CN113185124A - 一种利用金红石矿选尾矿制备的熔块釉及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于陶瓷材料和生产工艺技术领域，具体涉及一种利用金红石矿选尾矿制备的熔块釉及其制备方法。所述熔块釉的组分及其质量百分含量为：除杂提纯的金红石尾矿粉4～10％，滑石粉6～8％，石英粉35～39％，碳酸钙13～15％，硼酸2～4％，硼砂4～6％，氧化锌5～8％，碳酸锶3～6％，碳酸钡3.5～5.5％，氧化铝粉3～4.5％，碳酸钠6～7.5％，余量为碳酸锂。本发明采用除杂提纯后的金红石尾矿作为原料，能够提高了金红石尾矿的高效利用，且获得的熔块烧成范围宽，通配性好，烧成温度低，光泽度高，具有良好的热稳定性和耐磨性。
Description
技术领域
本发明属于陶瓷材料和生产工艺技术领域，具体涉及一种利用金红石矿选尾矿制备的熔块釉及其制备方法。
背景技术
当前，长石、石英等伴生非金属矿物被大量用于陶瓷工业中，作为坯料、釉料和熔剂的基本成分，是陶瓷原料中最常用的熔剂性原料，尽管我国陶瓷原料资源储备量很大，但级别较高的不多，其中符合QB/Z 1636-1992《日用陶瓷用长石》标准一级以上的自然长石、石英类资源储量仅占过去已开发总量的15％～20％。随着各行业对资源需求量增加，资源日益匮乏，一定程度上限制了我国陶瓷等轻工业的可持续发展。
利用尾矿研制一种可应用于陶瓷行业的优质无铅透明熔块，加强对成本低廉、性能优异的无铅透明熔块釉的研究，提高资源产品附加值，将来替代匮乏的矿石原料，具有广阔的发展的空间和现实意义。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的提供一种利用金红石选矿尾矿(含石英、云母、长石等)制备一种透明性好，光泽度高，生产成本低的无铅熔块釉料及其制备方法。
为实现上述发明目的，本发明提供了一种利用金红石矿选尾矿制备的熔块釉，所述熔块釉的组分及其质量百分含量为：除杂提纯的金红石尾矿粉4～10％，滑石粉6～8％，石英粉35～39％，碳酸钙13～15％，硼酸2～4％，硼砂4～6％，氧化锌5～8％，碳酸锶3～6％，碳酸钡3.5～5.5％，氧化铝粉3～4.5％，碳酸钠6～7.5％，余量为碳酸锂。
进一步的，所述除杂提纯的金红石尾矿粉中SiO2含量为72-76％，Al2O3含量为9-11％，Fe含量低于0.50％。
进一步的，所述金红石尾矿粉的除杂提纯方法为：
将金红石尾矿粉进行至少4次扫选，所述扫选过程加入抑制剂、活化剂、捕收剂，所述抑制剂包括氟硅酸钠、水玻璃，所述活化剂为硝酸铅，所述捕收剂为膦酸类、脂肪醇类和羟肟酸类捕收剂组合而成。
基于同一发明构思的，本发明实施例还提供了一种利用金红石矿选尾矿制备的熔块釉的制备方法，所述制备方法具体包括以下步骤：
将除杂提纯的金红石尾矿粉经烘干研磨，将碳酸钙、碳酸钡、硼砂、氧化锌、碳酸锶、碳酸钠、碳酸锂经干法破碎与磨矿，将滑石粉、石英粉和氧化铝粉末进行过筛处理，获得处理后原料；
将所述处理后原料混合并过筛后置于预热的刚玉坩埚送至熔炉中，加热熔化获得玻璃液；
将所述玻璃液倒入至冷水中进行冷却，获得玻璃状熔块，经烘干后获得熔块釉。
进一步的，所述预热的刚玉坩埚的预热方法为：
将刚玉坩埚置于高温烧样炉中随炉升温，于150℃下预热30分钟。
进一步的，所述加热熔化过程中温度为1200-1300℃，时间为2-3h。
进一步的，所述玻璃状熔块的烘干温度为90-110℃。
有益效果：
本发明本发明采用除杂提纯后的金红石尾矿作为原料，为该类选矿尾矿整体高效利用提供了前提基础。
