CN107056052B - 一种高掺量铬铁废渣棕色陶瓷釉料及其应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高掺量铬铁废渣棕色陶瓷釉料及其应用方法，采用工业级化工原料，由以下组分按重量百分比组成：煅烧铬铁废渣30～45wt％、钠长石24～28wt％、钾长石9～14wt％、方解石11～20wt％、石英3～15wt％、高岭土5～7wt％，经混料、湿法球磨、过筛制得釉料。本发明制备的棕色陶瓷釉料不仅具有良好的泽度和釉面平整度广泛应用于日用瓷产品中，而且制备原料成本低廉，既降低资源浪费又减少环境污染，因此具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属无机非金属材料（陶瓷）领域，具体是一种高掺量铬铁废渣棕色陶瓷釉料及其应用方法。
背景技术
目前世界铬铁合金产品中，高碳铬铁产量占铬铁合金产品总量的 91～93%。明拓集团是全国最大的高碳铬铁生产企业，年产高碳铬铁30万吨，占全国高碳铬铁产量的15%以上。明拓集团计划二期项目项目建成后，高碳铬铁年产将达到100万吨，为全球最大的高碳铬铁生产企业。铬铁废渣是高碳铬铁生产过程中排出的熔渣，其排放量巨大，且一般是渣场堆放，不仅浪费占用土地，而且污染环境。由于铬铁废渣中重金属 Cr 浓度较高，在极端情况下存在释放的可能，若长期堆存或就地填埋可能会对周围地表水和地下水产生污染，影响周边居民身体健康，故应尽快对堆存的铬铁废渣进行处理。最佳的处理方法就是对铬渣进行综合利用。铬铁废渣的中含有较多的Fe2O3和Cr2O3，这些过渡金属氧化物在传统白釉中为有害杂质金属氧化物，烧成后釉面出现污点，对釉面质量和白度带来不利的影响，其掺入量也因此受到限制而不能大量地利用。然而由于铬铁废渣中还含有较高含量的SiO2和Al2O3，接近制釉常用原料化学组成；同时又有高含量的MgO作为助熔剂引入，改善和促进釉熔融性能和高温反应；对于铬铁废渣中较多的Fe2O3和Cr2O3，通过合适的配方组成和制备工艺的结合，在一定的热力学条件下，使制备出来的高掺量铬铁废渣陶瓷釉中形成棕褐色的晶体。这些着色晶体分布在釉层中，高温特性稳定，使釉面呈现棕色的装饰效果同时又具有良好的发色稳定性；而且在制备过程中，通过采用对铬铁废渣的煅烧、和烧成工艺的控制等手段，有助于铬离子变成不溶性离子固溶到晶格中形成稳定的Mg（Al2-xCrx）O4，Fe（Al2-xCrx）O4，其解毒效果好，无二次污染。因此，可通过这种制备方法，合理地利用铬铁废渣的特性，将其大量地应用到制备陶瓷颜色釉中，化弊为利，变废为宝，既减少了对环境的污染，又起到降低成本、增加效益的作用；同时又减少了铬铁废渣处理过程中土地资源的浪费，具有良好的社会效益。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种成本低廉、工艺简单易控、绿色环保的高掺量铬铁废渣棕色陶瓷釉料及其应用方法。
为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：一种高掺量铬铁废渣棕色陶瓷釉料，其特征在于：采用工业级化工原料，由以下组分按重量百分比组成：煅烧铬铁废渣30～45wt％、钠长石24～28wt％、钾长石9～14wt％、方解石11～20wt％、石英3～15wt％、高岭土5～7wt％，经混料、湿法球磨、过筛制得釉料。
所述烧铬铁废渣使用前先进行高温煅烧、粉碎、过筛、烘干，所述高温煅烧的温度为1250～1300℃，过筛目数为200目。
所述混料工序中添加重量百分比为70wt%水、0.1wt%羧甲基纤维素钠、0.01wt%美国仙水。
所述湿法球磨工序中的球：料：水比例为2：1：0.7，出磨釉料比重为1.6～1.64g/cm3。
