專利名稱：一種利用天然沸石制備白色陶瓷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種陶瓷材料，特別涉及一種利用天然沸石制備白色陶瓷的方法。
背景技術(shù)：
沸石是一族架狀構(gòu)造含水鋁硅酸鹽礦物，化學(xué)式為=AmBpO2p · ηΗ20,結(jié)構(gòu)式為Α(χΛι) [(AlO2)x(Si02)y]η (H2O),其中Α 為 Ca、Na、K、Ba、Sr 等陽(yáng)離子，B 為 Al 和 Si，q 為陽(yáng)離子化合價(jià)，m為陽(yáng)離子數(shù)，η為水分子數(shù)，χ為Al原子數(shù)，y為Si原子數(shù)，(y/x)通常在1 5之間，(x+y)是單位晶胞中四面體的個(gè)數(shù)。其化學(xué)成分主要為Al203、Si02、H20及堿或堿土金屬，其中Al203+Si02約占80%。目前對(duì)沸石的利用大部分作水泥混合料，應(yīng)用于建筑工業(yè)中，此外，還用于生產(chǎn)干燥劑、催化劑，作離子交換劑及農(nóng)牧業(yè)、建筑工業(yè)、造紙、化工及制造遠(yuǎn)紅外輻射材料等等。 到目前為止，我國(guó)各地沸石礦山均以出售原礦為主，用于建材工業(yè)，作為水泥生產(chǎn)的摻合料。其次是出售沸石粉，用于水處理、飼料和肥料的添加劑或作為化工填料，技術(shù)含量低，產(chǎn)品附加值不高。以天然沸石粉為原料，直接制備的陶瓷為磚紅色，R457白度值僅為24，強(qiáng)度和硬度差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用天然沸石制備白色陶瓷的方法，該方法制備的白色陶瓷的R457白度值高、耐酸度高、耐堿度高、肖氏硬度高。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種利用天然沸石制備白色陶瓷的方法，其特征在于它包括如下步驟1)將天然沸石破碎，研磨至100目，得到沸石粉；2)采用下述二種方法之一制備改性沸石粉①按沸石粉、氯化鈉、氫氧化鈉和水的質(zhì)量比為10 (0.6 10) 、2 10) 30 45，將沸石粉、氯化鈉、氫氧化鈉和水混合，加熱并攪拌12h，然后靜止48h，水洗，烘干，得到改性沸石粉；②按沸石粉、燒堿工業(yè)中的廢堿液和水的質(zhì)量比為(10 15) (6 12) 45， 將沸石粉、廢堿液和水混合，加熱并攪拌12h，然后靜止48h，水洗，烘干，得到改性沸石粉；3)按改性沸石粉為沸石粉和改性沸石粉質(zhì)量的10% 90%，將沸石粉和改性沸石粉混合，壓片成型，高溫?zé)Y(jié)，得到白色陶瓷。上述步驟2)中加熱溫度為90°C。上述步驟3)中所述高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度為600°C 900°C，保溫1 8小時(shí)，升溫速率為2 10°C /min。上述步驟2、中所述水洗后的溶液，含有未參加反應(yīng)的氯化鈉和氫氧化鈉，可回收使用。
上述步驟幻中所述氯化鈉和氫氧化鈉可以用燒堿工業(yè)中的廢堿液代替。本發(fā)明制備的白色陶瓷經(jīng)過X射線粉晶衍射分析，其主物相為羥基方鈉石 (Na4Al3Si3O12 (OH))。本發(fā)明的有益效果是1)將部分天然沸石粉經(jīng)過改性，制備出的白色陶瓷的白度和硬度得到提高，具有良好的機(jī)械性能和物理化學(xué)性能。其R457白度達(dá)74，耐酸度達(dá)66. 56%，耐堿度達(dá)73. 73%, 肖氏硬度達(dá)84。制備的白色陶瓷具有R457白度值高、耐酸度高、耐堿度高、肖氏硬度高的特