本发明在传统铅釉的基础上研究开发出了一种R2O-RO-Al2O3-B2O3-SiO2系无铅透明熔块配方。按本发明所述配方制得的熔块，具有烧成范围宽，较好的通配性，低烧成温度即可形成光泽度高、平整性好的釉面，并具有良好的热稳定性和耐磨性能，铅溶出量为0等特点，广泛适用于建筑陶瓷、日用陶瓷、卫用陶瓷等领域。
附图说明
图1是本发明实施例提供的金红石尾矿除杂提纯流程图；
图2为本发明实施例提供的实施例2的产品图片。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例进行详细描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
在本发明实施例中，金红石尾矿的除杂提纯过程如附图1所示。将四川某地金红石选矿尾矿，其组成为Na2O 0.571％、MgO 0.217％、Al2O3 15.07％、SiO2 68.13％、P2O51.38％、SO3 0.335％、K2O 3.19％、CaO 1.47％、TiO2 0.61％、V2O5 0.046％、PbO 0.0988％、MnO 0.015％、Fe2O3 1.656％、CuO 0.008％、ZnO 0.008％、Rb2O 0.0073％、SrO 0.003％、ZrO2 0.0102％、BaO 0.154％、Cr2O30.01％。按照图1的提纯流程进行四次扫选，每次扫选过程中加入抑制剂1、抑制剂2、活化剂和捕收剂，其中抑制剂1为氟硅酸钠，抑制剂2为水玻璃，活化剂是硝酸铅，捕收剂为组合捕收剂CSU-9#(膦酸类+脂肪醇类+羟肟酸类+乳化剂；用量按顺序分别为1000/600/1000/800g·t-1)。每次扫选加药量如表1所示。每次加药后搅拌3分钟，充气两分钟后，浮选刮泡3分钟。
表1扫选各阶段加药量
| 一扫(g/t) | 二扫(g/t) | 三扫(g/t) | 四扫(g/t) | |
| 氟硅酸钠 | 500 | 250 | 100 | 50 |
| 水玻璃 | 300 | 150 | 100 | 50 |
| 硝酸铅 | 500 | 250 | 150 | 100 |
| CSU-9# | 400 | 200 | 100 | 50 |
最终得到的提纯除杂的金红石产品其成分组成为最终得到的提纯除杂的金红石产品其成分组成为Al2O3 9～11％、Ca 0.8～1.1％、K 2～3％、Mg 0.08～0.2％、Na 0.1～0.3％、Fe<0.5％、SiO2 72～76％、Ti 0.1～0.3％。
实施例1
原料组份为：提纯除杂后金红石尾矿粉9.43％，滑石粉6.27％，石英砂35.14％，碳酸钙14.24％，硼酸3.06％，硼砂5.09％，氧化锌6.6％，碳酸锶4.81％，碳酸钡4.53％，氧化铝粉3.14％，碳酸锂0.94％，碳酸钠6.6％；将上述原料均过60目筛。
熔块制备：
1)原料的制备：为了保证熔块料混合均匀，所有原料都必须事先制成粉料。将金红石选矿尾矿，通过浮、磁选等方法再进行除杂提纯，然后经烘干后再干磨。其余原料按所设计的釉料配方，用电子天平准确称取；
2)配料混合混料：将步骤1)中的配合料用研钵混匀后过60目筛，反复进行三次；
3)熔制：将步骤2)中的配合料置于刚玉坩埚输送至熔炉中，在1300℃条件下，保温2.5h，熔化成玻璃液；
4)水淬：将步骤3)中的熔融玻璃液倒入事先装有冷水的铁桶中，待完全冷却即可得到松脆透明的玻璃状熔块，烘干后，得到干熔块；
对比例1
根据实施例1的工艺与配方，仅将原料采用未经提纯的金红石尾矿，进行制备。未经提纯的金红石尾矿粉SiO2含量占68.13％，Al2O3含量为15.07％，Fe含量1.2％。
将实施例1和对比例1所制得的产品进行性能测试，其各项指标如表2所示。
