氧化镁0.3％、氧化钾2％、氧化钠 0.1％。
实施例4
一种纳米氧化镁陶瓷，由以下质量份数的原料组成：白钾沙6份、铝矾 土3份、精选泥10份、白泥4份、滑石4份、黑泥3份、镁质土3份、水洗 泥9份、白砂9份、镁质泥6份、回收料5份，其中回收料包括不合格的瓷 砖回收的烂砖粉2份、在生产过程中掉落的原料2份和生产完成后的废水回 收的废渣1份。
所述纳米氧化镁陶瓷包括以下质量分数的成分：氧化硅62％、氧化铝17％、 氧化铁0.9％、氧化钛0.2％、氧化钙0.4％、氧化镁1.6％、氧化钾3.2％、氧化 钠0.4％。
所述精选泥包括以下质量分数的成分：二氧化硅55％、三氧化二铝27％、 氧化铁0.6％、氧化钛0.2％、氧化钙0.2％、氧化镁0.2％、氧化钾1.5％、氧化 钠0.1％。
所述水洗泥包括以下质量分数的成分：二氧化硅45％、三氧化二铝32％、 氧化铁0.9％、氧化钛0.2％、氧化钙0.2％、氧化镁0.2％、氧化钾1.5％、氧化 钠0.08％。
实施例5
一种纳米氧化镁陶瓷，由以下质量份数的原料组成：白钾沙15份、铝矾 土8份、精选泥18份、白泥9份、滑石7份、黑泥8份、镁质土8份、水洗 泥20份、白砂20份、镁质泥8份、回收料12份，其中回收料包括不合格的 瓷砖回收的烂砖粉5份、在生产过程中掉落的原料5份和生产完成后的废水 回收的废渣2份。
所述纳米氧化镁陶瓷包括以下质量分数的成分：氧化硅68％、氧化铝20％、 氧化铁1％、氧化钛0.3％、氧化钙0.7％、氧化镁1.8％、氧化钾3.4％、氧化钠 0.5％。
所述精选泥包括以下质量分数的成分：二氧化硅62％、三氧化二铝32％、 氧化铁1.2％、氧化钛0.4％、氧化钙0.4％、氧化镁0.4％、氧化钾3.2％、氧化 钠0.2％。
所述水洗泥包括以下质量分数的成分：二氧化硅55％、三氧化二铝35％、 氧化铁1.5％、氧化钛0.4％、氧化钙0.4％、氧化镁0.4％、氧化钾3％、氧化钠 0.12％。
实施例6
根据实施例1中各原料的质量分数，按照以下纳米氧化镁陶瓷的制备方 法生产：
(1)粉体制备：将镁质土和镁质泥研磨至500nm得到纳米氧化镁粉末，再将 其他原料按照既定的质量份数称量好送入球磨机中球磨，再将球磨后形成的 粉体与纳米氧化镁粉末混合后，送入均化池中均化沉淀，均化时间为12h，所 述球磨后形成的粉体目数分配为：20目筛上：≦1％；20～40目：35～45％； 40～60目：40～50％；60～100目：5～10％；100目筛下：≦3％；
(2)制坯淋釉：将步骤(1)中的沉淀置于模具中压制形成瓷砖坯体，坯体 厚度为9.3mm，将坯体充分烘干至水分少于0.5％、坯体强度达到1.3MPa后， 进入釉线进行双层淋釉，双层淋釉为进行一次淋釉后吹干再进行二次淋釉再 吹干，进行一次淋釉时瓷砖的温度为85℃，该温度通过手持枪检测，所述淋 釉流速为25cm3/s，釉浆的比重为1.5g/cm3；
(3)烧成磨边：将步骤(2)中淋釉后的瓷砖送入烧窑进行烧制成瓷砖，烧 制的温度为1380℃，待瓷砖冷却后对瓷砖磨边；
(4)抛光打蜡：将步骤(3)中磨边后的瓷砖送入抛光机中抛光后，在瓷砖 表面打蜡得到纳米氧化镁陶瓷砖成品，整个生产过程中的边角料、废弃料及 废水等回收提取制备成回收料重新混入原料中使用。
实施例7
根据实施例2中各原料的质量分数，按照以下纳米氧化镁陶瓷的制备方 法生产：
(1)粉体制备：将镁质土和镁质泥研磨至1000nm得到纳米氧化镁粉末，再 将其他原料按照既定的质量份数称量好送入球磨机中球磨，再将球磨后形成 的粉体与纳米氧化镁粉末混合后，送入均化池中均化沉淀，均化时间为48h， 所述球磨后形成的粉体目数分配为：20目筛上：≦1％；20～40目：35～45％； 40～60目：40～50％；60～100目：5～10％；100目筛下：≦3％；
(2)制坯淋釉：将步骤(1)中的沉淀置于模具中压制形成瓷砖坯体，坯体 厚度为9.5mm，将坯体充分烘干至水分少于0.5％、坯体强度达到1.3MPa后， 进入釉线进行双层淋釉，双层淋釉为进行一次淋釉后吹干再进行二次淋釉再 吹干，进行一次淋釉时瓷砖的温度为95℃，该温度通过手持枪检测，所述淋 釉流速为35cm3/s，釉浆的比重为1.5g/cm3；
(3)烧成磨边：将步骤(2)中淋釉后的瓷砖送入烧窑进行烧制成瓷砖，烧 制的温度为1480℃，待瓷砖冷却后对瓷砖磨边；
(4)抛光打蜡：将步骤(3)中磨边后的瓷砖送入抛光机中抛光后，在瓷砖 表面打蜡得到纳米氧化镁陶瓷砖成品，整个生产过程中的边角料、废弃料及 废水等回收提取制备成回收料重新混入原料中使用。
实施例8
根据实施例3中各原料的质量分数，按照以下纳米氧化镁陶瓷的制备方 法生产：
(1)粉体制备：将镁质土和镁质泥研磨至800nm得到纳米氧化镁粉末，再将 其他原料按照既定的质量份数称量好送入球磨机中球磨，再将球磨后形成的 粉体与纳米氧化镁粉末混合后，送入均化池中均化沉淀，均化时间为36h，所 述球磨后形成的粉体目数分配为：20目筛上：≦1％；20～40目：35～45％； 40～60目：40～50％；60～100目：5～10％；100目筛下：≦3％；
