CN115893838A - 一种低成本瓷质砖超白面釉及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种低成本瓷质砖超白面釉，低成本瓷质砖超白面釉包括：钾长石，钠长石，超白高岭土，煅烧高岭土，烧滑石，霞石，煅烧氧化铝，超白氧化铝，石英，硅灰石，碳酸锶，硅酸锆；所述低成本瓷质砖超白面釉可极大降低所制产品的放射性，将面釉中硅酸锆的使用量控制在5%～8%，通过加入超白高岭土和超白氧化铝直接增加白度，并且提高配方中氧化铝含量，调整配方烧成温度，配合硅酸锆使产品釉面白度达到70～73度，同时添加1～3份的碳酸锶使得釉面发色好且稳定正常，适合低温快烧环境。
Description
技术领域
本发明涉及建筑陶瓷技术领域，具体涉及一种低成本瓷质砖超白面釉及其制备方法。
背景技术
硅酸锆是一种优质的陶瓷釉料乳浊剂，主要用于建筑陶瓷、卫生陶瓷、日用陶瓷及电瓷的色釉料生产中，具有粒度细、分散性好、遮盖力强、乳浊性好、流动性好等特点，具有较强的耐磨性和增白作用。硅酸锆的增白机理是因其在陶瓷烧成后形成斜锆石等，从而对入射光波形成散射，这种散射一般称之为大粒子散射或米氏散射，会产生最佳乳浊增白效果。
在生产瓷质砖产品时，通常在面釉中添加一种常用的陶瓷用乳浊剂硅酸锆，硅酸锆在陶瓷坯釉烧成后会形成斜锆石，对入射光形成散射达到视觉乳浊增白的效果。硅酸锆这种原料常来自于锆英砂，在锆英砂有一种伴生矿物叫做独居石，独居石当中含有一定量的放射性元素镭和钍，所以硅酸锆原料常常含有一定量的放射性，但是在建筑陶瓷行业当中，根据需要，面釉的白度通常控制在70度左右，硅酸锆的加入量往往在10％～15％，这样就不利于家居环境，而一些低品位的锆英砂原料提纯的硅酸锆的放射性可能会更高；并且市场上硅酸锆价格在20000元/吨，按10-15％量加入时，硅酸锆成本就在2000-3000元/吨，占面釉成本权重很大。因此研发出一种超白面釉，减少硅酸锆的使用量，不仅可以极大控制生产成本，还能降低产品放射性的风险。
专利《一种超白面釉的制备工艺》申请号：202010026707.5中使用高白钾长石和钠长石以及搭配硅酸锆使用，达到增加白度效果。钾长石熔融温度不高，熔融温度范围宽，但是高温粘度大，气泡难以排出，而钠长石熔融温度低，熔化时没有新的晶相产生，形成的液相粘度低，熔融范围窄，不利于低温快烧的环境。专利中使用的高白钾长石和高白钠长石只是单纯提高普通高钾长石和钠长石的纯度，减少Fe，Ti杂质含量，从而提高白度。
专利《一种陶瓷超白面釉》申请号：201811514587.2中使用硅酸锆、二氧化铈和铝酸钇复配作为乳浊剂达到增白效果，面釉白度是比较高，但是同样放射性也增加，同时使用多种乳浊剂，这几种乳浊剂都具有放射性，且这两种氧化物本身都具有毒性，增加了操作难度，存放射危险性加大，铝酸钇价格昂贵，整体成本也比普通瓷质砖面釉成本高。
专利《一种面釉及其制备方法、釉面砖》申请号：202210924943.8中使用高白氧化铝搭配硅酸锆使用，达到增加白度效果。但是高白氧化铝加入量过多时，面釉发色会比较差。
因此如何得出白度、发色能达到生产要求且减少硅酸锆使用量的超白面釉配方成为尚待解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种白度高、发色好、硅酸锆使用量低、节能环保、生产成本低的低成本瓷质砖超白面釉及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种低成本瓷质砖超白面釉，所述低成本瓷质砖超白面釉由以下重量份的原料组成：钾长石5～15份，钠长石10～35份，超白高岭土3～10份，煅烧高岭土2～10份，烧滑石3～8份，霞石5～20份，煅烧氧化铝5～20份，超白氧化铝10～15份，石英5～20份，硅灰石1～3份，碳酸锶1～3份，硅酸锆4～9份。
