專利名稱：氧化錳礦作色劑的黑色?；u及其制取工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及玻化磚，具體地說是一種利用氧化錳礦作色劑的黑色?；u及其制取工藝。
?；u是一種不上釉、吸水率極低、液壓成型的瓷質(zhì)磚。這種磚最早于1981年由意大利唯高公司利用輥道窯制作問世，在我國則是1987年首先在廣東引進(jìn)唯高公司成套生產(chǎn)線，并根據(jù)我國陶瓷原料特點(diǎn)試制成功，隨后在該省、江蘇、黑龍江等地相繼引進(jìn)多條生產(chǎn)線，逐漸鋪開我國?；u的生產(chǎn)架勢。截止1995年，我國玻化磚產(chǎn)量已達(dá)5000萬平方米/年，品種亦已達(dá)10余種，成為我國陶瓷行業(yè)中一個重要的產(chǎn)業(yè)支柱。
然而縱觀當(dāng)今市場上的中外?；u產(chǎn)品，卻發(fā)現(xiàn)其中黑色?；u數(shù)量甚少。究其原因，乃緣于其色調(diào)不正，即黑度不足，磚體普遍發(fā)紅、發(fā)灰、難以滿足市場上對黑磚色度上的需求。就裝璜的美學(xué)角度而言，黑色玻化磚應(yīng)具備色度飽和，色澤純凈、光潔明亮的特點(diǎn)，市場上諸如市政、學(xué)府、展廳、賓館、大廈、車站和廣場等公共場所以及民居等建筑物，需要這種真正黑色的?；u，以其自身的素色或與其它色調(diào)磚塊拼配的內(nèi)外裝飾，來表現(xiàn)出或營造出一種與建筑物及其使用者身份相協(xié)調(diào)的端莊、典雅、秀麗而華貴的氛圍。遺憾的是，目前市場上尚未見到人們所企求的這種在色澤上應(yīng)為艷黑色的?；u。這個事實(shí)落后于市場需求，同時也限制了?；u產(chǎn)業(yè)自身的發(fā)展。
據(jù)市場調(diào)查和情報檢索，目前市場上出現(xiàn)的黑色?；u是利用以含鐵的氧化物為主體的人工合成化工黑色顏料或直接使用磁鐵礦，釩鈦磁鐵礦、鉻鐵礦等金屬氧化礦物充作色劑燒制而成。見《國外建材科技》1994年9月第15卷，第3期刊登的；“含天然鉻鐵礦瓷化磚的快速燒成制備與特性”一文和《陶瓷》1997年第6期刊登的“大廟鐵礦尾礦制作?；u研究”一文。上述充作色劑的金屬氧化礦物，在礦物學(xué)中均屬尖晶石族，其化學(xué)通式為AB2X4型，如磁鐵礦的化學(xué)分子式為FeFe2O4或(FeO.FeO3)、釩鐵磁鐵礦為Fe(V、Ti、Fe)2O4、鉻鐵礦為FeCr2O4。它們在成份上的一個共同特點(diǎn)就是都含有相當(dāng)數(shù)量的鐵元素，并且均以Fe+2(FeO)、Fe+3(Fe2O3)形成存在(表一)。
目前市場供應(yīng)的黑色?；u色料化學(xué)成分表表一
H1鉻鐵礦黑色?；u色料(引自《國外建筑科技》VoL.15 NO.3 Sept 1994)H2大廟釩鈦磁鐵礦尾礦作黑色玻化磚色料(引自《陶瓷》NO.6/1997)H3人工合成黑色?；u色料(由廣東華麗玻化磚公司實(shí)驗(yàn)室提供樣品，中南冶金地質(zhì)研究所化驗(yàn)分析/1998)氧化鐵在輥道窯開放的高溫條件下，氧化還原電位(Eh)升高，此時其中的Fe2O3處于穩(wěn)定狀態(tài)；而FeO則繼續(xù)被氧化，也生成或一部分生成Fe2O3，即以赤鐵礦或大部分以赤鐵礦形式存在于磚體中。由于赤鐵礦的自色為赭紅色，因此盡管投入色料中的磁鐵礦或鉻鐵礦在自然條件下呈現(xiàn)的是黑色，但經(jīng)充氧的高溫(≥1000℃)煅燒后，均會導(dǎo)致磚體發(fā)紅，甚至出現(xiàn)整磚為咖啡色色調(diào)。
本發(fā)明的目的是為了解決上述背景技術(shù)中存在的黑色?；u黑度不足，磚體普遍發(fā)紅、發(fā)灰的問題，提出一種色度飽和、光潔明亮，氧化條件下穩(wěn)定而成本適中的氧化錳礦作色劑的黑色?；u。
本發(fā)明的這一發(fā)明目的是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。一種氧化錳礦作色劑的黑色玻化磚，其特殊之處是該?；u的原料中含有25％-75％的氧化錳礦。
