CN113087546B - 一种铁系艺术黑釉及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁系艺术黑釉及其制备方法，属于釉料制备技术领域，原料按重量百分比计，包括0％～80％的强磁渣、20％～80％的弱磁渣和0％～35％的泥渣，其中强磁渣、弱磁渣和泥渣为劣质矿物磁选、重选得到的分级尾矿，强磁渣和泥渣的用量不同时为零；将强磁渣、弱磁渣、泥渣、三聚磷酸钠和羧甲基纤维素钠混合后进行湿法球磨，过筛，得到釉浆；在素烧后的坯体上施加釉浆，将施釉后的坯体进行烧制，得到铁系艺术黑釉，本发明将劣质矿物提纯得到的分级尾矿全掺量的引入黑釉中，大大降低了铁系艺术黑釉的生产成本、提高了经济效益，具有广阔的应用前景。

Description

一种铁系艺术黑釉及其制备方法

技术领域

本发明属于釉料制备技术领域，具体属于一种铁系艺术黑釉及其制备方法。

背景技术

劣质矿物原料主要指含杂质含量(如铁、钛)高的花岗岩、红土、瓷石尾砂等天然矿物原料。花岗岩是大陆的标志性岩石，是构成大陆上部地壳的基础。其储量丰富、分布广泛。但大部分花岗岩仍缺乏有效的开发利用，大多数仅仅是选择性的进行切割、打磨，用做道路的基石、广场砖、或建筑的阶石，产品附加值低。在花岗岩石材的加工过程中产生了大量的加工废渣，这些废渣的组成和原矿组成非常相近，在物相组成上主要为长石、石英和高岭石等，是非常好的陶瓷原料替代品。但由于杂质的存在限制了花岗岩及其加工废渣的高价值利用。因此在陶瓷工业中，往往采用物理选矿法对这些劣质矿物进行提纯。由于劣质矿物的物理特性和选矿工艺的不同，在提纯过程中不同分级的处理将产生性能不同的尾矿。这些尾矿产率高，杂质含量高且复杂，利用率低。对其处理方式往往只是露天堆积或者土地填埋，不仅带来严重的生态环境隐患，还造成了资源浪费。因此，将这些劣质矿物原料的不同分级的提纯尾矿进行高附加值的资源化利用具有重要意义。

铁系色釉的呈色效果迥异，按照釉面呈色差异可以分为铁系黑釉、铁系红釉、铁系黄釉等，是一种以铁作为主要呈色元素的颜色釉。天目釉是我国宋代创造的一种珍贵色釉，宋代以吉州窑和建窑两地生产为主。通常以氧化铁(结晶)发色的黑釉陶瓷称为“天目”，属于铁系黑釉。古代多采用含铁较高的粘土搭配一定量熔剂，如草木灰，进行制备。现代工业中多以天然矿物原料结合工业氧化铁对天目釉进行仿制。但随着天然矿物资源的消耗，有学者提出使用尾矿或废渣代替部分陶瓷原料，如专利CN104961501A中使用锰矿尾矿渣为主要原料制备黑釉，其中锰渣掺入量为29％。专利CN106116147使用陶瓷废料和工业氧化铜和氧化钴制备了油滴黑釉，其中废料的掺入量为30％。专利号CN105884197 A使用了铁矿渣制备了铁系釉，其中的铁矿渣掺入量＜35％。综上可知，绝大多数研究使用废弃物进行制备铁系釉仅仅只用于取代一定比例的原料，仍依靠加入熔剂或者昂贵的色剂辅助制备。因此，在保证产品性能的同时，废弃物利用率的提高具有重大的意义。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种铁系艺术黑釉及其制备方法，通过合理利用不同分级尾矿的特性，实现了尾矿在艺术黑釉的制备中全掺量利用，实现了分级尾矿的高附加值资源化利用。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种铁系艺术黑釉，原料包括劣质矿物经磁选、重选得到的强磁渣、弱磁渣和泥渣，按重量百分比计，所述原料配比为0％～80％的强磁渣、20％～80％的弱磁渣和0％～35％的泥渣，强磁渣和泥渣的用量不同时为零。