點(diǎn)ο2)以天然沸石為主要原料制備白色陶瓷，擴(kuò)大了天然沸石的應(yīng)用領(lǐng)域，提高了天然沸石的附加值。制備的白色陶瓷，可應(yīng)用于建筑陶瓷、衛(wèi)生陶瓷的領(lǐng)域。3)利用燒堿工業(yè)中的廢堿液制備改性沸石粉，可以減少環(huán)境污染，減輕環(huán)境負(fù)擔(dān)。
具體實(shí)施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。實(shí)施例1 一種利用天然沸石制備白色陶瓷的方法，它包括如下步驟1)將天然斜發(fā)沸石(產(chǎn)于黑龍江省嫩江縣大石粒子斜發(fā)沸石巖礦區(qū)2號(hào)礦區(qū))破碎，研磨至100目，得到斜發(fā)沸石粉。2)將斜發(fā)沸石粉25g，NaCl 1. 7g，NaOH 13. 25g混合，加入蒸餾水75mL，超聲分散， 90°C水浴加熱，輔以電動(dòng)攪拌12h，然后靜置48h，水洗烘干，得到改性沸石粉。3)將斜發(fā)沸石粉與改性沸石粉按2 1的質(zhì)量比(即改性沸石粉在原料中的含量為33. 33% )混合，20MPa壓力下壓片，在700°C燒結(jié)，保溫5h，升溫速率為5°C /min，隨爐冷卻，即得到白色沸石陶瓷。所述水洗后的溶液，含有未參加反應(yīng)的氯化鈉和氫氧化鈉，可回收使用。利用SC-80C型全自動(dòng)色差計(jì)(北京康光儀器有限公司)測(cè)試制備的白色陶瓷的 R457白度值，測(cè)得其白度值為74。利用HS-19A型肖氏硬度計(jì)(山東萊州市試驗(yàn)機(jī)廠)測(cè)試制備的白色陶瓷的肖氏硬度，測(cè)得其硬度值為84，同比測(cè)得的釉面陶瓷對(duì)比樣的肖氏硬度為85，大理石對(duì)比樣的肖氏硬度為44。利用GB/T 1970-1996 (多孔陶瓷耐酸、堿腐蝕性能試驗(yàn)方法)測(cè)試制備的白色陶瓷的耐酸、堿度，測(cè)得其耐酸度為66. 56%，耐堿度為73. 73%。利用DY2198型X射線粉晶衍射儀(荷蘭帕納科公司)測(cè)試制備的白色陶瓷的物相，經(jīng)過分析，其主物相為羥基方鈉石(Na4Al3Si3O12 (OH))。斜發(fā)沸石粉與改性沸石粉的質(zhì)量比為4 1或1 4時(shí)，其他條件相同制得的白色陶瓷，測(cè)得的白度、硬度、耐酸堿度和物相具有相同的結(jié)果。實(shí)施例2 一種利用天然沸石制備白色陶瓷的方法，它包括如下步驟1)將天然斜發(fā)沸石(產(chǎn)于黑龍江省嫩江縣大石粒子斜發(fā)沸石巖礦區(qū)2號(hào)礦區(qū))破碎，研磨至100目，得到斜發(fā)沸石粉。2)將斜發(fā)沸石粉25g，NaCl 15g，Na0H 13. 25g混合，加入蒸餾水75mL，其他條件同實(shí)施例1，測(cè)得R457白度值為69. 90，肖氏硬度為79，耐酸度為50. 15%，耐堿度為48. 46%, 物相與實(shí)施例1相同。實(shí)施例3 一種利用天然沸石制備的陶瓷，它包括如下步驟1)將天然斜發(fā)沸石(產(chǎn)于黑龍江省嫩江縣大石粒子斜發(fā)沸石巖礦區(qū)2號(hào)礦區(qū))破碎，研磨至100目，得到斜發(fā)沸石粉。2)將斜發(fā)沸石粉25g，NaC15g, NaOH 4. 3g混合，加入蒸餾水75mL，其他條件同實(shí)施例1，測(cè)得R457白度值為69. 48，肖氏硬度為68，耐酸度為60. 34%，耐堿度為59. 6%，物相與實(shí)施例1相同。