CN112573826B - 一种能量粉、除臭砖的制备方法和除臭釉料及制备方法 - Google Patents

一种能量粉、除臭砖的制备方法和除臭釉料及制备方法 Download PDF

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Abstract

一种能量粉、除臭砖的制备方法和除臭釉料及制备方法，能量粉，包括：SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O和稀土元素组；稀土元素组包括：10～40mg/kg的CeO2、10～40mg/kg的La2O3、5～20mg/kg的Nd2O3和5～20mg/kg的Y2O3；除臭釉料，包括：釉料原料和上述的能量粉；除臭釉料的制备方法，通过步骤1‑2制备；除臭砖的制备方法，以除臭釉料的制备方法及步骤3‑4结合，制得除臭砖。本方案的能量粉添加至釉面砖釉中，可达到分解氨、硫化氢等异味的效果，且其放射性检测达标，添加在瓷砖中不会额外引入放射性超标物质，安全健康。

Description

一种能量粉、除臭砖的制备方法和除臭釉料及制备方法
技术领域
本发明涉及陶瓷砖技术领域，尤其涉及一种能量粉、除臭砖的制备方法和除臭釉料及制备方法。
背景技术
现有市面的公司多采用负离子粉添加在釉料中烧制出具有去除异味功能的瓷砖，但是虽然烧成后的瓷砖放射性达标，负离子粉本身放射性超标，属于关键性原料对操作工人身体伤害大。同时，现有的空气净化砖、抗菌砖等都带有一定的去除异味的功能，但其去除率检测数据不高，一般都在50％左右，去除效果并不好。
发明内容
本发明的目的在于提出一种能量粉，其使用了CeO2、La2O3、Nd2O3和Y2O3组合的稀土元素组，配合SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、Na2O和K2O。
本发明还提出一种用于陶瓷的除臭釉料，其将上述的能量粉适用于釉料原料。
本发明还提出一种除臭釉料的制备方法，其通过步骤(1)-(2)，将上述的能量粉结合釉料原料制得除自釉料。
本发明还提出一种除臭砖的制备方法，其上述制得的除臭釉料布施于砖体，制得除臭砖。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种能量粉，其原料，按质量百分比，包括：50～60％的SiO2、30～35％的Al2O3、0～0.5％的Fe2O3、0～3％的CaO、0～3％的MgO、1～5％的Na2O、1～5％的K2O和余量的稀土元素组；
所述稀土元素组，包括：10～40mg/kg的CeO2、10～40mg/kg的La2O3、5～20mg/kg的Nd2O3和5～20mg/kg的Y2O3。
优选地，其原料，按质量百分比，包括：50～60％的SiO2、30～35％的Al2O3、小于等于0.5％的Fe2O3、0.5～3％的CaO、0.5～3％的MgO、1～5％的Na2O、1～5％的K2O和余量的稀土元素组；
所述稀土元素组，包括：10～40mg/kg的CeO2、10～40mg/kg的La2O3、5～20mg/kg的Nd2O3和5～20mg/kg的Y2O3。
优选地，所述稀土元素组，由以下组分组成：10～40mg/kg的CeO2、10～40mg/kg的La2O3、5～20mg/kg的Nd2O3、5～20mg/kg的Y2O3和余量稀土化合物；
所述稀土化合物包括以下化合物的一种或多种组合：Dy2O3、Er2O3、Eu2O3、Gd2O3、Ho2O3、Lu2O3、Pr6O11、Sm2O3、Tb4O7、Tm2O3和Yb2O3。
一种用于陶瓷的除臭釉料，包括：釉料原料和上述的能量粉。
优选地，所述釉料原料包括：氧化锌和/或钛白粉。
优选地，所述釉料原料包括：硅酸锆。