进一步的，所述原料中还添加0.1％～0.3％的三聚磷酸钠和0.3％～0.5％的羧甲基纤维素钠。

本发明还公开一种铁系艺术黑釉的制备方法，具体步骤如下：

S1对劣质矿物提纯得到的分级尾矿进行磁选、重选，得到强磁渣、弱磁渣和泥渣；

S2将强磁渣、弱磁渣、泥渣、三聚磷酸钠和羧甲基纤维素钠混合后进行湿法球磨，过筛，得到釉浆；

S3在素烧后的坯体上施加釉浆，将施釉后的坯体烧成后，得到铁系艺术黑釉。

进一步的，步骤S1中，所述劣质矿物为花岗岩石材加工废渣。

进一步的，步骤S1中，所述磁选具体步骤为：先进行弱磁场磁选得到强磁渣再进行强磁场磁选得到弱磁渣。

进一步的，所述弱磁场的磁力为0.3T～0.4T，所述强磁场的磁力为1.3T～1.4T。

进一步的，步骤S1中，对得到的强磁渣、弱磁渣和泥渣进行水洗、沉淀、过筛、烘干，所述过筛采用60～100目。

进一步的，步骤S2中，球磨时，原料：球磨介质：水的质量比为1:2:0.8，其中球磨介质为氧化铝，球磨时间为60min～120min，球磨后得到的浆料过200～250目筛，0＜筛余＜0.1％。

进一步的，步骤S3中，所述烧制在电窑中进行，所述烧成温度为1220℃～1280℃，保温20min～40min。

进一步的，在1220℃，保温20min后，所述铁系艺术黑釉产生乌金色或酱褐色装饰效果；在1250℃，保温20min后，所述铁系艺术黑釉产生金属光泽状装饰效果；在1250℃，保温30min后，所述铁系艺术黑釉产生雨点液滴状装饰效果；在1280℃，保温40min后，所述铁系艺术黑釉产生红色油滴状装饰效果。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明提出一种铁系艺术黑釉，以劣质矿物经磁选、重选得到强磁渣、弱磁渣和泥渣为原料，并将其全掺量的引入黑釉中，通过调控强磁渣、弱磁渣和泥渣的使用比例得到具有较高的艺术价值的铁系艺术黑釉，同时也提高了劣质矿物的附加值；本发明在对劣质矿物的分级尾矿进行循环利用的同时，并没有再引入其他辅助原料，大大降低了铁系艺术黑釉的生产成本；同时也避免了大量的劣质矿物随意堆放对土壤、空气和水质的破坏，减少了对环境的污染，因此本发明的铁系艺术黑釉具有重要的经济价值、社会价值和广阔的应用前景。

本发明在强磁渣、弱磁渣和泥渣中添加三聚磷酸钠，提高了釉浆的流动性，添加羧甲基纤维素钠为釉浆提供粘黏性和分散悬浮性，两者作为添加剂改善釉浆工艺性能，有利于釉浆的球磨效率、浆料的输送和贮存以及上釉等操作。

本发明中先弱磁场磁选筛选出劣质矿物中的强磁性矿物，有利于后续强磁场磁选的顺利进行，避免因为太多强磁性矿物导致磁选机堵塞；同时先进行弱磁场磁选使得铁含量高的矿物杂质预先分离出，剩下的中弱磁性的劣质矿物由随后的高磁场磁选进行扫选，提高强磁场磁选的分选效率，进一步提高经济效益。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。

本发明的一种铁系艺术黑釉制备方法具体如下：

(1)花岗岩石材加工废渣的分级提纯和预处理：将花岗岩石材加工废渣采用磁选、重选进行处理，收集磁选过程中产生的强磁渣、弱磁渣和重选过程中产生的泥渣，其中磁选工序顺序为先弱磁场(0.3T-0.4T)磁选后进行强磁场(1.3T-1.4T)磁选，对强磁渣、弱磁渣和泥渣进行水洗、沉淀、过筛、烘干备用。

(2)釉浆的制备：原料按照重量百分比计，将0～80％的强磁渣、20～80％的弱磁渣和0～35％的泥渣混合后，再加入0.1％～0.3％的三聚磷酸钠、0.3％～0.5％的羧甲基纤维素钠并进行湿法球磨，球磨时，原料：球磨介质：水的质量比为1:2:0.8，其中球磨介质为氧化铝，球磨时间为60-120min，湿法球磨后釉浆过200目筛，控制筛余小于0.1％。

