專利名稱：一種高鈣陶瓷及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于陶瓷技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高鈣陶瓷及其制備工藝。
背景技術(shù)：
骨瓷的形成主要依靠氧化硅、氧化鋁和氧化鈣，其中氧化鈣的含量越高，色澤越好。在自然界中，氧化鈣的來源不多，所以選擇動(dòng)物的骨灰作為氧化鈣的來源。獨(dú)特的燒制過程和骨碳的加入，使瓷土中的雜質(zhì)被消除，骨瓷顯得更潔白、細(xì)膩、通透、輕巧，極少瑕疵，并且比一般瓷器薄，在視覺上有一種特殊的清潔感，且強(qiáng)度高于一般瓷器，是日用瓷器的兩倍。傳統(tǒng)骨瓷坯料中一直使用優(yōu)質(zhì)的動(dòng)物骨灰(大多為牛骨)為主要原料，隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們消費(fèi)水平的提高，對(duì)高檔日用瓷需求日益增多，骨瓷市場(chǎng)需求量也越來越大，隨之骨灰的需求量也在增加，這在一定程度上造成了動(dòng)物骨灰供應(yīng)緊張且來源不穩(wěn)定。而且動(dòng)物骨灰處理工藝極為復(fù)雜，需要煅燒、酸洗等一系列工藝處理，會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的污染。各國的陶瓷科技人員一直致力于動(dòng)物骨灰代用料的研究工作。骨瓷作為一種高度專業(yè)化的陶瓷制品，從生產(chǎn)所使用的主要原料骨灰、粘土和鉀長石來看，骨灰的含量越高，黏土的成分就相對(duì)降低，在制作過程中就越易燒裂，在成形上需要更高的技術(shù)，增加了燒制難度。因此，生產(chǎn)過程中一般只能采取一次定型，坯體經(jīng)素?zé)伖夂笤俅斡詿膬纱螣赡Ｊ健?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有不足，提供一種高鈣陶瓷及其制備工藝。本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:
一種高鈣陶瓷，其坯料包括以下質(zhì)量份的原料:粘土 20 40份、鉀長石2 18份、石英20 30份、方解石或鐘乳石20 30份、膨潤土 2 18份。優(yōu)選的，其坯料包括以下質(zhì)量份的原料:粘土 25 38份、鉀長石10 15份、石英22 28份、方解石或鐘乳石22 28份、膨潤土 5 15份。優(yōu)選的，粘土的主要化學(xué)組成如下(質(zhì)量百分比)=SiO2 45.00 50.00%、Al2O332.00 38.00%,Fe2O3 0.15 0.35%、Ti02 0.10 0.50%,CaO 0.20 1.05%,MgO 0.05
0.50%、K2O 0.10 1.0%、Na2O 0.10 0.50% ；
優(yōu)選的，鉀長石的主要化學(xué)組成如下(質(zhì)量百分比)=SiO2 60.00 68.00%、Al2O315.00 22.00%、Fe2O3 0.03 0.10%、TiO20.01 0.03%、CaO 0.10 0.35%、MgO 0.01
0.05%、K2O 9.05 15.00%、Na2O 2.00 2.55% ；
優(yōu)選的，石英中SiO2質(zhì)量百分比彡98% ； 優(yōu)選的，方解石或鐘乳石中CaO質(zhì)量百分比彡52.00% ；
優(yōu)選的，膨潤土的主要化學(xué)組成如下(質(zhì)量百分比)=SiO2 65.00 76.00%、Al2O313.00 19.00%,Fe2O3 0.01 0.30%、Ti02 0.01 0.50%,CaO 0.10 1.50%,MgO 0.10 1.50%、K2O 0.50 1.50%、Na2Ol.00 5.00%。一種高鈣陶瓷的制備工藝，包括以下步驟:
1)稱取各原料，分段入磨，然后經(jīng)過篩除鐵、壓濾脫水、精煉、陳腐、再次精煉后，送至成型制成坯體；