进一步地，一种低成本瓷质砖超白面釉，所述低成本瓷质砖超白面釉由以下重量份的原料组成：钾长石9～15份，钠长石24～35份，超白高岭土7～10份，煅烧高岭土3～10份，烧滑石5～8份，霞石5～15份，煅烧氧化铝5～10份，超白氧化铝13～15份，石英10～20份，硅灰石2～3份，碳酸锶2～3份，硅酸锆5～8份。
进一步地，所述低成本瓷质砖超白面釉中所述硅酸锆的使用量控制在5wt％～8wt％。
进一步地，所述低成本瓷质砖超白面釉的原料按重量百分比计，包括以下化学组分：SiO253％～57％、Al2O3 32％～36％、CaO 0.8％～1.2％、MgO 1.5％～2.2％、K2O 0.8％～1.2％、Na2O2％～4％、SrO:1.0％～2.5％、ZrO2 1.2％～2.5％，烧失：2％～3％。
进一步地，所述超白氧化铝粒径的中位径D50＝1.70μm～1.85μm。
进一步地，所述硅酸锆粒径的中位径D50＝1.30μm～1.35μm。
进一步地，所述低成本瓷质砖超白面釉制出陶瓷产品的釉面白度在70～73度。
本发明还提供了一种低成本瓷质砖超白面釉的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照配比称取组成所述低成本瓷质砖超白面釉的各原料，加水球磨，过325目筛网余0.4～0.6％，即得混合料；
(2)将所述混合料陈腐18～24h，比重控制在1.85～1.88，流速控制在26～30s，即得待用的低成本瓷质砖超白面釉，使用钟罩将待用的低成本瓷质砖超白面釉均匀淋釉在砖坯上即可完成低成本瓷质砖超白面釉的涂敷。
进一步地，所述步骤(1)中按照配比称取组成所述低成本瓷质砖超白面釉的各原料，加入水38wt％，羧甲基纤维素0.13wt％，三聚磷酸钠0.3wt％，过325目筛网余0.4～0.6％，即得混合料。
进一步地，所述步骤(2)中涂敷所述低成本瓷质砖超白面釉产品的烧成温度控制在1150～1165℃，烧成时间为42min。
本发明一种低成本瓷质砖超白面釉，本专利为了减少硅酸锆的使用量，通过实验探究超白氧化铝、超白高岭土以及配方中氧化铝含量的提高对面釉白度的影响。超白高岭土主要是通过原料除杂后白度提高从而提高面釉白度。氧化铝在秞料中处于玻璃的硅氧网格中，能提高釉的粘度，降低锆英石的熔解度，使析晶的晶粒不再熔解以残留晶相的形式参与固相乳浊行为，氧化铝引入形成的铝氧四面体网络结构会抑制Si4+的扩散移动，进而影响Si与Zr结合形成硅酸锆晶体，能抑制锆英石的溶析,有利于硅酸锆的乳浊，从而提高白度。但是随着铝含量的提高，面釉烧成温度也会随之提高，氧化镁和氧化钙在较低温度下就形成液相，可降低烧成温度，且可以改善热稳定性，增宽熔融范围，所以适当加入烧滑石和硅灰石降低面釉烧成温度。最终选出白度、发色能达到生产要求且减少硅酸锆使用量的超白面釉配方。在控制硅酸锆的使用量5％～8％，面釉白度同样可以达到70度以上且釉面发色正常。
本发明一种低成本瓷质砖超白面釉的放射性检测结果如下表1所示：
表1
由此可知，本发明一种低成本瓷质砖超白面釉可极大降低所制产品的放射性，将面釉中硅酸锆的使用量控制在5％～8％，通过加入超白高岭土和超白氧化铝直接增加白度，并且提高配方中氧化铝含量，调整配方烧成温度，配合硅酸锆使产品釉面白度达到70～73度，同时添加1～3份的碳酸锶使得釉面发色好且稳定正常，适合低温快烧环境。