(3)在素烧后的坯体上施釉。

(4)待坯体干燥完成后将施釉后的坯体置于电窑中在中性气氛下烧制。

实施例1：

将花岗岩石材加工废渣先在弱磁场(0.3T)磁选得到强磁渣，后进行强磁场(1.3T)磁选得到弱磁渣，再进行重选得到泥渣，将强磁渣、弱磁渣和泥渣水洗、沉淀、过60目筛、烘干备用。

以重量百分比计，将强磁渣20％、弱磁渣80％，外加0.3％的三聚磷酸钠和0.5％的羧甲基纤维素钠混合均匀进行湿法球磨，球磨时，原料：球磨介质：水的质量比为1:2:0.8，球磨60min，球磨后过200目筛，筛余大于0小于0.1％，得到釉浆。

在素烧后的坯体上施釉，经干燥，烧成后获得制品，其中到达最高烧成温度点为1220℃，保温20min，得到外观呈乌金色状装饰效果的铁系艺术黑釉。

本实施例中得到的铁系艺术黑釉呈乌金色状装饰效果，“乌金色”即漆黑的意思，指的是釉面为漆黑状，无肉眼可见晶体，要达到上述效果要求配方中含有适量铁含量以保证漆黑的发色，同时铁含量不能过高，烧成温度(1220℃)较低，保温时间较短(20min)是保证釉中Fe以玻璃态的离子形式存在而呈深黑色，防止铁离子出现过饱和析晶。

实施例2：

将花岗岩石材加工废渣先在弱磁场(0.35T)磁选得到强磁渣，后进行强磁场(1.35T)磁选得到弱磁渣，再进行重选得到泥渣，将强磁渣、弱磁渣和泥渣水洗、沉淀、过80目筛、烘干备用。

以重量百分比计，将弱磁渣66.7％，泥渣33.3％，外加0.25％的三聚磷酸钠和0.4％的羧甲基纤维素钠混合均匀进行湿法球磨球磨时，原料：球磨介质：水的质量比为1:2:0.8，球磨时间为100min，球磨后过250目筛，筛余大于0小于0.1％，得到釉浆。

在素烧后的坯体上施釉，经干燥，烧成后获得制品。其中到达最高烧成温度点为1220℃，保温20min，得到外观呈酱褐装饰效果的铁系艺术黑釉。

本实施例中得到的铁系艺术黑釉呈酱褐装饰效果，其中铁的赋存状态与实施例1中的乌金釉类似，只是在铁含量上略少于乌金釉，同样为了防止釉的析晶在烧成温度上不能太高，1220℃即可，保温时间较短，20min即可。

实施例3：

将花岗岩石材加工废渣先在弱磁场(0.35T)磁选得到强磁渣，后进行强磁场(1.35T)磁选得到弱磁渣，再进行重选得到泥渣，将强磁渣、弱磁渣和泥渣水洗、沉淀、过80目筛、烘干备用。

以重量百分比计，将弱磁渣65％，泥渣35％，外加0.25％的三聚磷酸钠和0.4％的羧甲基纤维素钠混合均匀进行湿法球磨球磨时，原料：球磨介质：水的质量比为1:2:0.8，球磨时间为100min，球磨后过250目筛，筛余大于0小于0.1％，得到釉浆。

在素烧后的坯体上施釉，经干燥，烧成后获得制品。其中到达最高烧成温度点为1220℃，保温20min，得到外观呈酱褐装饰效果的铁系艺术黑釉。

本实施例中得到的铁系艺术黑釉呈酱褐装饰效果，其中铁的赋存状态与实施例1中的“乌金釉”类似，只是在铁含量上略少于乌金釉，同样为了防止釉的析晶在烧成温度上不能太高，1220℃即可，保温时间较短，20min即可。

实施例4：

将花岗岩石材加工废渣先在弱磁场(0.35T)磁选得到强磁渣，后进行强磁场(1.35T)磁选得到弱磁渣，再进行重选得到泥渣，将强磁渣、弱磁渣和泥渣水洗、沉淀、过80目筛、烘干备用。