优选地，所述釉料原料，按质量百分比，包括：15～25％的钾长石、12～18％的钠长石、10～15％的石灰石、1～5％的氧化锌、8～12％的高岭土、8～15％的氧化铝、5～8％的烧土、8～12％的滑石、5～8％的碳酸钡、8～15％的硅酸锆、1～3％的钛白粉；所述能量粉占釉料原料总质量的1～3％。
一种除臭釉料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将釉料原料与上述的能量粉混合，加入羧甲基纤维素钠、三聚磷酸钠和水，混合均匀；
步骤2：将混合物釉料投入到球磨机，球磨后制成除臭釉料。
优选地，所述步骤2中，将混合物釉料球磨成细度为一比重杯水釉过325目筛余为0.8-1.2g。
一种除臭砖的制备方法，依次包括：如上述除臭釉料的制备方法，和烧制方法；
所述烧制方法包括以下步骤：
步骤S1：将除臭釉料布料于砖体；
步骤S2：将步骤S1的砖体进行烧制，制得除臭砖。
本发明的有益效果：
本方案的能量粉添加至釉面砖釉中，可达到分解氨、硫化氢等异味的效果，且其放射性检测达标，添加在瓷砖中不会额外引入放射性超标物质，安全健康；因此，此产品特别适合用于卫生间、厨房、餐厅等易产生异味或异味较大的场所。
具体实施方式
下面结合通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
一种能量粉，其原料，按质量百分比，包括：50～60％的SiO2、30～35％的Al2O3、0～0.5％的Fe2O3、0～3％的CaO、0～3％的MgO、1～5％的Na2O、1～5％的K2O和余量的稀土元素组；
所述稀土元素组，包括：10～40mg/kg的CeO2、10～40mg/kg的La2O3、5～20mg/kg的Nd2O3和5～20mg/kg的Y2O3。
本方案的能量粉添加至釉面砖釉中，可达到分解氨、硫化氢等异味的效果，且其放射性检测达标，添加在瓷砖中不会额外引入放射性超标物质，安全健康；因此，此产品特别适合用于卫生间、厨房、餐厅等易产生异味或异味较大的场所。
本方案的能量粉可引入釉面砖釉中，能量粉中含有丰富的可变价微量稀土元素，能与陶瓷釉中的氧化锌和氧化钛混合球磨加工成纳米级粉末后发生外层电子跃迁，使材料在光、电、磁等方面表现出一定的特殊性，产生远红外线、表面自由基，从而达到分解氨、硫化氢等异味的效果。同时，本能量粉在烧成后在釉面砖釉中呈无色透明，不影响釉面砖发色，解决了现有技术中，除臭添加剂在釉面砖釉中影响砖体的正常发色的问题。
其中，稀土元素组中，CeO2、La2O3、Nd2O3和Y2O3以mg/kg为单位，即每kg的稀土元素组内有多少mg的稀土元素。
优选地，其原料，按质量百分比，包括：50～60％的SiO2、30～35％的Al2O3、小于等于0.5％的Fe2O3、0.5～3％的CaO、0.5～3％的MgO、1～5％的Na2O、1～5％的K2O和余量的稀土元素组；
所述稀土元素组，包括：10～40mg/kg的CeO2、10～40mg/kg的La2O3、5～20mg/kg的Nd2O3和5～20mg/kg的Y2O3。
本方案中的能量粉，可优选添加一定量的Fe2O3、CaO和MgO，能使能量粉适应不同的加工形式，如在球磨时辅助能量粉加工，将Fe2O3、CaO和MgO以提高能量粉烧结后的性能，进一步地提高能量粉的除异味性能。
优选地，所述稀土元素组，由以下组分组成：10～40mg/kg的CeO2、10～40mg/kg的La2O3、5～20mg/kg的Nd2O3、5～20mg/kg的Y2O3和余量稀土化合物；
所述稀土化合物包括以下化合物的一种或多种组合：Dy2O3、Er2O3、Eu2O3、Gd2O3、Ho2O3、Lu2O3、Pr6O11、Sm2O3、Tb4O7、Tm2O3和Yb2O3。