本发明一种低成本瓷质砖超白面釉，提高提高氧化铝含量，提高釉的粘度，降低锆英石的熔解度，使析晶的晶粒不再熔解以残留晶相的形式参与固相乳浊行为，抑制锆英石的溶析，利于硅酸锆的乳浊，从而提高白度，加入适量烧滑石和硅灰石调整面釉烧成温度，和生产烧成温度匹配，通过在面釉中加入超白高岭土和超白氧化铝来代替部分普通的高岭土和氧化铝，直接提高面釉白度，超白氧化铝含量过多时发色差，加入碳酸锶可以有效改善发色。
本发明一种低成本瓷质砖超白面釉，具备以下有益效果：
1、本方案与现有技术相比降低了硅酸锆的使用量20％～35％，降低放射性危害，面釉白度发色可达到生产标准，大幅降低了面釉生产成本。
2、本方案与现有技术相比通过新加入超白高岭土和超白氧化铝这两种增白剂来使釉面白度达到增强效果，超白氧化铝含量过多时发色差，加入碳酸锶改善发色，发色效果佳。
3、提高氧化铝含量，提高釉的粘度，降低锆英石的熔解度，使析晶的晶粒不再熔解以残留晶相的形式参与固相乳浊行为，从而增加面釉白度，生产稳定性高，烧成范围宽，适合低温快烧环境。
具体实施方式
下面的实施例可以帮助本领域的技术人员更全面地理解本发明，但不可以以任何方式限制本发明。
实施例1、低成本瓷质砖超白面釉具体成分按重量比如下：
钾长石9份，钠长石24份，超白高岭土8份，煅烧高岭土3份，烧滑石5份，霞石12份，煅烧氧化铝5份，超白氧化铝13份，石英17份，硅灰石2份，碳酸锶2份，硅酸锆5份。把所需的原料按比例混合均匀，放入球磨机中加入水38％，羧甲基纤维素0.13％，三聚磷酸钠0.3％，出球控制细度在0.4-0.6％(325目筛)，陈腐18-24h，比重控制在1.85-1.88，流速控制在26-30s，使用钟罩均匀淋釉在砖坯上，然后喷墨打色卡，再进行淋抛釉，最后进窑烧成，烧成温度在1150-1165℃之间，烧成时间42min，测量白度和LAB值，光泽度，吸污情况，观察釉面情况。
实施例2、低成本瓷质砖超白面釉具体成分按重量比如下：
钾长石10份，钠长石28份，超白高岭土8份，煅烧高岭土3份，烧滑石6份，霞石10份，煅烧氧化铝7份，超白氧化铝13份，石英10份，硅灰石2份，碳酸锶3份，硅酸锆5份。把所需的原料按比例混合均匀，放入球磨机中加入水38％，羧甲基纤维素0.13％，三聚磷酸钠0.3％，出球控制细度在0.4-0.6％(325目筛)，陈腐18-24h，比重控制在1.85-1.88，流速控制在26-30s，使用钟罩均匀淋釉在砖坯上，然后喷墨打色卡，再进行淋抛釉，最后进窑烧成，烧成温度在1150-1165℃之间，烧成时间42min，测量白度和LAB值，光泽度，吸污情况，观察釉面情况。
实施例3、低成本瓷质砖超白面釉具体成分按重量比如下：
钾长石15份，钠长石30份，超白高岭土7份，煅烧高岭土3份，烧滑石4份，霞石5份，煅烧氧化铝10份，超白氧化铝10份，石英12份，硅灰石3份，碳酸锶1份，硅酸锆4份。把所需的原料按比例混合均匀，放入球磨机中加入水38％，羧甲基纤维素0.13％，三聚磷酸钠0.3％，出球控制细度在0.4-0.6％(325目筛)，陈腐18-24h，比重控制在1.85-1.88，流速控制在26-30s，使用钟罩均匀淋釉在砖坯上，然后喷墨打色卡，再进行淋抛釉，最后进窑烧成，烧成温度在1150-1165℃之间，烧成时间42min，测量白度和LAB值，光泽度，吸污情况，观察釉面情况。
对比例1、低成本瓷质砖超白面釉具体成分按重量比如下：
