CN1974487A - 一种陶瓷烧成助熔剂 - Google Patents

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一种陶瓷烧成助熔剂，属于建筑材料领域。该方法是指通过能生成较低熔点固熔体的一级助熔剂促进生成较高熔点固熔体的二级助熔剂的助熔作用，如此二级助熔剂促进三级助熔剂的助熔作用，一级一级地促进物料内局部液相生成，物料在较低温度下即可完成烧成过程，达到降低能耗的目的。其特征是以B2O3为一级助熔剂、以K2O+Na2O为二级助熔剂、以CaF2为三级助熔剂组成复合型助熔剂；或者以Bi2O3为一级助熔剂、以PbO为二级助熔剂、以CaF2为三级助熔剂组成复合型助熔剂；或者以V2O5为一级助熔剂、Bi2O3为二级助熔剂、LiF+AlF3为三级助熔剂组成复合型助熔剂。烧成过程加入0.1‰～5‰的复合型助熔剂，烧成温度降低了100℃～170℃，取得了很好的节能效果。

Description

一种陶瓷烧成助熔剂
技术领域
本发明属于建筑材料领域，特别涉及一种陶瓷烧成助熔剂。
技术背景
作为建材行业的重要生产部门，陶瓷制品烧成的生产过程具有高温高能耗的特点。减少烧成过程能耗的最为根本的方法就是大幅度降低物料的烧成温度。目前，降低烧成温度的方法主要有两种：(1)将烧成的原料磨成粒径非常微小的超细粉体，有的磨到亚微米级或纳米级，大幅度增加原料的接触表面积，提高原料的总表面能，从而强化物料的烧成过程；(2)通过添加某种具有单一助熔效果的化合物，与主原料生成低熔点固熔体，促进液相生成来达到快速致密化的目的。但方法(1)的缺点是超细粉体的制备难度大，能耗很高，成本大大上升，很难推广使用；方法(2)的缺点是添加的单一化合物仅能与主原料生成具有单一熔点的固熔体，有些化合物与主原料生成较低熔点的固熔体，能大幅度降低物料的烧成温度，但价格高，不利于大规模推广；有些化合物价格低，但与主原料生成的固熔体的熔点较高，降低物料的烧成温度幅度小，节能效果不显著；同时，仅添加单一的化合物不能够充分降低物料的烧成温度，使得物料的烧成过程不是最优。
发明内容
本发明为解决物料烧成过程能耗高的问题，开创性地提出一种旨在降低物料烧成温度的新型助熔方法——逐级局部助熔法。该方法是指通过能生成较低熔点固熔体的一级助熔剂促进生成较高熔点固熔体的二级助熔剂的助熔作用，如此二级助熔剂促进三级助熔剂的作用，一级一级地促进物料内局部液相生成，物料在较低温度下即可完成烧成过程，达到降低能耗的目的。
一种陶瓷烧成助熔剂，其特征在于用B2O3为一级助熔剂、K2O+Na2O为二级助熔剂、CaF2为三级助熔剂的复合型助熔剂，其质量分数为：B2O3 25％～35％、K2O+Na2O 28％～37％、CaF2 33％～42％。烧成过程加入0.1‰～5‰的复合型助熔剂，烧成温度降低了100℃～150℃，取得了很好的节能效果。
用Bi2O3为一级助熔剂、PbO为二级助熔剂、CaF2为三级助熔剂组成复合型助熔剂，其质量分数为Bi2O3 20％～27％、PbO 40％～49％、CaF2 27％～36％。烧成过程加入0.1‰～5‰的复合型助熔剂，烧成温度降低了100℃～150℃；由于PbO能够减少釉的高温粘度、降低釉的表面张力和膨胀系数，具有极强的发色能力，所以添加PbO还增加了陶瓷表面的光泽度。
用V2O5为一级助熔剂、Bi2O3为二级助熔剂、LiF+AlF3为三级助熔剂组成复合型助熔剂，其质量分数为V2O5 25％～34％、Bi2O3 35％～46％、LiF+AlF320％～32％。烧成过程加入0.1‰～5‰的复合型助熔剂，烧成温度降低了100℃～160℃，取得了很好的节能效果。
用B2O3为一级助熔剂、Bi2O3为二级助熔剂、NaF为三级助熔剂、CaF2为四级助熔剂组成复合型助熔剂，其质量分数为B2O3 10％～18％、Bi2O3 45％～58％、NaF 10％～19％、CaF2 10％～20％。烧成过程加入0.1‰～5‰的复合型助熔剂，烧成温度降低了120℃～160℃，取得了很好的节能效果。
优选复合型高效助熔剂的基础理论是相图理论。寻求与主原料基体组成二元相图的各种组分，根据如下原则来优选复合型高效助熔剂：
(1)能够造成较大的熔点温降(如图1所示)，即能够大幅度地降低烧成反应温度；
(2)与主原料基体组成的二元相图应大致符合如图1所示的变化趋势。即添加少量(0.1‰～5‰)助熔剂便较大幅度地降低熔点(图1中的点O应尽可能靠近右侧)；当到达最低熔点温度O点后，随着助熔剂含量的增加熔点升高缓慢，即助熔剂用量增加对熔点的改变不大；对助熔剂的熔点无特定要求。
(3)能够满足烧成过程中设备等的要求；
(4)能够提高烧成产品的性能；
(5)综合经济因素，希望助熔剂资源丰富，价格便宜；
(6)必须无害无毒，满足环境友好要求。
降低物料烧成温度的逐级局部助熔方法和复合型助熔剂的优选原则具有以下特点：
(1)对烧成原料的粒径大小无显著要求，所以仅需常规磨粉装置，不需要价格昂贵的超细粉体制备***；
(2)采用复合型助熔剂，价格低、便于推广；
(3)助熔剂的添加量(0.1‰～5‰)少，使得烧成产品的强度、韧性、导电和导热等性能不会因参杂比例高而受到较大影响；
(4)复合型助熔剂具有环境友好性；
(5)本发明优选了一些物料烧成过程中的复合型高效助熔剂，都能与主原料形成多级低熔点固熔体，在较低温度下产生局部液相，从而大幅度地降低烧成温度，达到高效节能的效果。表1、表2列出了添加优选助熔剂出现液相的温度，较目前的烧成温度(900℃～1300℃左右)低得多；
                   表1优选助熔剂及其与SiO2出现液相的温度
  B2O3  V2O5   PbO   K2O   Na2O   Bi2O3   Cs2O   SnO
  450℃  661℃   720℃   740℃   790℃   800℃   875℃   890℃
                   表2优选助熔剂及其与Al2O3出现液相的温度
  B2O3   V2O5   NaF+AlF3   Bi2O3   PbO   NaF   LiF+AlF3
  470℃   640℃   770℃   810℃   865℃   950℃   970℃
附图说明
图1理想的助熔剂与基体成分的二元相图示意图
具体实施方式
1.一种陶瓷烧成助熔剂，含质量分数为35％的B2O3、质量分数为30％的K2O+Na2O、质量分数为35％的CaF2；
2.一种陶瓷烧成助熔剂，含质量分数为25％的B2O3、质量分数为35％的K2O+Na2O、质量分数为40％的CaF2；
3.一种陶瓷烧成助熔剂，含质量分数为30％的B2O3、质量分数为28％的K2O+Na2O、质量分数为42％的CaF2；
4.一种陶瓷烧成助熔剂，含质量分数为24％的B2O3、质量分数为40％的PbO、质量分数为36％的CaF2；
5.一种陶瓷烧成助熔剂，含质量分数为20％的B2O3、质量分数为49％的PbO、质量分数为31％的CaF2；
6.一种陶瓷烧成助熔剂，含质量分数为27％的B2O3、质量分数为45％的PbO、质量分数为28％的CaF2；
7.一种陶瓷烧成助熔剂，含质量分数为25％的V2O5、质量分数为43％的Bi2O3、质量分数为32％的LiF+AlF3；
8.一种陶瓷烧成助熔剂，含质量分数为34％的V2O5、质量分数为35％的Bi2O3、质量分数为31％的LiF+AlF3；
9.一种陶瓷烧成助熔剂，含质量分数为34％的V2O5、质量分数为46％的Bi2O3、质量分数为20％的LiF+AlF3；
11.一种陶瓷烧成助熔剂，含质量分数为30％的V2O5、质量分数为45％的Bi2O3、质量分数为25％的LiF+AlF3；
12.一种陶瓷烧成助熔剂，含质量分数为18％的B2O3、质量分数为45％的Bi2O3、质量分数为17％的NaF、质量分数为20％的CaF2；
13.一种陶瓷烧成助熔剂，含质量分数为14％的B2O3、质量分数为52％的Bi2O3、质量分数为19％的NaF、质量分数为15％的CaF2；
14.一种陶瓷烧成助熔剂，含质量分数为10％的B2O3、质量分数为58％的Bi2O3、质量分数为12％的NaF、质量分数为20％的CaF2；
15.一种陶瓷烧成助熔剂，含质量分数为18％的B2O3、质量分数为53％的Bi2O3、质量分数为19％的NaF、质量分数为10％的CaF2。