本方案中，CeO2、La2O3、Nd2O3和Y2O3为主要的功能组分，四者的含量较大，配合上述的稀土化合物，添加至釉料原料中可达到分解氨、硫化氢等异味的效果。其中，Dy2O3、Er2O3、Eu2O3、Gd2O3、Ho2O3、Lu2O3、Pr6O11、Sm2O3、Tb4O7、Tm2O3和Yb2O3的一者或多种组合的含量较低，但任意一者对能量吸收和释放，多者组合时，对异味气体分子的分散作用更全面。
一种用于陶瓷的除臭釉料，包括：釉料原料和上述的能量粉。
本釉料原料，其可为现有陶瓷砖的任何一种釉料代替，如底釉、面釉、保护釉、透明釉、半透明釉等；由于本方案的釉料原料在烧成后在釉面砖釉中呈无色透明，不影响釉面砖发色，且其添加量少，但其放射性检测达标，添加在瓷砖中不会额外引入放射性超标物质，安全健康；因此本方案的能量粉能用于不同的釉料中，以下提供一种面釉配方和透明釉配方的实施例：
如除臭面釉，按质量百分比，包括：15～25％的钾长石、12～18％的钠长石、10～15％的石灰石、1～5％的氧化锌、8～12％的高岭土、8～15％的氧化铝、5～8％的烧土、8～12％的滑石、5～8％的碳酸钡、8～15％的硅酸锆、1～3％的钛白粉和1～3％的所述能量粉。
如透明釉，按质量份数，包括：15-17份的钾长石、19-21份的方解石、23-25份的钠长石、13-15份的煅烧高岭土、9-12份的高岭土、2-3份的氧化锌、9-11份的石英、4-5份的炭酸钡、4-5份的熔块和占总份数1.8％的所述能量粉。
优选地，所述釉料原料包括：氧化锌和/或钛白粉。
氧化锌和钛白粉分别提供过渡金属锌和金属钛，当与能量粉混合，并进行球磨时，其能使三、四价的稀土元素发生外层电子跃迁，产生远红外线、表面自由基；粒子的外层电子从低能级转移到高能级的过程中会吸收能量；从高能级转移到低能级则会释放能量，并在能量吸收和释放的过程中分解了异味气体。
优选地，所述釉料原料包括：硅酸锆。
本方案使用的硅酸锆为较纯的硅酸锆，且其带有一定的微量元素，能提供Cs、Hf和Y等，辅助能量粉的稀土元素，使其远红外线发射率增加，有害气体去除率增强。
优选地，所述釉料原料，按质量百分比，包括：15～25％的钾长石、12～18％的钠长石、10～15％的石灰石、1～5％的氧化锌、8～12％的高岭土、8～15％的氧化铝、5～8％的烧土、8～12％的滑石、5～8％的碳酸钡、8～15％的硅酸锆、1～3％的钛白粉；所述能量粉占釉料原料总质量的1～3％。
本实施例的除臭釉料，其将氧化锌和钛白粉结合使用，配合带有微量元素的硅酸锆，能有效地促进了能量粉的除臭效果，提高除臭性能。
一种除臭釉料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将釉料原料与上述的能量粉混合，加入羧甲基纤维素钠、三聚磷酸钠和水，混合均匀；
步骤2：将混合物釉料投入到球磨机，球磨后制成除臭釉料。
优选地，所述步骤2中，将混合物釉料球磨成细度为一比重杯水釉过325目筛余为0.8-1.2g。
一种除臭砖的制备方法，依次包括：如上述除臭釉料的制备方法，和烧制方法；
所述烧制方法包括以下步骤：
步骤S1：将除臭釉料布料于砖体；
步骤S2：将步骤S1的砖体进行烧制，制得除臭砖。
性能测试：
(1)除臭测试：对实施例或对比例的除臭砖按《QBT2761-2006-室内空气净化产品净化效果测定方法》进行除臭性能测试。
(2)放射性测试：对实施例或对比例的除臭砖按《GB6566-2010-建筑材料放射性核素限量》进行放射性测试。
实施例A：
步骤1：将釉料原料与能量粉混合成除臭釉料，加入占除臭釉料质量0.15％的羧甲基纤维素钠、占除臭釉料质量0.5％三聚磷酸钠和占除臭釉料质量35％水，混合均匀；其中：除臭釉料按质量百分比，包括：20％的钾长石、15％的钠长石、12％的石灰石、3％的氧化锌、8％的高岭土、8％的氧化铝、6％的烧土、10％的滑石、6％的碳酸钡、10％的硅酸锆、2％的钛白粉；能量粉占釉料原料总质量的1.8％；