所述过筛工序的筛网细度为300目，过筛后筛余为0.1%。
上述高掺量铬铁废渣棕色陶瓷釉料的应用方法，其特征在于：将所述釉料施于坯体表面干燥后，经1300～1380℃烧成获得制品，所述制品釉面的色度值为L*=36～50、a*=10～15、b*=25～30。
通过XRD、TG/DTA以及其他测试手段研究分析表明：高掺量铬铁废渣棕色陶瓷釉料，呈现棕褐色的机理是釉层中生成Fe（Alx,Cr2-x）O4、Mg（Alx,Cr2-x）O4、FeSiO4几种不同着色晶体的混合色，通过大比例引入铬铁废渣和其他制釉原料，如石英，方解石和钾钠长石，并改变原料中制釉氧化物比例如n(SiO2)/n(Al2O3）和方解石的含量来控制釉面光泽度和平整度，从而制备出低成本，高效益的具有装饰效果好，釉面平整光滑的高掺量铬铁废渣棕色釉，从而实现很好的变废为宝，绿色环境的作用。
本发明与传统棕色陶瓷釉料相比优点在于：
首次使用大量工业废料铬铁废渣和常见矿物作为制备棕色陶瓷釉料的主要原料，其来源广泛，成本低廉，不仅可以减少环境污染，降低生产成本、降低资源浪费；先通过对铬铁废渣进行煅烧处理，使之形成较为稳定的着色化合物晶体，并且制备的棕色陶瓷釉料具备良好的发色和光泽度广泛应用于日用瓷产品中，因此具有广阔的市场。
附图说明
图1实施例4中1280℃煅烧后铬铁废渣XRD测试结果；
图2实施例1高掺量铬铁废渣棕色釉的XRD测试结果；
图3实施例5高掺量铬铁废渣棕色釉的XRD测试结果。
具体实施方式
本发明实施例铬铁废渣的化学百分比组成为：
| SiO<sub>2</sub> | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Cr<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | CaO | MgO | Na<sub>2</sub>O | SO<sub>3</sub> | I.L. |
| 34.4 | 30.1 | 3.7 | 7.4 | 2.6 | 19.5 | 0.3 | 0.3 | 1.7 |
本发明实施例所用坯体为高温日用瓷坯。
实施例1：
一种高掺量铬铁废渣棕色陶瓷釉料，采用工业级化工原料，其配方组成为：煅烧铬铁废渣30g、钠长石25g、钾长石13g、方解石19g、石英6g、高岭土7g，经混料、湿法球磨、过筛制得釉料；
所述烧铬铁废渣使用前先进行高温煅烧、粉碎、过筛、烘干，所述高温煅烧的温度为1250℃，过筛目数为200目；
所述混料工序中添加70g水、0.1g羧甲基纤维素钠、0.01g美国仙水;
所述湿法球磨工序中的球：料：水的重量比例为2:1:0.7，出磨釉料比重为1.6g/cm3;
所述过筛工序的筛网细度为300目，过筛后筛余为0.1%;
将所述釉料施于坯体表面干燥后，经1300℃烧成获得制品，所述制品釉面的色度值为L*=48.87、a*=11.64、b*=25.61。
实施例2：
一种高掺量铬铁废渣棕色陶瓷釉料，采用工业级化工原料，其配方组成为：煅烧铬铁废渣38g、钠长石24g、钾长石13g、方解石14g、石英6g、高岭土5g，经混料、湿法球磨、过筛制得釉料；
所述烧铬铁废渣使用前先进行高温煅烧、粉碎、过筛、烘干，所述高温煅烧的温度为1260℃，过筛目数为200目；
所述混料工序中添加70g水、0.1g羧甲基纤维素钠、0.01g美国仙水;
所述湿法球磨工序中的球：料：水的重量比例为2:1:0.7，出磨釉料比重为1.63g/cm3;
所述过筛工序的筛网细度为300目，过筛后筛余为0.1%;
将所述釉料施于坯体表面干燥后，经1310℃烧成获得制品，所述制品釉面的色度值为L*=42.59、a*=12.88、b*=26.11。
