專利名稱：利用硼鎂礦制造陶瓷熔塊的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及陶瓷工業(yè)，具體來說系一種制備低溫快燒面磚用釉料的陶瓷熔塊的工藝方法。
目前，陶瓷行業(yè)普遍采用低溫快燒的生產(chǎn)方法，以達(dá)到減少能耗、縮短生產(chǎn)周期、降低生產(chǎn)成本之目的。但是，這種方法所用的釉料需添加含硼化工原料，以引入氧化硼。含硼化工原料不僅價格昂貴，而且又為醫(yī)藥、日用化工、機械、磨料等工業(yè)所需的原料需求量大。往往要靠進(jìn)口才能解決供需的矛盾。另外，因含硼化工原料在高溫下易揮發(fā)，而造成環(huán)境污染。一九八七年第七期的《陶瓷信息》第3頁中介紹了用鋰云母代替部分硼砂制備面磚釉料的工藝技術(shù)。它的目的是提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本。鋰云母雖然具有某些對陶瓷釉料有利的特殊作用，但加入量不宜過大。這是因為鋰云母的加入量過多，不但不能起到硼砂的熔劑作用，反而會使釉料的成熟溫度升高，而且要預(yù)燒后才能使用，所以用鋰云母替代強熔劑硼砂是受限制的，這種替代只是很少部分的替代，對降低成本的效果不顯著。
本發(fā)明的目的是尋找一種我國資源豐富的天然礦產(chǎn)全部替代含硼化工原料，并摸索出天然礦產(chǎn)作原料制備熔塊其工藝條件，克服采用含硼化工原料帶來的缺點，提高產(chǎn)品質(zhì)量，有效地降低生產(chǎn)成本。一方面緩解我國含硼化工原料緊缺的狀況，減少外匯支出;另一方面充分利用地方資源，促進(jìn)邊遠(yuǎn)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
本發(fā)明的目的是通過以下措施來達(dá)到的本發(fā)明選用我國西南地區(qū)鹽湖中沉積的天然硼鎂礦作原料引入氧化硼，并從選用原料的成份出發(fā)，以理論研究結(jié)果為依據(jù)，確定制備熔塊的各組成及其投料比。
利用硼鎂礦全部替代含硼化工原料制造陶瓷熔塊，其各組分投料的重量百分比如下硼鎂礦15～20%;
鉀長石17～23%;
石英25～30%;
石灰石7～11%;
氧化鋅4～11%;
鋯英砂9～12%;
碳酸鹽1～6%。
天然硼鎂礦的成分主要有氧化硼B(yǎng)2O3、氧化鎂MgO和少量的氧化鈣CaO、氧化硅SiO2。氧化硼B(yǎng)2O3在釉結(jié)構(gòu)中以BO3三角形和BO4四面體兩種配位體形式存在。由BO3三角形配位體組成的釉呈二度空間的層狀結(jié)構(gòu)，密度小、折射率低，膨脹系數(shù)大。而BO4四面配位體組成的釉呈三度空間的架狀結(jié)構(gòu)，加強網(wǎng)絡(luò)緊密程度，提高折射率、減少其膨脹系數(shù)。當(dāng)釉中增加氧化硼B(yǎng)2O3的含量或者使氧化鈉Na2O、氧化鋁Al2O3與氧化硼B(yǎng)2O3的摩爾數(shù)比值＞1時，會使BO3三角配位體轉(zhuǎn)變?yōu)锽O4四面配位體，從而改善釉的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。但若氧化硼B(yǎng)2O3含量超過一定限度(即理論值為＞12%)或氧化鈉Na2O不足時，釉的性質(zhì)會逆轉(zhuǎn)。另外，對SiO2-Al2O3-CaO-MgO-B2O3系統(tǒng)的釉來說，氧化鎂MgO含量過多即＞5%時，會使玻璃折晶而影響釉面光澤度。因此，根據(jù)上述機理，采用天然硼鎂礦全部替代含硼化工原料制備，確定熔塊制備的配方時，必須控制好堿金屬與堿土金屬氧化物的用量;調(diào)節(jié)好氧化鎂MgO與氧化硅SiO2的比例，克服因采用硼鎂礦引入氧化硼B(yǎng)2O3時，帶入過多的氧化鎂MgO而造成的不利影響。