能量粉，按质量百分比，包括：57.0％的SiO2、31.7％的Al2O3、0.16％的Fe2O3、0.8％的CaO、1.2％的MgO、3.9％的Na2O、4.3％的K2O和余量的稀土元素组；
稀土元素组，包括：30.21mg/kg的CeO2、20.13mg/kg的La2O3、9.76mg/kg的Nd2O3和5.33mg/kg的Y2O3。
所述稀土元素组，按质量百分比，包括：10～40mg/kg的CeO2、10～40mg/kg的La2O3、5～20mg/kg的Nd2O3和5～20mg/kg的Y2O3。
步骤2：将混合物釉料球磨成细度为一比重杯水釉过325目筛余为1.0g，球磨后制成除臭釉料；
步骤3：将除臭釉料布料于砖体表面；
步骤4：将步骤3的砖体进行烧制，烧成温度1200℃，制得除臭砖。
对制得的除臭砖进行性能测试，如表1和表2。
表1-实施例A的除臭测试
Figure GDA0003527016250000071
表2-实施例A的放射性测试
Figure GDA0003527016250000072
Figure GDA0003527016250000081
说明：
1、如表1所示，本方案实施例A中，能对污染物氨进行去除，去除率可达85.5％，又对硫化氢进行去除，去除率可达83.6％，说明本方案的能量粉配合釉料原料所制成的除臭釉料具有除异味功能。
2、如表2所示，单一对能量粉进行放射性测试时，能量粉的放射性标准已符合内照指数Ira不大于1.0，外照指数Ir不大于1.0的标准；而对于烧结后的除臭砖，其比能量粉的放射性更低，内照指数Ira为0.2，外照指数Ir为0.3，符合标准，说明了本方案不但具有除异味功能，且其放射性不会对用户有健康影响。
实施例B：
步骤1：将釉料原料与能量粉混合成除臭釉料，加入占除臭釉料质量0.15％的羧甲基纤维素钠、占除臭釉料质量0.5％三聚磷酸钠和占除臭釉料质量35％水，混合均匀；其中：除臭釉料按质量百分比，包括：20％的钾长石、15％的钠长石、12％的石灰石、3％的氧化锌、8％的高岭土、8％的氧化铝、6％的烧土、10％的滑石、6％的碳酸钡、10％的硅酸锆、2％的钛白粉；能量粉的添加量如表3所示；
能量粉，按质量百分比，包括：57.0％的SiO2、31.7％的Al2O3、0.16％的Fe2O3、0.8％的CaO、1.2％的MgO、3.9％的Na2O、4.3％的K2O和余量的稀土元素组；
稀土元素组，包括：30.21mg/kg的CeO2、20.13mg/kg的La2O3、9.76mg/kg的Nd2O3和5.33mg/kg的Y2O3。
步骤2：将混合物釉料球磨成细度为一比重杯水釉过325目筛余为1.0g，球磨后制成除臭釉料；
步骤3：将除臭釉料布料于砖体表面；
步骤4：将步骤3的砖体进行烧制，烧成温度1200℃，制得除臭砖。
对制得的除臭砖进行除臭测试，作用时间24h，如表3。
表3-实施例B的除臭测试结果
Figure GDA0003527016250000091
说明：
随着能量粉含量的增大，异味去除率提高；含量从占比为1.0％增大至3.0％时，氨去除率从74.5％提升至86.5％，硫化氢去除率从70.4％提升至86.3％；而其中占比1.5％-2.0％时，除异味的效率最高，考虑到成本等因素，可优选能量粉占釉料原料总质量1.5-2.0％为最优范围。
实施例C：
步骤1：将透明釉与能量粉混合成除臭釉料，加入占除臭釉料质量0.15％的羧甲基纤维素钠、占除臭釉料质量0.5％三聚磷酸钠和占除臭釉料质量35％水，混合均匀；其中：透明釉，按质量份数，包括：16份的钾长石、20份的方解石、24份的钠长石、15份的煅烧高岭土、10份的高岭土、3份的氧化锌、10份的石英、4份的炭酸钡、4份的熔块和占总份数3.0％的所述能量粉；能量粉的组分如表4所示；