实施例3：
一种高掺量铬铁废渣棕色陶瓷釉料，采用工业级化工原料，其配方组成为：煅烧铬铁废渣43g、钠长石24g、钾长石10g、方解石14g、石英3g、高岭土6g，经混料、湿法球磨、过筛制得釉料；
所述烧铬铁废渣使用前先进行高温煅烧、粉碎、过筛、烘干，所述高温煅烧的温度为1270℃，过筛目数为200目；
所述混料工序中添加70g水、0.1g羧甲基纤维素钠、0.01g美国仙水;
所述湿法球磨工序中的球：料：水的重量比例为2:1:0.7，出磨釉料比重为1.63g/cm3;
所述过筛工序的筛网细度为300目，过筛后筛余为0.1%;
将所述釉料施于坯体表面干燥后，经1330℃烧成获得制品，所述制品釉面的色度值为L*=43.02、a*=13.14、b*=26.30。
实施例4：
一种高掺量铬铁废渣棕色陶瓷釉料，采用工业级化工原料，其配方组成为：煅烧铬铁废渣32g、钠长石27g、钾长石13g、方解石14g、石英9g、高岭土5g，经混料、湿法球磨、过筛制得釉料；
所述烧铬铁废渣使用前先进行高温煅烧、粉碎、过筛、烘干，所述高温煅烧的温度为1280℃，过筛目数为200目；
所述混料工序中添加70g水、0.1g羧甲基纤维素钠、0.01g美国仙水;
所述湿法球磨工序中的球：料：水的重量比例为2:1:0.7，出磨釉料比重为1.61g/cm3;
所述过筛工序的筛网细度为300目，过筛后筛余为0.1%;
将所述釉料施于坯体表面干燥后，经1350℃烧成获得制品，所述制品釉面的色度值为L*=37.99、a*=14.11、b*=29.69。
实施例5：
一种高掺量铬铁废渣棕色陶瓷釉料，采用工业级化工原料，其配方组成为：煅烧铬铁废渣32g、钠长石27g、钾长石13g、方解石14g、石英9g、高岭土5g，经混料、湿法球磨、过筛制得釉料；
所述烧铬铁废渣使用前先进行高温煅烧、粉碎、过筛、烘干，所述高温煅烧的温度为1290℃，过筛目数为200目；
所述混料工序中添加70g水、0.1g羧甲基纤维素钠、0.01g美国仙水;
所述湿法球磨工序中的球：料：水的重量比例为2:1:0.7，出磨釉料比重为1.6g/cm3;
所述过筛工序的筛网细度为300目，过筛后筛余为0.1%;
将所述釉料施于坯体表面干燥后，经1370℃烧成获得制品，所述制品釉面的色度值为L*=37.92、a*=14.03、b*=28.38。
Claims (5)
1.一种高掺量铬铁废渣棕色陶瓷釉料，其特征在于：采用工业级化工原料，由以下组分按重量百分比组成：煅烧铬铁废渣30～45wt％、钠长石24～28wt％、钾长石9～14wt％、方解石11～20wt％、石英3～15wt％、高岭土5～7wt％，经混料、湿法球磨、过筛制得釉料；
所述煅 烧铬铁废渣使用前先进行高温煅烧、粉碎、过筛、烘干，所述高温煅烧的温度为1250～1300℃，过筛目数为200目。
2.根据权利要求1所述的高掺量铬铁废渣棕色陶瓷釉料，其特征在于：所述混料工序中添加重量百分比为70wt%水、0.1wt%羧甲基纤维素钠、0.01wt%美国仙水。
3.根据权利要求1所述的高掺量铬铁废渣棕色陶瓷釉料，其特征在于：所述湿法球磨工序中的球：料：水的重量比例为2:1:0.7，出磨釉料比重为1.6～1.64g/cm3。
4.根据权利要求1所述的高掺量铬铁废渣棕色陶瓷釉料，其特征在于：所述过筛工序的筛网细度为300目，过筛后筛余为0.1%。
5.根据权利要求1-4任一所述高掺量铬铁废渣棕色陶瓷釉料的应用方法，其特征在于：将所述釉料施于坯体表面干燥后，经1300～1380℃烧成获得制品，所述制品釉面的色度值为L*=36～50、a*=10～15、b*=25～30。
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