實(shí)施例4:一種利用天然沸石制備白色陶瓷的方法，它包括如下步驟1)將天然沸石破碎，研磨至100目，得到沸石粉；幻按沸石粉、氯化鈉、氫氧化鈉和水的質(zhì)量比為10 1 10 30，將沸石粉、氯化鈉、氫氧化鈉和水混合，加熱至90°C并攪拌12h，然后靜止48h，水洗，烘干，得到改性沸石粉；幻按沸石粉與改性沸石粉的質(zhì)量比為9 1(即改性沸石粉在原料中的含量為 10% )，將沸石粉和改性沸石粉混合，20MI^壓力下壓片成型，高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度為900°C， 保溫3小時(shí)，升溫速率為4°C /min，得到白色陶瓷。利用SC-80C型全自動(dòng)色差計(jì)(北京康光儀器有限公司)測(cè)試制備的白色陶瓷的 R457白度值，測(cè)得其白度值為70。利用HS-19A型肖氏硬度計(jì)(山東萊州市試驗(yàn)機(jī)廠)測(cè)試制備的白色陶瓷的肖氏硬度，測(cè)得其硬度值為75，同比測(cè)得的釉面陶瓷對(duì)比樣的肖氏硬度為85，大理石對(duì)比樣的肖氏硬度為44。利用GB/T 1970-1996 (多孔陶瓷耐酸、堿腐蝕性能試驗(yàn)方法)測(cè)試制備的白色陶瓷的耐酸、堿度，測(cè)得其耐酸度為65%，耐堿度為71%。利用DY2198型X射線粉晶衍射儀(荷蘭帕納科公司)測(cè)試制備的白色陶瓷的物相，經(jīng)過分析，其主物相為羥基方鈉石(Na4Al3Si3O12 (OH))。實(shí)施例5 一種利用天然沸石制備白色陶瓷的方法，它包括如下步驟1)將天然沸石破碎，研磨至100目，得到沸石粉；幻按沸石粉、氯化鈉、氫氧化鈉和水的質(zhì)量比為10 :1:5: 45，將沸石粉、氯化鈉、氫氧化鈉和水混合，加熱至90°C并攪拌12h，然后靜止48h，水洗，烘干，得到改性沸石粉；幻按沸石粉與改性沸石粉的質(zhì)量比為1 9(即改性沸石粉在原料中的含量為 90% )，將沸石粉和改性沸石粉混合，20MPa壓力下壓片成型，高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度為600°C， 保溫5小時(shí)，升溫速率為5°C /min，得到白色陶瓷。利用SC-80C型全自動(dòng)色差計(jì)(北京康光儀器有限公司)測(cè)試制備的白色陶瓷的R457白度值，測(cè)得其白度值為68。利用HS-19A型肖氏硬度計(jì)(山東萊州市試驗(yàn)機(jī)廠)測(cè)試制備的白色陶瓷的肖氏硬度，測(cè)得其硬度值為67，同比測(cè)得的釉面陶瓷對(duì)比樣的肖氏硬度為85，大理石對(duì)比樣的肖氏硬度為44。利用GB/T 1970-1996 (多孔陶瓷耐酸、堿腐蝕性能試驗(yàn)方法)測(cè)試制備的白色陶瓷的耐酸、堿度，測(cè)得其耐酸度為60%，耐堿度為66. 5%。利用DY2198型X射線粉晶衍射儀(荷蘭帕納科公司)測(cè)試制備的白色陶瓷的物相，經(jīng)過分析，其主物相為羥基方鈉石(Na4Al3Si3O12 (OH))。實(shí)施例6 一種利用天然沸石制備白色陶瓷的方法，它包括如下步驟1)將天然沸石破碎，研磨至100目，得到沸石粉；2)按沸石粉、氯化鈉、氫氧化鈉和水的質(zhì)量比為10 10 2 45，將沸石粉、氯化鈉、氫氧化鈉和水混合，加熱至90°C并攪拌12h，然后靜止48h，水洗，烘干，得到改性沸石粉；幻按沸石粉與改性沸石粉的質(zhì)量比為1 9(即改性沸石粉在原料中的含量為 90% )，將沸石粉和改性沸石粉混合，20MPa壓力下壓片成型，高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度為600°C， 保溫8小時(shí)，升溫速率為2V /min，得到白色陶瓷。