表2实施例1与对比例1产品性质对比
由上表可知，实施例1与对比例1制得的产品，除熔块始熔温度、表面张力、线性膨胀系数相差不大外，其余各项常规指标，实施例1均比对比例1具有优势，其中实施例1中铁的含量低于0.5％，而对比例中的含铁量为1.2％，使得二者获得熔块釉的光泽度存在较大的差异。
实施例2
提纯除杂后金红石尾矿粉4.75％，滑石粉6.32％，石英砂38.82％，碳酸钙14.35％，硼酸3.09％，硼砂5.13％，氧化锌6.65％，碳酸锶4.85％，碳酸钡4.56％，氧化铝粉3.88％，碳酸锂0.95％，碳酸钠6.65％；将上述原料均过60目筛。
熔块制备：
1)原料的制备：为了保证熔块料混合均匀，所有原料都必须事先制成粉料。将金红石选矿尾矿，通过浮、磁选等方法再进行除杂提纯，然后经烘干后再干磨。其余原料按所设计的釉料配方，用电子天平准确称取；
2)配料混合混料：将步骤1)中的配合料用研钵混匀后过60目筛，反复进行三次；
3)熔制：将步骤2)中的配合料置于刚玉坩埚输送至熔炉中，在1300℃条件下，保温2.5h，熔化成玻璃液；
4)水淬：将步骤3)中的熔融玻璃液倒入事先装有冷水的铁桶中，待完全冷却即可得到松脆透明的玻璃状熔块，烘干后，得到干熔块；产品图片如图2所示。
以上所述实施例，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明的技术范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种利用金红石矿选尾矿制备的熔块釉，其特征在于，所述熔块釉的组分及其质量百分含量为：除杂提纯的金红石尾矿粉4～10％，滑石粉6～8％，石英粉35～39％，碳酸钙13～15％，硼酸2～4％，硼砂4～6％，氧化锌5～8％，碳酸锶3～6％，碳酸钡3.5～5.5％，氧化铝粉3～4.5％，碳酸钠6～7.5％，余量为碳酸锂。
2.根据权利要求1所述的利用金红石矿选尾矿制备的熔块釉，其特征在于，所述除杂提纯的金红石尾矿粉中SiO2含量为72-76％，Al2O3含量为9-11％，Fe含量低于0.50％。
3.根据权利要求1所述的利用金红石矿选尾矿制备的熔块釉，其特征在于，所述金红石尾矿粉的除杂提纯方法为：
将金红石尾矿粉进行至少4次扫选，所述扫选过程加入抑制剂、活化剂、捕收剂，所述抑制剂包括氟硅酸钠、水玻璃，所述活化剂为硝酸铅，所述捕收剂为膦酸类、脂肪醇类和羟肟酸类捕收剂组合而成。
4.一种利用金红石矿选尾矿制备熔块釉的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括以下步骤：
将除杂提纯的金红石尾矿粉经烘干研磨，将碳酸钙、碳酸钡、硼砂、氧化锌、碳酸锶、碳酸钠、碳酸锂经干法破碎与磨矿，将滑石粉、石英粉和氧化铝粉末进行过筛处理，获得处理后原料；
将所述处理后原料混合并过筛后置于预热的刚玉坩埚送至熔炉中，加热熔化获得玻璃液；
将所述玻璃液倒入至冷水中进行冷却，获得玻璃状熔块，经烘干后获得熔块釉。
5.根据权利要求4所述的利用金红石矿选尾矿制备熔块釉的制备方法，其特征在于，所述预热的刚玉坩埚的预热方法为：
将刚玉坩埚置于高温烧样炉中随炉升温，于150℃下预热30分钟。
6.根据权利要求4所述的利用金红石矿选尾矿制备熔块釉的制备方法，其特征在于，所述加热熔化过程中温度为1200-1300℃，时间为2-3h。
7.根据权利要求4所述的利用金红石矿选尾矿制备熔块釉的制备方法，其特征在于，所述玻璃状熔块的烘干温度为90-110℃。
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