钾长石9份，钠长石24份，超白高岭土8份，煅烧高岭土3份，烧滑石5份，霞石12份，煅烧氧化铝18份，石英17份，硅灰石2份，碳酸锶2份，硅酸锆5份。
把所需的原料按比例混合均匀，放入球磨机中加入水38％，羧甲基纤维素0.13％，，三聚磷酸钠0.3％，出球控制细度在0.4-0.6％(325目筛)，陈腐18-24h，比重控制在1.85-1.88，流速控制在26-30s，使用钟罩均匀淋釉在砖坯上，然后喷墨打色卡，再进行淋抛釉，最后进窑烧成，烧成温度在1150-1165℃之间，烧成时间42min，测量白度和LAB值，光泽度，成品检测情况，观察釉面情况。
对比例2、低成本瓷质砖超白面釉具体成分按重量比如下：
钾长石9份，钠长石24份，高岭土8份，煅烧高岭土3份，烧滑石5份，霞石12份，煅烧氧化铝5份，超白氧化铝13份，石英17份，硅灰石2份，碳酸锶2份，硅酸锆5份
把所需的原料按比例混合均匀，放入球磨机中加入水38％，羧甲基纤维素0.13％，，三聚磷酸钠0.3％，出球控制细度在0.4-0.6％(325目筛)，陈腐18-24h，比重控制在1.85-1.88，流速控制在26-30s，使用钟罩均匀淋釉在砖坯上，然后喷墨打色卡，再进行淋抛釉，最后进窑烧成，烧成温度在1150-1165℃之间，烧成时间42min，测量白度和LAB值，光泽度，成品检测情况，观察釉面情况。
对比例3、低成本瓷质砖超白面釉具体成分按重量比如下：
钾长石9份，钠长石24份，超白高岭土8份，煅烧高岭土3份，烧滑石5份，霞石12份，煅烧氧化铝5份，超白氧化铝13份，石英17份，硅灰石2份，硅酸锆5份。
把所需的原料按比例混合均匀，放入球磨机中加入水38％，羧甲基纤维素0.13％，三聚磷酸钠0.3％，出球控制细度在0.4-0.6％(325目筛)，陈腐18-24h，比重控制在1.85-1.88，流速控制在26-30s，使用钟罩均匀淋釉在砖坯上，然后喷墨打色卡，再进行淋抛釉，最后进窑烧成，烧成温度在1150-1165℃之间，烧成时间42min，测量白度和LAB值，光泽度，成品检测情况，观察釉面情况。
对比例4、低成本瓷质砖超白面釉具体成分按重量比如下：
钾长石11份，钠长石26份，高岭土8份，煅烧高岭土3份，烧滑石3份，霞石12份，煅烧氧化铝5份，超白氧化铝13份，石英17份，碳酸锶2份，硅酸锆5份。
把把所需的原料按比例混合均匀，放入球磨机中加入水38％，羧甲基纤维素0.13％，，三聚磷酸钠0.3％，出球控制细度在0.4-0.6％(325目筛)，陈腐18-24h，比重控制在1.85-1.88，流速控制在26-30s，使用钟罩均匀淋釉在砖坯上，然后喷墨打色卡，再进行淋抛釉，最后进窑烧成，烧成温度在1150-1165℃之间，烧成时间42min，测量白度和LAB值，光泽度，成品检测情况，观察釉面情况。
对比例5、低成本瓷质砖超白面釉具体成分按重量比如下：
钾长石9份，钠长石24份，超白高岭土8份，煅烧高岭土3份，烧滑石5份，霞石12份，煅烧氧化铝1份，超白氧化铝13份，石英21份，硅灰石2份，碳酸锶2份，硅酸锆5份。
把所需的原料按比例混合均匀，放入球磨机中加入水38％，羧甲基纤维素0.13％，，三聚磷酸钠0.3％，出球控制细度在0.4-0.6％(325目筛)，陈腐18-24h，比重控制在1.85-1.88，流速控制在26-30s，使用钟罩均匀淋釉在砖坯上，然后喷墨打色卡，再进行淋抛釉，最后进窑烧成，烧成温度在1150-1165℃之间，烧成时间42min，测量白度和LAB值，光泽度，成品检测情况，观察釉面情况。
对比例6、低成本瓷质砖超白面釉具体成分按重量比如下：