利用SC-80C型全自動(dòng)色差計(jì)(北京康光儀器有限公司)測(cè)試制備的白色陶瓷的 R457白度值，測(cè)得其白度值為68。利用HS-19A型肖氏硬度計(jì)(山東萊州市試驗(yàn)機(jī)廠)測(cè)試制備的白色陶瓷的肖氏硬度，測(cè)得其硬度值為67，同比測(cè)得的釉面陶瓷對(duì)比樣的肖氏硬度為85，大理石對(duì)比樣的肖氏硬度為44。利用GB/T 1970-1996 (多孔陶瓷耐酸、堿腐蝕性能試驗(yàn)方法)測(cè)試制備的白色陶瓷的耐酸、堿度，測(cè)得其耐酸度為60%，耐堿度為66. 5%。利用DY2198型X射線粉晶衍射儀(荷蘭帕納科公司)測(cè)試制備的白色陶瓷的物相，經(jīng)過分析，其主物相為羥基方鈉石(Na4Al3Si3O12 (OH))。實(shí)施例7 一種利用天然沸石制備白色陶瓷的方法，它包括如下步驟1)將天然沸石破碎，研磨至100目，得到沸石粉；2)按沸石粉、燒堿工業(yè)中的廢堿液和水的質(zhì)量比為10 6 45，將沸石粉、廢堿液和水混合，加熱至90°C并攪拌12h，然后靜止48h，水洗，烘干，得到改性沸石粉；幻按沸石粉與改性沸石粉的質(zhì)量比為1 9，將沸石粉和改性沸石粉混合，壓片成型，高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度為600°C，保溫5小時(shí)，升溫速率為5°C /min，得到白色陶瓷。利用SC-80C型全自動(dòng)色差計(jì)(北京康光儀器有限公司)測(cè)試制備的白色陶瓷的 R457白度值，測(cè)得其白度值為73。利用HS-19A型肖氏硬度計(jì)(山東萊州市試驗(yàn)機(jī)廠)測(cè)試制備的白色陶瓷的肖氏硬度，測(cè)得其硬度值為74，同比測(cè)得的釉面陶瓷對(duì)比樣的肖氏硬度為85，大理石對(duì)比樣的肖氏硬度為44。利用GB/T 1970-1996 (多孔陶瓷耐酸、堿腐蝕性能試驗(yàn)方法)測(cè)試制備的白色陶瓷的耐酸、堿度，測(cè)得其耐酸度為59%，耐堿度為71%。利用DY2198型X射線粉晶衍射儀(荷蘭帕納科公司)測(cè)試制備的白色陶瓷的物相，經(jīng)過分析，其主物相為羥基方鈉石(Na4Al3Si3O12 (OH))。實(shí)施例8 —種利用天然沸石制備白色陶瓷的方法，它包括如下步驟1)將天然沸石破碎，研磨至100目，得到沸石粉；2)按沸石粉、燒堿工業(yè)中的廢堿液和水的質(zhì)量比為15 12 45，將沸石粉、廢堿液和水混合，加熱并攪拌12h，然后靜止48h，水洗，烘干，得到改性沸石粉；幻按沸石粉與改性沸石粉的質(zhì)量比為9 1，將沸石粉和改性沸石粉混合，壓片成型，高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度為900°C，保溫5小時(shí)，升溫速率為10°C /min，得到白色陶瓷。利用SC-80C型全自動(dòng)色差計(jì)(北京康光儀器有限公司)測(cè)試制備的白色陶瓷的 R457白度值，測(cè)得其白度值為56。利用HS-19A型肖氏硬度計(jì)(山東萊州市試驗(yàn)機(jī)廠)測(cè)試制備的白色陶瓷的肖氏硬度，測(cè)得其硬度值為75，同比測(cè)得的釉面陶瓷對(duì)比樣的肖氏硬度為85，大理石對(duì)比樣的肖氏硬度為44。利用GB/T 1970-1996 (多孔陶瓷耐酸、堿腐蝕性能試驗(yàn)方法)測(cè)試制備的白色陶瓷的耐酸、堿度，測(cè)得其耐酸度為64%，耐堿度為73%。利用DY2198型X射線粉晶衍射儀(荷蘭帕納科公司)測(cè)試制備的白色陶瓷的物相，經(jīng)過分析，其主物相為羥基方鈉石(Na4Al3Si3O12 (OH))。