稀土元素组，包括：30.21mg/kg的CeO2、20.13mg/kg的La2O3、9.76mg/kg的Nd2O3和5.33mg/kg的Y2O3。
步骤2：将混合物釉料球磨成细度为一比重杯水釉过325目筛余为1.0g，球磨后制成除臭釉料；
步骤3：将除臭釉料布料于砖体表面；
步骤4：将步骤3的砖体进行烧制，烧成温度1200℃，制得除臭砖。
表4-实施例C中能量粉的添加情况
Figure GDA0003527016250000101
将实施例C进行性能测试，制得表5；
表5-实施例C的性能测试
Figure GDA0003527016250000102
说明：
由实施例C1-实施例C5对比可知，实施例C1并没有添加Fe2O3，其氨去除率为82.2％；而实施例C5添加了0.5％的Fe2O3，其氨去除率为86.6％，比实施例C1提高了4.4％，说明添加Fe2O3有利于提高能量粉在砖体中的除异味性能。
实施例C2并没有添加CaO，其氨去除率为80.9％；实施例C5添加了2％的CaO，其氨去除率为86.6％，比实施例C2提高了5.7％，说明添加CaO有利于提高能量粉在砖体中的除异味性能。
实施例C3并没有添加MgO，其氨去除率为79.6％；实施例C5添加了2％的MgO，其氨去除率为86.6％，比实施例C3提高了7.0％，说明添加MgO有利于提高能量粉在砖体中的除异味性能。
同时，实施例C4并没有添加Fe2O3、CaO和MgO，其氨去除率为74.1％，而实施例C1使用了CaO和MgO的组合，实施例C2使用了Fe2O3和MgO的组合，实施例C3使用了单一的CaO和Fe2O的组合，实施例C5使用了Fe2O3、CaO和MgO的组合，虽然实施例C都可以达到良好的除臭效果，除臭率可达70％以上，但实施例C4的效果明显低于其他实施例，说明在能量粉中添加Fe2O3、CaO和/或MgO时，可提高能量粉在砖体中的除异味性能。
实施例D：
步骤1：将釉料原料与能量粉混合成除臭釉料，加入占除臭釉料质量0.15％的羧甲基纤维素钠、占除臭釉料质量0.5％三聚磷酸钠和占除臭釉料质量35％水，混合均匀；其中：除臭釉料的组分如表6所示；能量粉占釉料原料总质量的1.8％；
能量粉，按质量百分比，包括：57.0％的SiO2、31.7％的Al2O3、0.16％的Fe2O3、0.8％的CaO、1.2％的MgO、3.9％的Na2O、4.3％的K2O和余量的稀土元素组；
稀土元素组，包括：30.21mg/kg的CeO2、20.13mg/kg的La2O3、9.76mg/kg的Nd2O3和5.33mg/kg的Y2O3。
步骤2：将混合物釉料球磨成细度为一比重杯水釉过325目筛余为1.0g，球磨后制成除臭釉料；
步骤3：将除臭釉料布料于砖体表面；
步骤4：将步骤3的砖体进行烧制，烧成温度1200℃，制得除臭砖。
表6-实施例D的组分
Figure GDA0003527016250000121
将实施例D进行性能测试，制得表7。
表7-实施例D的性能测试
Figure GDA0003527016250000122
本方案中，氧化锌和钛白粉分别提供过渡金属锌和金属钛，粒子的外层电子从低能级转移到高能级的过程中会吸收能量；从高能级转移到低能级则会释放能量，并在能量吸收和释放的过程中分解了异味气体。而硅酸锆带有一定的微量元素，能使其远红外线发射率增加，有害气体去除率增强。而实施例D5中，其使用了氧化锌和钛白粉组合，因此其氨去除率和硫化氢去除率都比仅使用氧化锌或钛白粉的效果好，具体如实施例D2和D3；同理，由于实施例D4并没使用硅酸锆，其相对于实施例D5除异味的性能下降。
实施例E：