GM803-8成釉100份，硅酸锆10份。
对实施例1～3制备得到的低成本瓷质砖超白面釉瓷砖产品进行防污测试，测防污方法为：分别取实施例1～3制备得到的低成本瓷质砖超白面釉瓷砖各20块进行试验，用水泥在砖面上涂抹，后用布擦干净，前后对比，如果砖面清洁度未有明显变化，则证明防污合格；根据防污测试可知，实施例1～3制出的低成本瓷质砖超白面釉瓷砖防污合格。
下表2给出实施例1～3及对比例1～6制备得到的低成本瓷质砖超白面釉的性能测定结果。
表2
从对比例1与实施例1中可看出，两个白度和发色均相差比较大，这是因为对比1中没有选用超白氧化铝，超白氧化铝使用对面釉白度提升有比较大作用，但影响墨水颜色鲜度。
从对比例2与实施例1中可看出，两个发色相较接近，但白度有较大差异，这是因为对比例2没有选用超白高岭土，加入了普通高岭土，超白高岭土对面釉白度提升有较大作用，且对墨水发色影响不大。
从对比例3与实施例1中可看出，两个虽然白度较接近，但是发色相差比较大，这是因为对比例3中未加入了碳酸锶，碳酸锶可以增加釉中玻璃相的折射率，色散低，有助于墨水发色；另外碳酸锶强降温作用也比较明显，未加入了碳酸锶对比例3面釉有一定程度生烧。
从对比例4和和实施例1中可以看出，实施例1白度高于对比例4，面釉配方中适当用钙镁替代部分钾钠降温对面釉白度提升有积极效果。
从对比例5和和实施例1中可以看出，实施例1比对比例5白度高4度左右、发色较接近，虽然两者超白氧化铝加入量是一样，但是实施例1中铝含量比对比例5高近4个点，硅铝比发色改变；这是因为氧化铝可以提高釉的粘度，降低锆英石的熔解度，使析晶的晶粒不再熔解以残留晶相的形式参与固相乳浊行为，抑制锆英石的溶析,利于硅酸锆的乳浊，从而提高白度。
从对比例6和和实施例1中可以看出，实施例1白度高于对比例6近2度，发色较接近，具体物料成对比如下表3：
表3
综合上述：低成本瓷质砖超白面釉引入超白氧化铝、超白高岭土、提高铝含量降低锆英石的熔解度，利于硅酸锆的乳浊，从而提高面釉白度；加入碳酸锶解决因引入超白氧化铝导致墨水发色差；适当用钙镁替代部分钾钠降温提升面釉白度，来达到降本增效的作用。
由此可知，本发明一种低成本瓷质砖超白面釉及其制备方法，为了减少硅酸锆的使用量，通过实验探究超白氧化铝、超白高岭土以及配方中氧化铝含量的提高对面釉白度的影响。超白高岭土主要是通过原料除杂后白度提高从而提高面釉白度。氧化铝在秞料中处于玻璃的硅氧网格中，能提高釉的粘度，降低锆英石的熔解度，使析晶的晶粒不再熔解以残留晶相的形式参与固相乳浊行为，氧化铝引入形成的铝氧四面体网络结构会抑制Si4+的扩散移动，进而影响Si与Zr结合形成硅酸锆晶体，能抑制锆英石的溶析,有利于硅酸锆的乳浊，从而提高白度。但是随着铝含量的提高，面釉烧成温度也会随之提高，氧化镁和氧化钙在较低温度下就形成液相，可降低烧成温度，且可以改善热稳定性，增宽熔融范围，所以适当加入烧滑石和硅灰石降低面釉烧成温度。最终选出白度、发色能达到生产要求且减少硅酸锆使用量的超白面釉配方。在控制硅酸锆的使用量5％～8％，面釉白度同样可以达到70度以上且釉面发色正常。本发明一种低成本瓷质砖超白面釉可极大降低所制产品的放射性，将面釉中硅酸锆的使用量控制在5％～8％，通过加入超白高岭土和超白氧化铝直接增加白度，并且提高配方中氧化铝含量，调整配方烧成温度，配合硅酸锆使产品釉面白度达到70～73度，同时添加1～3份的碳酸锶使得釉面发色好且稳定正常，适合低温快烧环境。