Claims (4)

1.一种陶瓷烧成助熔剂，其特征在于用B2O3为一级助熔剂、K2O+Na2O为二级助熔剂、CaF2为三级助熔剂的复合型助熔剂，其质量分数为：B2O325％～35％、K2O+Na2O 28％～37％、CaF2 233％～42％；烧成过程加入0.1‰～5‰的复合型助熔剂。
2.一种陶瓷烧成助熔剂，其特征在于用Bi2O3为一级助熔剂、PbO为二级助熔剂、CaF2为三级助熔剂组成复合型助熔剂，其质量分数为Bi2O320％～27％、PbO 40％～49％、CaF2 27％～36％；烧成过程加入0.1‰～5‰的复合型助熔剂。
3.一种陶瓷烧成助熔剂，其特征在于用V2O5为一级助熔剂、Bi2O3为二级助熔剂、LiF+AlF3为三级助熔剂组成复合型助熔剂，其质量分数为V2O525％～34％、Bi2O3 35％～46％、LiF+AlF3 20％～32％；烧成过程加入0.1‰～5‰的复合型助熔剂。
4.一种陶瓷烧成助熔剂，其特征在于用B2O3为一级助熔剂、Bi2O3为二级助熔剂、NaF为三级助熔剂、CaF2为四级助熔剂组成复合型助熔剂，其质量分数为B2O3 10％～18％、Bi2O3 45％～58％、NaF10％～19％、CaF210％～20％；烧成过程加入0.1‰～5‰的复合型助熔剂。
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