實(shí)施例9 與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于制備改性沸石粉按斜發(fā)沸石粉、氯化鈉、氫氧化鈉和水的質(zhì)量比為10 0.6 5.3 30，將斜發(fā)沸石粉、氯化鈉、氫氧化鈉和水混合， 加熱至90°C并攪拌12h，然后靜止48h，水洗，烘干，得到改性沸石粉；其他條件同實(shí)施例1，測(cè)得結(jié)果與實(shí)施例1相同。本發(fā)明所列舉的各原料，以及本發(fā)明各原料的上下限、區(qū)間取值，以及工藝參數(shù) (如溫度、時(shí)間等)的上下限、區(qū)間取值都能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，在此不一一列舉實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種利用天然沸石制備白色陶瓷的方法，其特征在于它包括如下步驟1)將天然沸石破碎，研磨至100目，得到沸石粉；2)采用下述二種方法之一制備改性沸石粉①按沸石粉、氯化鈉、氫氧化鈉和水的質(zhì)量比為10 (0.6 10) O 10) 30 45，將沸石粉、氯化鈉、氫氧化鈉和水混合，加熱并攪拌12h，然后靜止48h，水洗，烘干，得到改性沸石粉；②按沸石粉、燒堿工業(yè)中的廢堿液和水的質(zhì)量比為(10 15) (6 12) 45，將沸石粉、廢堿液和水混合，加熱并攪拌12h，然后靜止48h，水洗，烘干，得到改性沸石粉；3)按改性沸石粉為沸石粉和改性沸石粉質(zhì)量的10% 90%，將沸石粉和改性沸石粉混合，壓片成型，高溫?zé)Y(jié)，得到白色陶瓷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用天然沸石制備白色陶瓷的方法，其特征在于步驟2)中加熱溫度為QO0C0
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用天然沸石制備白色陶瓷的方法，其特征在于步驟3)中所述高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度為600°C 900°C，保溫1 8小時(shí)，升溫速率為2 10°C/mirio
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用天然沸石制備白色陶瓷的方法。一種利用天然沸石制備白色陶瓷的方法，其特征在于它包括如下步驟1)將天然沸石破碎，研磨至100目，得到沸石粉；2)采用下述二種方法之一制備改性沸石粉①按沸石粉、氯化鈉、氫氧化鈉和水的質(zhì)量比為10∶(0.6～10)∶(2～10)∶30～45，混合，加熱并攪拌12h，然后靜止48h，水洗，烘干，得到改性沸石粉；②按沸石粉、燒堿工業(yè)中的廢堿液和水的質(zhì)量比為(10～15)∶(6～12)∶45，混合，加熱并攪拌12h，然后靜止48h，水洗，烘干，得到改性沸石粉；3)按改性沸石粉為沸石粉和改性沸石粉質(zhì)量的10％～90％，將沸石粉和改性沸石粉混合，壓片成型，高溫?zé)Y(jié)，得到白色陶瓷。該方法制備的白色陶瓷的R457白度值高、耐酸度高、耐堿度高、肖氏硬度高。
文檔編號(hào)C04B35/64GK102351520SQ20111018584
公開日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月4日
發(fā)明者吳劍芳, 孫煒, 李珍, 李飛, 沈毅, 金成國(guó) 申請(qǐng)人:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)