2)對(duì)坯體進(jìn)行施釉，送入窯內(nèi)，1200 1240°C下燒制40 60min，制得高鈣陶瓷； 所用原料如上所述。優(yōu)選的，步驟I)中，分段入磨包括以下步驟:①將石英碾磨至10 15 μ m;②碾磨后的石英與鉀長石、方解石或鐘乳石、膨潤土混合，得到混合物料，加水球磨至200 250目；③將粘土單獨(dú)化漿；④然后將②和③所得物料混合均勻，進(jìn)行后續(xù)操作。優(yōu)選的，上述②中水的用量為混合物料總質(zhì)量的45 55%。優(yōu)選的，上述③中粘土化漿，其含水率為30 33% (質(zhì)量百分比)。優(yōu)選的，步驟I)中，過篩篩網(wǎng)為160 200目；除鐵磁場(chǎng)為1.8 2.2萬高斯強(qiáng)度；壓濾脫水使濾泥的含水率彡24% (質(zhì)量百分比)；精煉真空度> 0.095MPa ;陳腐時(shí)間為7 15天。本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明以廉價(jià)的鈣類礦物方解石或鐘乳石替代動(dòng)物骨灰直接用于制備高鈣陶瓷，突破了目前傳統(tǒng)的骨瓷配方設(shè)計(jì)范圍，豐富了高級(jí)陶瓷生產(chǎn)的原料資源，大大降低了生產(chǎn)成本；且制備工藝簡單，易于質(zhì)量控制，節(jié)約了能源，進(jìn)`一步降低了生產(chǎn)成本。本發(fā)明制備的高鈣陶瓷晶瑩剔透、溫潤如玉，可作為傳統(tǒng)骨瓷的替代品。


圖1為實(shí)施例1制備的高鈣陶瓷外觀；
圖2為實(shí)施例1制備的高鈣陶瓷在光照下的俯視效果 圖3為實(shí)施例2制備的高鈣陶瓷的照片；
圖4為某品牌骨瓷盤的照片。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明用鈣類礦物方解石或鐘乳石替代動(dòng)物骨灰制得高鈣陶瓷，其工藝流程如下:
原料一分段入磨一過篩除鐵一壓濾脫水一精煉一入庫陳腐一再次精煉一成型一修坯上水一干燥一施釉一燒成一檢驗(yàn)一彩烤一檢驗(yàn)包裝下面結(jié)合實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。以下實(shí)施例中所用粘土的化學(xué)組成如下(質(zhì)量百分比):Si02 47.65%、A1203 34.93%、Fe2O3 0.27%、TiO2 0.35%、CaO 1.01%、MgO 0.14%、K2O 0.70%、Na2O 0.33%,其他為余量雜質(zhì)，其燒失量為13.85% ;所用鉀長石的化學(xué)組成如下(質(zhì)量百分比)=SiO2 65.78%,Al2O3 18.99%、Fe2O3 0.02%、TiO20.01%、CaO 0.11%、MgO 0.05%、K2O 10.98%、Na2O 3.60%，其他為余量雜質(zhì)，其燒失量為0.30% ;所用石英中SiO2質(zhì)量百分比為99% ;所用方解石中CaO質(zhì)量百分比為60%，鐘乳石中CaO質(zhì)量百分比為54.00% ;所用膨潤土的化學(xué)組成如下(質(zhì)量百分比):SiO2 75.08%、Al2O3 14.46%、Fe2O3 0.08%、TiO20.10%、CaO 1.02%、MgO 1.08%、K2O 0.22%、Na2O4.87%，其他為余量雜質(zhì)，其燒失量為2.29%。如無特別說明，實(shí)施例中所述份數(shù)均為質(zhì)量分，百分含量均為質(zhì)量百分比。實(shí)施例1
1)稱取坯料原料粘土36份、鉀長石11份、石英26份、方解石22份、膨潤土 5份；
2)分段入磨:①將石英碾磨至10 15μ m ;②碾磨后的石英與鉀長石、方解石或鐘乳石、膨潤土混合，加入其質(zhì)量45%的水，球磨至250目；③將粘土單獨(dú)化漿，含水率30% ;④然后將②和③所得物料混合均勻；
3)過180目篩、2.2萬高斯強(qiáng)度除鐵、壓濾脫水使濾泥的氺份彡24%、真空度0.096MPa下精煉、入庫陳腐7天、再次精煉、送至成型，制成坯體；
4)修坯上水、干燥、檢驗(yàn)合格后，進(jìn)行施釉，入窯燒制，1200°C下燒制60min；