本发明一种低成本瓷质砖超白面釉，提高提高氧化铝含量，提高釉的粘度，降低锆英石的熔解度，使析晶的晶粒不再熔解以残留晶相的形式参与固相乳浊行为，抑制锆英石的溶析，利于硅酸锆的乳浊，从而提高白度，加入适量烧滑石和硅灰石调整面釉烧成温度，和生产烧成温度匹配，通过在面釉中加入超白高岭土和超白氧化铝来代替部分普通的高岭土和氧化铝，直接提高面釉白度，超白氧化铝含量过多时墨水发色差，加入碳酸锶可以有效改善发色。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种低成本瓷质砖超白面釉，其特征在于，所述低成本瓷质砖超白面釉由以下重量份的原料组成：钾长石5～15份，钠长石10～35份，超白高岭土3～10份，煅烧高岭土2～10份，烧滑石3～8份，霞石5～20份，煅烧氧化铝5～20份，超白氧化铝10～15份，石英5～20份，硅灰石1～3份，碳酸锶1～3份，硅酸锆4～9份。
2.根据权利要求1所述的一种低成本瓷质砖超白面釉，其特征在于，所述低成本瓷质砖超白面釉由以下重量份的原料组成：钾长石9～15份，钠长石24～35份，超白高岭土7～10份，煅烧高岭土3～10份，烧滑石5～8份，霞石5~15份，煅烧氧化铝5~10份，超白氧化铝13～15份，石英10～20份，硅灰石2～3份，碳酸锶2～3份，硅酸锆5～8份。
3.根据权利要求1或2任意一项所述的一种低成本瓷质砖超白面釉，其特征在于，所述低成本瓷质砖超白面釉中所述硅酸锆的使用量控制在5wt%～8wt%。
4.根据权利要求1所述的一种低成本瓷质砖超白面釉，其特征在于，所述低成本瓷质砖超白面釉的原料按重量百分比计，包括以下化学组分：SiO2 53%～57%、Al2O3 32%～36%、CaO0.8%～1.2%、MgO 1.5%～2.2%、K2O 0.8%～1.2%、Na2O 2%～4%、SrO: 1.0%～2.5%、ZrO2 1.2%～2.5%，烧失：2%~3%。
5.根据权利要求1所述的一种低成本瓷质砖超白面釉，其特征在于，所述超白氧化铝粒径的中位径D50=1.70µm～1.85µm。
6.根据权利要求1所述的一种低成本瓷质砖超白面釉，其特征在于，所述硅酸锆粒径的中位径D50=1.30µm～1.35µm。
7.根据权利要求1所述的一种低成本瓷质砖超白面釉，其特征在于，所述低成本瓷质砖超白面釉制出陶瓷产品的釉面白度在70～73度。
8.权利要求1-7任意一项所述的一种低成本瓷质砖超白面釉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按照配比称取组成所述低成本瓷质砖超白面釉的各原料，加水球磨，过325目筛网余0.4～0.6%，即得混合料；
（2）将所述混合料陈腐18～24h，比重控制在1.85～1.88，流速控制在26～30s，即得待用的低成本瓷质砖超白面釉，使用钟罩将待用的低成本瓷质砖超白面釉均匀淋釉在砖坯上即可完成低成本瓷质砖超白面釉的涂敷。
9.根据权利要求8所述的一种低成本瓷质砖超白面釉的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中按照配比称取组成所述低成本瓷质砖超白面釉的各原料，加入水38wt%，羧甲基纤维素0.13wt%，三聚磷酸钠0.3wt%，过325目筛网余0.4～0.6%，即得混合料。
10.根据权利要求8所述的一种低成本瓷质砖超白面釉，其特征在于，所述步骤（2）中涂敷所述低成本瓷质砖超白面釉产品的实际烧成温度控制在1150～1165℃，烧成时间为42min。
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