發(fā)明人通過大量的理論研究、推導(dǎo)，在實驗室小試、中試，最后在工廠大生產(chǎn)條件下多次批量試驗后確定了熔塊制備的投料配方和調(diào)整熔塊技術(shù)性能的方案?，F(xiàn)例舉如下最佳實施例利用硼鎂礦全部替代含硼化工原料制造陶瓷熔炔，其各組分投料的重量百分比如下硼鎂礦16%鉀長石23%石英28%石灰石8%氧化鋅9%鋯英砂10%碳酸鹽6%首先將硼鎂礦破碎成顆粒狀，然后按上述配方投料，混合料在混料機中混合十分鐘后，加入熔塊爐即池爐或者轉(zhuǎn)爐熔制，熔制溫度控制在1350～1380℃的范圍內(nèi)，使之熔透，最后放入冷水中急冷，即獲得優(yōu)質(zhì)熔塊，該熔塊的各化學(xué)組分重量百分比如下氧化硅 SiO254.60% 氧化鉀 K2O 2.70%氧化鋁 Al2O35.17% 氧化鈉 Na2O 3.82%三氧化二鐵 Fe2O30.15% 氧化硼 B2O35.54%氧化鈣CaO8.43%氧化鋅ZnO9.53%氧化鎂 MgO 2.98% 氧化鋯 ZrO25.45%其他1.63%本發(fā)明與背景技術(shù)相比具有如下優(yōu)點1、本發(fā)明采用天然硼鎂礦全部替代硼酸和硼砂等含硼化工原料，使以本發(fā)明方法制備的熔塊作基本組成配制陶瓷墻地磚釉料或其他陶瓷制品釉料的生產(chǎn)成本大幅度地顯著下降，有巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
硼鎂礦市價為硼酸的1/3，為硼砂的2/3。以共同申請人佛山石灣建國陶瓷廠實際使用的情況為例，主要經(jīng)濟(jì)效益如下(1)采用本發(fā)明后，每噸熔塊可降低成本600元，按該廠一條陶瓷墻地磚生產(chǎn)線年產(chǎn)量210萬平方米計算，每年需熔塊2016噸，共可節(jié)約原料費121萬元。
(2)按該廠規(guī)模原每年需進(jìn)口硼酸268.8噸、硼砂192噸。采用本發(fā)明后，每年只需購硼鎂礦278.4噸而無需進(jìn)口硼酸和硼砂，僅此一項可節(jié)約外匯21萬美元。
2、本發(fā)明具有良好的社會效益(1)緩解了醫(yī)藥、化工、機械、磨料等工業(yè)含硼化工原料緊缺的狀況。
(2)硼鎂礦在高溫下?lián)]發(fā)量極少，可減少對環(huán)境的污染。
(3)西南地區(qū)所產(chǎn)的天然硼鎂礦急待開發(fā)應(yīng)用，若能推廣應(yīng)用本發(fā)明，則地方資源可開發(fā)利用，促進(jìn)少數(shù)民族地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
3、采用本發(fā)明制備的熔塊，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，性能優(yōu)良，各項技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到或超過國家標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.利用硼鎂礦制造陶瓷熔塊的工藝方法，其特征在于利用天然硼鎂礦全部替代含硼化工原料，制造陶瓷熔塊，其各組分投料的重量百分比如下硼鎂礦 15～20%；鉀長石 17～23%；石英25～30%；石灰石 7～11%；氧化鋅 4～10%；鋯英砂 9～14%；碳酸鹽 1～6%。
全文摘要
利用硼鎂礦制造陶瓷熔塊的工藝方法。它采用價格低而資源豐富的天然硼鎂礦全部替代價格昂貴、來源緊缺的含硼化工原料，引入氧化硼，生產(chǎn)陶瓷墻地磚或其他陶瓷制品用的熔塊及其釉料。它的各組分重量百分比如下硼鎂礦15～20％；鉀長石17～23％；石英25～30％；石灰石7～11％；氧化鋅4～10％；鋯英砂9～14％；碳酸鹽1～6％。按本發(fā)明制備的熔塊作基本組分的產(chǎn)品生產(chǎn)成本大幅度地顯著下降，質(zhì)量優(yōu)良而無污染。
文檔編號C04B35/14GK1089248SQ9312109
公開日1994年7月13日 申請日期1993年12月21日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月21日
發(fā)明者劉康時, 馮炎柱, 李宗來, 吳基球 申請人:華南理工大學(xué), 廣東佛陶集團(tuán)股份有限公司石灣建國陶瓷廠