5)對(duì)燒成產(chǎn)品高鈣陶瓷進(jìn)行檢驗(yàn)，合格產(chǎn)品進(jìn)行彩烤后，檢驗(yàn)合格者包裝入庫。所得高鈣陶瓷的檢驗(yàn)結(jié)果為:光澤度105光澤單位；透光度80%;抗折強(qiáng)度120MPa ;抗沖擊強(qiáng)度3.15KJ/m2 ;吸水率0.09% ;體積密度2.44g/cm3, 200°C /20°C熱交換一次不裂，燒制合格率96.8%。圖1為實(shí)施例1制備的高鈣陶瓷外觀圖，圖2為光照下，從瓶口俯視瓶底的效果圖，可見其器型美觀典雅，外觀溫潤如玉，彩面潤澤光亮，光照下瓷質(zhì)晶瑩剔透。實(shí)施例2
1)稱取坯料原料粘土 25份、鉀長石15份、石英25份、鐘乳石25份、膨潤土 10份；
2)分段入磨:①將石英碾磨至10 15μ m ;②碾磨后的石英與鉀長石、方解石或鐘乳石、膨潤土混合,加入其質(zhì)量50%的水，球磨至200目；③將粘土單獨(dú)化漿，含水率30% ;④然后將②和③所得物料混合均勻；
3)過160目篩、2.0萬高斯強(qiáng)度除鐵、壓濾脫水使濾泥的氺份彡24%、真空度0.095MPa下精煉、入庫陳腐8天、再次精煉、送至成型，制成坯體；
4)修坯上水、干燥、檢驗(yàn)合格后，進(jìn)行施釉，入窯燒制，1220°C下燒制50min；
5)對(duì)燒成產(chǎn)品高鈣陶瓷進(jìn)行檢驗(yàn)，合格產(chǎn)品進(jìn)行彩烤后，檢驗(yàn)合格者包裝入庫。所得高鈣陶瓷的檢驗(yàn)結(jié)果為:光澤度102光澤單位；透光度77% ;抗折強(qiáng)度140MPa ;抗沖擊強(qiáng)度3.23KJ/m2 ;吸水率0.07% ;體積密度2.41g/cm3, 200°C /20°C熱交換一次不裂，燒制合格率95.9%。圖3為實(shí)施例2制備的高鈣陶瓷的照片，圖4為市售某品牌骨瓷盤的照片，可見本發(fā)明產(chǎn)品瓷質(zhì)細(xì)膩通透，可與市售骨瓷產(chǎn)品相媲美，可作為傳統(tǒng)骨瓷的替代品。實(shí)施例3
1)稱取坯料原料粘土20份、鉀長石2份、石英28份、鐘乳石20份、膨潤土 2份；
2)分段入磨:①將石英碾磨至10 15μ m ;②碾磨后的石英與鉀長石、方解石或鐘乳石、膨潤土混合,加入其質(zhì)量45%的水，球磨至200目；③將粘土單獨(dú)化漿，含水率33% ;④然后將②和③所得物料混合均勻；
3)過200目篩、2.0萬高斯強(qiáng)度除鐵、壓濾脫水使濾泥的氺份彡24%、真空度0.098MPa下精煉、入庫陳腐10天、再次精煉、送至 成型，制成坯體；
4)修坯上水、干燥、檢驗(yàn)合格后，進(jìn)行施釉，入窯燒制，1240°C下燒制40min；
5)對(duì)燒成產(chǎn)品高鈣陶瓷進(jìn)行檢驗(yàn)，合格產(chǎn)品進(jìn)行彩烤后，檢驗(yàn)合格者包裝入庫。
所得高鈣陶瓷的檢驗(yàn)結(jié)果為:光澤度105光澤單位；透光度63%;抗折強(qiáng)度139MPa ;抗沖擊強(qiáng)度3.17KJ/m2 ;吸水率0.08% ;體積密度2.28g/cm3, 200°C /20°C熱交換一次不裂，燒制合格率94.9%。實(shí)施例4
1)稱取坯料原料粘土38份、鉀長石10份、石英22份、方解石28份、膨潤土 15份；
2)分段入磨:①將石英碾磨至10 15μ m ;②碾磨后的石英與鉀長石、方解石或鐘乳石、膨潤土混合，加入其質(zhì)量55%的水，球磨至250目；③將粘土單獨(dú)化漿，含水率33% ;④然后將②和③所得物料混合均勻；
3)過180目篩、1.8萬高斯強(qiáng)度除鐵、壓濾脫水使濾泥的氺份彡24%、真空度0.096MPa下精煉、入庫陳腐12天、再次精煉、送至成型，制成坯體；
4)修坯上水、干燥、檢驗(yàn)合格后，進(jìn)行施釉，入窯燒制，1220°C下燒制50min；
5)對(duì)燒成產(chǎn)品高鈣陶瓷進(jìn)行檢驗(yàn)，合格產(chǎn)品進(jìn)行彩烤后，檢驗(yàn)合格者包裝入庫。所得高鈣陶瓷的檢驗(yàn)結(jié)果為:光澤度110光澤單位；透光度82%;抗折強(qiáng)度146MPa ;抗沖擊強(qiáng)度3.45KJ/m2 ;吸水率0.07% ;體積密度2.31g/cm3, 200°C /20°C熱交換一次不裂，燒制合格率95.2%。實(shí)施例5