(2)制坯淋釉：将步骤(1)中的沉淀置于模具中压制形成瓷砖坯体，坯体 厚度为9.1mm，将坯体充分烘干至水分少于0.5％、坯体强度达到1.3MPa后， 进入釉线进行双层淋釉，双层淋釉为进行一次淋釉后吹干再进行二次淋釉再 吹干，进行一次淋釉时瓷砖的温度为90℃，该温度通过手持枪检测，所述淋 釉流速为30cm3/s，釉浆的比重为1.5g/cm3；
(3)烧成磨边：将步骤(2)中淋釉后的瓷砖送入烧窑进行烧制成瓷砖，烧 制的温度为1450℃，待瓷砖冷却后对瓷砖磨边；
(4)抛光打蜡：将步骤(3)中磨边后的瓷砖送入抛光机中抛光后，在瓷砖 表面打蜡得到纳米氧化镁陶瓷砖成品，整个生产过程中的边角料、废弃料及 废水等回收提取制备成回收料重新混入原料中使用。
将实施例6-实施例8制备的瓷砖按照GB/T3810.2检测瓷砖的吸水率、耐 磨性、破坏强度和断裂模数，其检测数据如下：
检测项目 吸水率/％ 耐磨性/mm<sup>3</sup> 破坏强度/N 断裂模数/MPa
实施例6 0.23 56 3185 59
实施例7 0.19 49 2898 67
实施例8 0.22 61 2951 66
由以上实验数据可知，均符合国家标准的要求，且机械强度、耐磨等性 能均超出国标要求较多，使用本发明的方法制备出来瓷砖强度高，机械性能 优异，适于批量生产使用。
最后应该说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于 限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域 的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分技术特征进行等同替换,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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种纳米氧化镁陶瓷，其特征在于：由以下质量份数的原料组成：白钾沙5～18份、铝矾土1～10份、精选泥8～21份、白泥3～10份、滑石2～8份、黑泥2～10份、镁质土2～10份、水洗泥7～21份、白砂7～21份、镁质泥4～10份、回收料4～16份。
2.根据权利要求1所述的一种纳米氧化镁陶瓷，其特征在于：所述纳米氧化镁陶瓷由以下质量分数的成分组成：氧化硅60～70％、氧化铝15～22％、氧化铁0.8～1.2％、氧化钛0.1～0.4％、氧化钙0.3～0.8％、氧化镁1.5～2％、氧化钾3～3.5％、氧化钠0.3～0.6％。
3.根据权利要求1所述的一种纳米氧化镁陶瓷，其特征在于：所述精选泥的成分质量分数组成如下：二氧化硅50～65％、三氧化二铝25～35％、氧化铁0.5～1.5％、氧化钛0.1～0.5％、氧化钙0.1～0.5％、氧化镁0.1～0.5％、氧化钾1～3.5％、氧化钠0.1～0.2％。
4.根据权利要求1所述的一种纳米氧化镁陶瓷，其特征在于：所述水洗泥的质量分数组成如下：二氧化硅42～58％、三氧化二铝30～38％、氧化铁0.8～1.6％、氧化钛0.1～0.5％、氧化钙0.1～0.5％、氧化镁0.1～0.5％、氧化钾1～3.2％、氧化钠0.01～0.15％。
5.根据权利要求1所述的一种纳米氧化镁陶瓷，其特征在于：所述回收料包括不合格的瓷砖回收的烂砖粉1～5份、在生产过程中掉落的原料2～8份和生产完成后的废水回收的废渣1～4份。
6.一种纳米氧化镁陶瓷的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)粉体制备：将镁质土和镁质泥研磨至500～1000nm得到纳米氧化镁粉末，再将其他原料按照既定的质量份数称量好送入球磨机中球磨，再将球磨后形成的粉体与纳米氧化镁粉末混合后，送入均化池中均化沉淀；
(2)制坯淋釉：将步骤(1)中的沉淀置于模具中压制形成瓷砖坯体，将坯体充分烘干后，进入釉线进行双层淋釉；
(3)烧成磨边：将步骤(2)中淋釉后的瓷砖送入烧窑进行烧制成瓷砖，冷却后对瓷砖磨边；
(4)抛光打蜡：将步骤(3)中磨边后的瓷砖送入抛光机中抛光后，在瓷砖表面打蜡得到纳米氧化镁陶瓷砖成品。
7.根据权利要求6所述的一种纳米氧化镁陶瓷，其特征在于：所述球磨后的原料目数分配为：20目筛上：≦1％；20～40目：35～45％；40～60目：40～50％；60～100目：5～10％；100目筛下：≦3％。
8.根据权利要求6所述的一种纳米氧化镁陶瓷，其特征在于：所述均化时间为12～48h。
9.根据权利要求6所述的一种纳米氧化镁陶瓷，其特征在于：所述双层淋釉为进行一次淋釉后吹干再进行二次淋釉再吹干，进行一次淋釉时瓷砖的温度为85～95℃，该温度通过手持枪检测，所述淋釉流速为25～35cm3/s。
10.根据权利要求6所述的一种纳米氧化镁陶瓷，其特征在于：所述烧制成瓷砖的温度为1380～1480℃。
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