能量粉，按质量百分比，包括：50.0％的SiO2、35％的Al2O3、0.5％的Fe2O3、2.5％的CaO、3％的MgO、5％的Na2O、2.5％的K2O和余量的稀土元素组；
稀土元素组，包括：12.23mg/kg的CeO2、37.22mg/kg的La2O3、5.23mg/kg的Nd2O3和20.00mg/kg的Y2O3；
稀土化合物为Dy2O3、Gd2O3、Ho2O3、Lu2O3、Tb4O7、Tm2O3和Yb2O3的组合。
实施例F：
能量粉，按质量百分比，包括：50.0％的SiO2、35％的Al2O3、0.5％的Fe2O3、2.5％的CaO、3％的MgO、5％的Na2O、2.5％的K2O和余量的稀土元素组；
稀土元素组，包括：37.62mg/kg的CeO2、23.62mg/kg的La2O3、15.21mg/kg的Nd2O3和2.36mg/kg的Y2O3；
稀土化合物为Dy2O3、Gd2O3、Ho2O3、Lu2O3、Tb4O7、Tm2O3和Yb2O3的组合。
将实施例E和F进行如实施例A的步骤1-4进行，并进行性能测试，制得表8。
表8-实施例E和F的除臭测试
Figure GDA0003527016250000131
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种能量粉，其特征在于，其原料，按质量百分比，包括：50～60％的SiO2、30～35％的Al2O3、小于等于0.5％的Fe2O3、0.5～3％的CaO、0.5～3％的MgO、1～5％的Na2O、1～5％的K2O和余量的稀土元素组；
所述稀土元素组，包括：10～40mg/kg的CeO2、10～40mg/kg的La2O3、5～20mg/kg的Nd2O3和5～20mg/kg的Y2O3。
2.根据权利要求1所述的能量粉，其特征在于，所述稀土元素组，由以下组分组成：10～40mg/kg的CeO2、10～40mg/kg的La2O3、5～20mg/kg的Nd2O3、5～20mg/kg的Y2O3和余量稀土化合物；
所述稀土化合物包括以下化合物的一种或多种组合：Dy2O3、Er2O3、Eu2O3、Gd2O3、Ho2O3、Lu2O3、Pr6O11、Sm2O3、Tb4O7、Tm2O3或Yb2O3。
3.一种用于陶瓷的除臭釉料，其特征在于，包括：釉料原料和如权利要求1-2任意一项所述的能量粉。
4.根据权利要求3所述的除臭釉料，其特征在于，所述釉料原料包括：氧化锌和/或钛白粉。
5.根据权利要求3或4所述的除臭釉料，其特征在于，所述釉料原料包括：硅酸锆。
6.根据权利要求3所述的除臭釉料，其特征在于，所述釉料原料，按质量百分比，包括：15～25％的钾长石、12～18％的钠长石、10～15％的石灰石、1～5％的氧化锌、8～12％的高岭土、8～15％的氧化铝、5～8％的烧土、8～12％的滑石、5～8％的碳酸钡、8～15％的硅酸锆、1～3％的钛白粉；所述能量粉占釉料原料总质量的1～3％。
7.一种除臭釉料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将釉料原料与权利要求1-2任意一项所述的能量粉混合，加入羧甲基纤维素钠、三聚磷酸钠和水，混合均匀；
步骤2：将混合物釉料投入到球磨机，球磨后制成除臭釉料。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，将混合物釉料球磨成细度为一比重杯水釉过325目筛余为0.8-1.2g。
9.一种除臭砖的制备方法，其特征在于，依次包括：如权利要求7所述除臭釉料的制备方法，和烧制方法；
所述烧制方法包括以下步骤：
步骤S1：将除臭釉料布料于砖体；
步骤S2：将步骤S1的砖体进行烧制，制得除臭砖。
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