1)稱取坯料原料粘土40份、鉀長石18份、石英20份、方解石25份、膨潤土 10份；
2)分段入磨:①將石英碾磨至10 15μ m ;②碾磨后的石英與鉀長石、方解石或鐘乳石、膨潤土混合,加入其質(zhì)量50%的水，球磨至200目；③將粘土單獨(dú)化漿，含水率32% ;④然后將②和③所得物料混合均勻；
3)過200目篩、2.2萬高斯強(qiáng)度除鐵、壓濾脫水使濾泥的氺份彡24%、真空度0.098MPa下精煉、入庫陳腐10天、再次精煉、送至成型，制成坯體；
4)修坯上水、干燥、檢驗(yàn)合格后，進(jìn)行施釉，入窯燒制，1240°C下燒制40min；
5)對(duì)燒成產(chǎn)品高鈣陶瓷進(jìn)行檢驗(yàn)，合格產(chǎn)品進(jìn)行彩烤后，檢驗(yàn)合格者包裝入庫。所得高鈣陶瓷的檢驗(yàn)結(jié)果為:光澤度105光澤單位；透光度67%;抗折強(qiáng)度136MPa ;抗沖擊強(qiáng)度3.28KJ/m2 ;吸水率0.09% ;體積密度2.17g/cm3, 200°C /20°C熱交換一次不裂，燒制合格率95.7%。實(shí)施例6
1)稱取坯料原料粘土35份、鉀長石8份、石英30份、鐘乳石30份、膨潤土 18份；
2)分段入磨:①將石英碾磨至10 15μ m ;②碾磨后的石英與鉀長石、方解石或鐘乳石、膨潤土混合，加入其質(zhì)量50%的水，球磨至250目；③將粘土單獨(dú)化漿，含水率30% ;④然后將②和③所得物料混合均勻；
3)過200目篩、2.2萬高斯強(qiáng)度除鐵、壓濾脫水使濾泥的氺份彡24%、真空度0.098MPa下精煉、入庫陳腐10天、再次精煉、送至成型，制成坯體； 4)修坯上水、干燥、檢驗(yàn)合格后，進(jìn)行施釉，入窯燒制，1240°C下燒制40min；
5)對(duì)燒成產(chǎn)品高鈣陶瓷進(jìn)行檢驗(yàn)，合格產(chǎn)品進(jìn)行彩烤后，檢驗(yàn)合格者包裝入庫。所得高鈣陶瓷的檢驗(yàn)結(jié)果為:光澤度107光澤單位；透光度72% ;抗折強(qiáng)度13IMPa ;抗沖擊強(qiáng)度3.24KJ/m2 ;吸水率0.08% ;體積密度2.21g/cm3, 200°C /20°C熱交換一次不裂，燒制合格率96.7%。
本發(fā)明采用了礦藏豐富的廉價(jià)鈣類礦物取代成本高昂、加工繁瑣的骨灰中的磷酸鈣制備高鈣陶瓷。由于大量鈣源的引入，導(dǎo)致高溫下形成一定量鈣質(zhì)玻璃熔體，鈣質(zhì)玻璃高溫黏度會(huì)隨著溫度的升高迅速降低，導(dǎo)致瓷坯容易變形。本發(fā)明進(jìn)行合理配料，一方面引入膨潤土，提高坯料的可塑性，滿足成型的要求；另一方面，在坯料配方中加入了過量的石英，增加高溫液相黏度，防止坯體變形。進(jìn)一步的，在制備工藝中，通過分段入磨嚴(yán)格控制坯料的顆粒細(xì)度，以保證原料能被充分磨細(xì)減少較粗的雜質(zhì)顆粒，因此最終解決了燒成變形的難題，并減少了瓷坯中雜相的生成，提高了瓷胎的通透性，高鈣陶瓷制品具有優(yōu)異的外觀質(zhì)量。本發(fā)明將鈣類礦物方解石或鐘乳石直接用于制備高鈣陶瓷，突破了目前傳統(tǒng)的骨瓷配方設(shè)計(jì)范圍，豐富了高級(jí)陶瓷生產(chǎn)的原料資源，大大降低了生產(chǎn)成本；且制備的高鈣陶瓷比傳統(tǒng)的骨瓷少了一道燒成工序，節(jié)約了能源，減少了碳排放，降低了生產(chǎn)成本。所得產(chǎn)品晶瑩剔透、溫潤如玉 ，可作為傳統(tǒng)骨瓷的替代品。
權(quán)利要求