以重量百分比计，将强磁渣40％，弱磁渣42％，泥渣18％，外加0.25％的三聚磷酸钠和0.3％的羧甲基纤维素钠混合均匀进行湿法球磨球磨时，原料：球磨介质：水的质量比为1:2:0.8，球磨时间为100min，球磨后过250目筛，筛余大于0小于0.1％，得到釉浆。

在素烧后的坯体上施釉，经干燥，烧成后获得制品。其中到达最高烧成温度点为1220℃，保温20min，得到外观呈酱褐装饰效果的铁系艺术黑釉。

本实施例中得到的铁系艺术黑釉呈红酱褐装饰效果，其中铁的赋存状态与实施例1中的“乌金釉”类似，在铁含量上略少于乌金釉而略高于例2和例3的酱褐釉，泥渣和弱磁渣的同时引入在釉中生成了更多的小尺寸的赤铁矿晶体，因此釉面呈黑色乏红。

实施例5：

将花岗岩石材加工废渣先在弱磁场(0.3T)磁选得到强磁渣，后进行强磁场(1.4T)磁选得到弱磁渣，再进行重选得到泥渣，将强磁渣、弱磁渣和泥渣水洗、沉淀、过100目筛、烘干备用。

以重量百分比计，将强磁渣60％，弱磁渣40％，外加0.3％的三聚磷酸钠和0.3％的羧甲基纤维素钠混合均匀进行湿法球磨球磨时，原料：球磨介质：水的质量比为1:2:0.8，球磨时间为120min，球磨后过200目筛，筛余小于0.1％，得到釉浆。

在素烧打磨好后的坯体上施釉，经干燥，烧成后获得制品。其中到达最高烧成温度点为1250℃，保温30min，得到外观呈雨点液滴状装饰效果的铁系艺术黑釉。

本实施例得到铁系艺术黑釉呈雨点液滴状装饰效果，雨点釉为一种为典型的宋釉，在宋金时代山西、河南、河北、山西等北方窑口所烧，也称为华北油滴。其形成机理为气泡机理，即高温下氧化铁放出气体，氧化铁在釉面气体爆破处结晶，因此烧成温度在1250℃左右，在此温度下才能满足氧化铁的高温分解，但如果烧成温度太高，大于1280℃，促进了液相分离的形成，则更容易形成建盏类的大油滴效果。

实施例6

将花岗岩石材加工废渣先在弱磁场(0.4T)磁选得到强磁渣，后进行强磁场(1.4T)磁选得到弱磁渣，再进行重选得到泥渣，将强磁渣、弱磁渣和泥渣水洗、沉淀、过70目筛、烘干备用。

以重量百分比计，将强磁渣80％，弱磁渣20％，外加0.3％的三聚磷酸钠和0.5％的羧甲基纤维素钠混合均匀进行湿法球磨，球磨时，原料：球磨介质：水的质量比为1:2:0.8，球磨时间120min，球磨后过240目筛，筛余小于0.1％，得到釉浆。

在素烧打磨好后的坯体上施釉，经干燥，烧成后获得制品。其中到达最高烧成温度点为1250℃，保温20min，得到外观呈金属光泽状装饰效果的铁系艺术黑釉。

本实施例中得到铁系艺术黑釉呈金属光泽状装饰效果，金属光泽釉是一种釉中晶体定向生长，对可见光产生了全波段的反射，外观上呈银金属光泽色。获得这种效果需要原料中铁矿物含量比例高，因此配方中强磁渣的比例要高；其次当烧成温度低时，釉中液相含量低，扩散作用小，抑制了晶体生长；当烧成温度高时，氧化铁分解反应加剧，氧化铁晶体容易过度生长而不利于其均匀取向生长。

实施例7

将花岗岩石材加工废渣先在弱磁场(0.4T)磁选得到强磁渣，后进行强磁场(1.3T)磁选得到弱磁渣，再进行重选得到泥渣，将强磁渣、弱磁渣和泥渣水洗、沉淀、过70目筛、烘干备用。

以重量百分比计，将强磁渣40％，弱磁渣60％，外加0.1％的三聚磷酸钠和0.5％的羧甲基纤维素钠混合均匀进行湿法球磨，球磨时，原料：球磨介质：水的质量比为1:2:0.8，球磨时间100min，球磨后过200目筛，筛余小于0.1％，得到釉浆。

