CN102320823B - 人造玉石、用途及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于玉石的人工合成领域,具体涉及一种人造玉石、用途及其制备方法,人造玉石重量百分组成为:MgO占5.5-12%、Al2O3占18-28%、SiO2占59-73%、K2O占1.0-3.0%、Fe2O3≤0.2%和TiO2≤0.2%。制造方法包括配料、混合、研磨、喷雾造粒、等静压成型、干燥和烧成。本发明采用工业氧化铝、高纯高岭石、石英等普通无机原料合成人造玉石。人造玉石质地致密、细腻,外观温润光滑,热稳定性和化学稳定性高,具有半透明的玉质感,适用于建材领域或制作各种室内外的壁画、首饰、工艺品、家居装饰品和雕塑、园林景观小品。
Description
技术领域
本发明属于玉石的人工合成领域,具体涉及一种人造玉石、用途及其制备方法。
背景技术
玉石是指硬度在3度以上7度以下,质地致密、坚韧的天然矿石。玉石经加工成各种工艺品,具有很高的观赏、使用和收藏价值,但玉石均为天然矿物,资源有限,其价格昂贵难以为大众接受。近年来,人造玉石产品在市场上不断出现,大都以树脂中加入石粉粘合而成,其主要缺点是硬度低,热稳定性和化学稳定性差,手感上仍然有塑料制品的痕迹。
堇青石在天然矿床较为少见,一般岩石中的堇青石以粒状或块状存在,呈无色至灰黑色,具有玻璃光泽,莫氏硬度7-7.5。堇青石的化学式为2MgO·2Al2O3·5SiO2,理论化学组成为MgO13.7%,Al2O334.9%,SiO251.4%,由于它具有很低的热膨胀系数和优异的热震稳定性,因而被广泛用于制造工业陶瓷的窑具或耐高温冲击的陶瓷配件。
发明内容
本发明的目的是提供一种人造玉石及其制备方法,人造玉石具有质地致密、细腻,外观温润光滑,热稳定性和化学稳定性高,有玉质感的性能。
本发明所述的人造玉石,其重量百分组成为:MgO占5.5-12%,Al2O3占18-28%,SiO2占59-73%,K2O占1.0-3.0%,Fe2O3≤0.2%,TiO2≤0.2%,不足100%的量为不可避免的常规矿物杂质。
其XRD谱线显示主要晶相为堇青石占40-75%,次晶相为石英占0-20%和玻璃相占20-50%。
制备方法依次按照下列步骤进行:
(1)将含有所需成分的原料按化学重量百分组成配料混合;
(2)将混合好后的配料湿法研磨至中位径5微米以下,料浆喷雾造粒,造粒粉颗粒的粒度为:16-40目筛余(意即16目筛下和40目筛上之间的颗粒料,类似表述意思相同):20-35%;40-80目筛余:30-48%;80-100目筛余:10-25%;100目筛下占1-10%;
(3)造粒后的配料等静压成型得坯体;
(4)成型后的坯体干燥;
(5)干燥后的坯体高温烧成,烧成温度为1250-1400℃,烧成保温时间为30-600min;
(6)降温至室温后得产品,产品根据要求可进行研磨加工、抛光等的后处理。
其中:
等静压成型的压力优选为100-300Mpa。
坯体干燥优选采用自然干燥方式,干燥时间1-3天。
各成分引入所用的原料分别优选如下:
MgO成分引入的原料为低铁烧结镁粉、低铁电熔镁粉、熟滑石或合成堇青石中的一种或几种的组合。
Al2O3成分引入的原料为粘土、氢氧化铝、工业氧化铝、钾长石或合成堇青石中的一种或几种的组合。
SiO2成分引入的原料为石英粉、熟滑石、粘土或合成堇青石中的一种或几种的组合。
K2O成分引入的原料为钾长石、碳酸钾或钾水玻璃中的一种或几种的组合。
本发明的优点在于采用工业氧化铝、高纯高岭石类粘土、石英等普通无机原料合成出人造玉石。该人造玉石质地致密、细腻,外观温润光滑,热稳定性和化学稳定性高,具有半透明的玉质感,适用于建材领域或制作各种室内外的壁画、首饰、工艺品、家居装饰品和雕塑、园林景观小品。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1-8均按照以下方法进行制备和测定:配料所用工业氧化铝、烧结镁粉、石英、钾长石等原料的化学成分如下表1中,按所需成分的重量百分组成准确配料,用球磨湿法研磨至配合料的中位径5微米以下,喷雾造粒成16-100目的颗粒,颗粒的粒度为:16-40目筛余:20-35%;40-80目筛余:30-48%;80-100目筛余:10-25%;100目筛下占1-10%;等静压成型得坯体,等静压成型的压力为100-300Mpa。坯体自然干燥1-3天后入窑烧成,烧成温度为1250-1400℃,烧成保温时间为30-600min,自然降温至室温后的产品。切取部分样品,测定样品的主要晶相堇青石的百分含量、成分组成、气孔率、1000℃的热膨胀率,具体参数见表2。