1.一種高鈣陶瓷，其坯料包括以下質(zhì)量份的原料:粘土 20 40份、鉀長石2 18份、石英20 30份、方解石或鐘乳石20 30份、膨潤土 2 18份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鈣陶瓷，其特征在于:其坯料包括以下質(zhì)量份的原料:粘土25 38份、鉀長石10 15份、石英22 28份、方解石或鐘乳石22 28份、膨潤土 5 15份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高鈣陶瓷，其特征在于:所述粘土的主要化學(xué)組成如下(質(zhì)量百分比)=SiO2 45.00 50.00%、Al2O3 32.00 38.00%、Fe2O3 0.15 0.35%、TiO20.10 0.50%、CaO 0.20 1.05%、MgO 0.05 0.50%、K2O 0.10 1.0%、Na2O 0.10 0.50% ；所述鉀長石的主要化學(xué)組成如下(質(zhì)量百分比)=SiO2 60.00 68.00%、Al2O3 15.00 22.00%、Fe2O3 0.03 0.10%、TiO20.01 0.03%、CaO 0.10 0.35%、MgO 0.01 0.05%、K2O 9.05 15.00%、Na2O 2.00 2.55% ； 所述石英中SiO2質(zhì)量百分比彡98% ； 所述方解石或鐘乳石中CaO質(zhì)量百分比彡52.00% ； 所述膨潤土的主要化學(xué)組成如下(質(zhì)量百分比)=SiO2 65.00 76.00%、Al2O3 13.00 19.00%、Fe2O3 0.01 0.30%、TiO2 0.01 0.50%、CaO 0.10 1.50%、MgO 0.10 1.50%、K2O 0.50 1.50%、Na2Ol.00 5.00%。
4.一種高鈣陶瓷的制備工藝，包括以下步驟: 1)稱取各原料，分段入磨，然后經(jīng)過篩除鐵、壓濾脫水、精煉、陳腐、再次精煉后，送至成型制成坯體； 2)對(duì)坯體進(jìn)行施釉，送入窯內(nèi)，1200 1240°C下燒制40 60min，制得高鈣陶瓷； 所用原料如權(quán)利要求1 3任意一項(xiàng)所述。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備工藝，其特征在于:步驟I)中，分段入磨包括以下步驟:①將石英碾磨至10 15ym ;②碾磨后的石英與鉀長石、方解石或鐘乳石、膨潤土混合，得到混合物料，加水球磨至200 250目；③將粘土單獨(dú)化漿然后將②和③所得物料混合均勻，進(jìn)行后續(xù)操作。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備工藝，其特征在于:所述②中水的用量為混合物料總質(zhì)量的45 55%。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備工藝，其特征在于:所述③中粘土化漿，其含水率為30 33% (質(zhì)量百分比)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備工藝，其特征在于:步驟I)中，過篩篩網(wǎng)為160 200目；除鐵磁場(chǎng)為1.8 2.2萬高斯強(qiáng)度；壓濾脫水使濾泥的含水率< 24% (質(zhì)量百分比);精煉真空度彡0.095MPa ;陳腐時(shí)間為7 15天。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高鈣陶瓷及其制備工藝。本發(fā)明以廉價(jià)的鈣類礦物方解石或鐘乳石替代動(dòng)物骨灰直接用于制備高鈣陶瓷，突破了目前傳統(tǒng)的骨瓷配方設(shè)計(jì)范圍，豐富了高級(jí)陶瓷生產(chǎn)的原料資源，大大降低了生產(chǎn)成本；且制備工藝簡單，易于質(zhì)量控制，節(jié)約了能源，進(jìn)一步降低了生產(chǎn)成本。本發(fā)明制備的高鈣陶瓷晶瑩剔透、溫潤如玉，可作為傳統(tǒng)骨瓷的替代品。
文檔編號(hào)C04B33/34GK103086697SQ20131005809
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2013年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月22日
發(fā)明者郭森鎮(zhèn), 郭桂曉, 郭洪花, 丁祿興 申請(qǐng)人:郭森鎮(zhèn)