在素烧打磨好后的坯体上施釉，经干燥，烧成后获得制品。其中到达最高烧成温度点为1280℃，保温40min，得到外观呈红色油滴状装饰效果的铁系艺术黑釉。

本实施例中得到的铁系艺术黑釉呈红色油滴状装饰效果，其在1280℃烧成，区别于实施例3的雨点釉的烧成温度1250℃，红色油滴状装饰效果形成原理主要是气泡原理和分相-析晶的结合，高温促进了液相分离的进行，因此，除了高温氧化铁分解气体形成在釉面形成的气泡富铁相之外，液相分离中的富铁相漂浮合并，在冷却过程中过饱和析晶，因此釉面油滴尺寸大小不一，均匀性明显低于雨点釉，并且保温时间越长越有利于上述析晶过程的进行。

采用分光光度计(X-Rite Ci7800，美国)分析样品的色度值，测量得到的数据值见下表：

注：L*对应颜色的亮度；a*的正值对应红色，负值对应绿色；b*的正值对应黄色，负值对应蓝色；

表中的a*和b*的绝对值越接近0则越黑，上述所有黑釉实施例中a*和b*的值绝对值均小于5，色彩上接近黑色。实施例1中的乌金釉和实施例5中的雨点釉表现为黑度高，其次为实施例6、实施例7、实施例2、实施例3和实施例4。

大量的花岗岩废渣因为没有合理的处理办法，只能随意堆放，占用了大量的土地，这不仅破坏了地表的土壤结构、改变了地表化学元素的组成，而且还会严重影响植被生长，出现土壤退化现象，最终导致地表的“石质化”或“石漠化”。花岗岩加工过程中废水沉淀产生的锯泥若没有经过处理直接排放，在下雨时往往顺着地表流汇入溪流或者江河之中，对水质造成严重的破坏。锯泥长时间堆放，干燥风化之后会转化为大气扬尘造成空气污染，本发明将花岗岩的劣质尾矿提纯的废渣全掺量的作为铁系艺术黑釉的原料，减少废物矿渣对环境的污染，减少了废渣处理的经济投入，提高了废物矿渣的附加值。

Claims (5)

1.一种铁系艺术黑釉的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

S1 对劣质矿物提纯得到的分级尾矿进行磁选、重选，得到强磁渣、弱磁渣和泥渣；

S2 按重量百分比计，将0％～80％的强磁渣、20%～80%的弱磁渣、0％～35％的泥渣，0.1%~0.3%的三聚磷酸钠和0.3%~0.5%的羧甲基纤维素钠 ，混合后进行球磨，过筛，得到釉浆，其中，强磁渣和泥渣的用量不同时为零；

S3 在素烧后的坯体上施加釉浆，将施釉后的坯体烧成后，得到铁系艺术黑釉；

步骤S3中，所述烧成温度为1220℃～1280℃，保温20min～40min；

所述劣质矿物为花岗岩石材加工废渣；

步骤S1中，所述磁选具体步骤为：先进行弱磁场磁选得到强磁渣再进行强磁场磁选得到弱磁渣；

所述弱磁场的磁力为0.3T~0.4T，所述强磁场的磁力为1.3T~1.4T。

2.根据权利要求1所述的一种铁系艺术黑釉的制备方法，其特征在于，步骤S1中，对得到的强磁渣、弱磁渣和泥渣进行水洗、沉淀、过筛和烘干，所述过筛采用60~100目。

3.根据权利要求1所述的一种铁系艺术黑釉的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述球磨为湿法球磨，球磨时，原料：球磨介质：水的质量比为1:2:0.8，其中球磨介质为氧化铝，球磨时间为60min~120min，球磨后得到的浆料过200~250目筛，0＜筛余＜0.1%。

4.根据权利要求1所述的一种铁系艺术黑釉的制备方法，其特征在于，在1220℃，保温20min后，所述铁系艺术黑釉产生乌金色或酱褐色装饰效果；在1250℃，保温20min后，所述铁系艺术黑釉产生金属光泽状装饰效果；在1250℃，保温30min后，所述铁系艺术黑釉产生雨点液滴状装饰效果；在1280℃，保温40min后，所述铁系艺术黑釉产生红色油滴状装饰效果。

5.一种铁系艺术黑釉，其特征在于，采用权利要求1~4中任一项所述制备方法制得。