其中各实施例实验参数分别如下:
实施例1:喷雾造粒成16-100目的颗粒,颗粒的粒度为:16-40目筛余:35%;40-80目筛余:42%;80-100目筛余:13%;100目筛下占10%;等静压成型的压力为150Mpa。坯体自然干燥2天后入窑烧成,烧成温度为1280℃,烧成保温时间为60min。
实施例2:喷雾造粒成16-100目的颗粒,颗粒的粒度为:16-40目筛余:20%;40-80目筛余:48%;80-100目筛余:24%;100目筛下占8%;等静压成型得坯体,等静压成型的压力为220Mpa。坯体自然干燥3天后入窑烧成,烧成温度为1300℃,烧成保温时间为90min。
实施例3:喷雾造粒成16-100目的颗粒,颗粒的粒度为:16-40目筛余:25%;40-80目筛余:45%;80-100目筛余:20%;100目筛下占10%;等静压成型得坯体,等静压成型的压力为180Mpa。坯体自然干燥2天后入窑烧成,烧成温度为1330℃,烧成保温时间为200min。
实施例4:喷雾造粒成16-100目的颗粒,颗粒的粒度为:16-40目筛余:35%;40-80目筛余:40%;80-100目筛余:18%;100目筛下占7%;等静压成型得坯体,等静压成型的压力为200Mpa。坯体自然干燥1天后入窑烧成,烧成温度为1330℃,烧成保温时间为300min。
实施例5:喷雾造粒成16-100目的颗粒,颗粒的粒度为:16-40目筛余:35%;40-80目筛余:30%;80-100目筛余:25%;100目筛下占10%;等静压成型得坯体,等静压成型的压力为240Mpa。坯体自然干燥3天后入窑烧成,烧成温度为1360℃,烧成保温时间为600min。
实施例6:喷雾造粒成16-100目的颗粒,颗粒的粒度为:16-40目筛余:35%;40-80目筛余:40%;80-100目筛余:20%;100目筛下占5%;等静压成型得坯体,等静压成型的压力为260Mpa。坯体自然干燥3天后入窑烧成,烧成温度为1250℃,烧成保温时间为600min。
实施例7:喷雾造粒成16-100目的颗粒,颗粒的粒度为:16-40目筛余:30%;40-80目筛余:48%;80-100目筛余:20%;100目筛下占2%;等静压成型得坯体,等静压成型的压力为300Mpa。坯体自然干燥1天后入窑烧成,烧成温度为1400℃,烧成保温时间为600min。
实施例8:喷雾造粒成16-100目的颗粒,颗粒的粒度为:16-40目筛余:25%;40-80目筛余:45%;80-100目筛余:25%;100目筛下占5%;等静压成型得坯体,等静压成型的压力为300Mpa。坯体自然干燥2天后入窑烧成,烧成温度为1400℃,烧成保温时间为400min。
表1:原料的化学成分
表2:产品参数表
Claims (6)
1.一种人造玉石的制备方法,其特征在于依次按照下列步骤进行:
(1)将含有所需成分的原料按化学重量百分组成配料混合;人造玉石的重量百分组成为:MgO占5.5-12%,Al2O3占18-28 %,SiO2占59-73%, K2O占1.0-3.0%,Fe2O3≤0.2%,TiO2 ≤0.2%;
(2)将混合好后的配料湿法研磨至中位径5微米以下,料浆喷雾造粒,造粒粉颗粒的粒度为:16-40目筛余:20-35%;40-80目筛余:30-48%;80-100目筛余:10-20%;100目筛下占1-15%;
(3)造粒后的配料等静压成型得坯体;等静压成型的压力为100-300MPa;
(4)成型后的坯体干燥;坯体干燥采用自然干燥方式,干燥时间1-3天;
(5)干燥后的坯体入窑烧成,烧成温度为1250-1400℃,烧成保温时间为6-20h;
(6)降温至室温后得产品。
2.根据权利要求1所述的人造玉石的制备方法,其特征在于人造玉石XRD谱线显示主要晶相为堇青石占40-75%,次晶相为石英占0-20%和玻璃相占20-50%。
3.根据权利要求1所述的人造玉石的制备方法,其特征在于MgO成分引入的原料为低铁烧结镁粉、低铁电熔镁粉、熟滑石或合成堇青石中的一种或几种的组合。
4.根据权利要求1所述的人造玉石的制备方法,其特征在于Al2O3成分引入的原料为粘土、氢氧化铝、工业氧化铝、钾长石或合成堇青石中的一种或几种的组合。
5.根据权利要求1所述的人造玉石的制备方法,其特征在于SiO2成分引入的原料为石英粉、熟滑石、粘土或合成堇青石中的一种或几种的组合。
6.根据权利要求1所述的人造玉石的制备方法,其特征在于K2O成分引入的原料为钾长石、碳酸钾或钾水玻璃中的一种或几种的组合。
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