上述氧化錳礦可分為天然氧化錳礦和(人造)燒結(jié)氧化錳礦，它們化學(xué)成分要求為含Mn量≥15％,Mn/Fe≥2.5，發(fā)泡成分CaO+MgO＜15％，燒失量＜20％。
本發(fā)明的另一發(fā)明目的是提出一種制取上述黑色?；u的工藝。
該發(fā)明目的是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。一種利用氧化錳礦作色劑制取黑色?；u工藝，該工藝流程為原料選配→粉碎拌勻→壓制成型→燒成→拋光，其特殊之處是所述色料為氧化錳礦，所述燒成工序中的燒成溫度為1100℃-1150℃，周期為40′-60′。
氧化錳礦的礦物表現(xiàn)形式主要為軟錳礦(MnO2)，次有含水型(含(OH)-或H+)氧化錳礦，即水錳礦(MnO2.Mn(OH)2)和硬錳礦(mMnO.MnO2.nH2O)；它們的主要化學(xué)成分為MnO2，次有MnO、Fe2O3、Al2O3、SiO2、CaO、MgO及一定量的燒失量(表二)黑色玻化磚氧化錳色劑化學(xué)成分分析結(jié)果表表二
氧化錳礦中的上述化學(xué)成分，按其充作陶瓷原料的作用，大體可分為三個方面一是成色元素，有Mn、Fe兩種；二是骨架組分，主要有SiO2和Al2O3；三是發(fā)泡組分，有CaCO3、MgCO3及燒失量(LOSS)等。其中骨架組分與陶瓷基礎(chǔ)原料長石、石英、高嶺土的基本化學(xué)成分是一致的，因此它們對于制磚不會產(chǎn)生負(fù)面影響；發(fā)泡組分是制磚的不利成分，好在它們在氧化錳礦中所占比重多數(shù)不大于2％，部分產(chǎn)地的燒結(jié)礦發(fā)泡組分較高(可達(dá)10％-12％)，但本發(fā)明的燒成工序可抑制氧化錳礦中發(fā)泡組分的氣化反應(yīng)，其不利影響能被克服；至于成色元素，其組成成分中Fe的存在是不利的，它可能導(dǎo)致磚體發(fā)紅，但在本發(fā)明中已用選料(Mn/Fe＞2.5)和工藝技術(shù)兩方面予以克服，突出了Mn的成色作用。
本發(fā)明所述黑色玻化磚具有如下優(yōu)點(diǎn)1、理化性能與當(dāng)前市場上的普通黑色?；u相比，本發(fā)明所述黑色玻化磚黑度高，光澤度強(qiáng)，尤其是所表現(xiàn)的金屬光澤十分突出；其它理化指標(biāo)則基本相當(dāng)(表三)。
錳礦黑色?；u與普通黑色?；u理化性能比較表(表三)
2、色調(diào)特征呈現(xiàn)色度飽和的艷黑色，明顯優(yōu)于釩鈦黑磚和其它普通黑磚，后者色度欠飽和；顯現(xiàn)偏灰，偏紅的雜質(zhì)干擾色調(diào)。
3、表面特征光亮鑒人，出現(xiàn)全磚面的鏡面效應(yīng)，其光澤普遍較普通黑磚高十度以上；同時還表現(xiàn)有銀星閃爍效應(yīng)，這是因?yàn)樯珓┲胁糠盅趸i，在高溫條件下脫氧形成錳金屬，并呈星點(diǎn)狀散布于磚面，經(jīng)拋光所出現(xiàn)的強(qiáng)金屬光澤，猶如銀星閃爍。這是本?；u的一種特有的裝飾效果。
以下結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明。
本發(fā)明所述制取黑色玻化磚工藝流程為原料-----→配料→球磨色劑原料(氧化錳礦)→→泥漿儲備→噴霧干燥→液壓成型→烘干→燒成→撿選→拋光→撿選→包裝其中，在原料中氧化錳礦色料占25-75％；粘土類原料占20-30％；石英或其它硅酸鹽原料占0-50％。
以上均為重量百分比。
在本發(fā)明的工藝流程中，除了燒成工序和色料的選擇以外，其它工序均與普通?；u制作工序無異。
燒成工序是在輥道窯中進(jìn)行，其燒成溫度為1100℃-1150℃，周期為40分鐘-60分鐘，燒成工序的特點(diǎn)一是燒成溫度低且范圍窄；二是燒成過程中，升溫不宜過急，而且要求在其高溫階段持續(xù)時間要適當(dāng)拉長。即升溫慢、降溫慢，其目的在于抑制色料中發(fā)泡組分的氣化反應(yīng)。
實(shí)施例一按色劑用量下限實(shí)驗(yàn)。
配料配方氧化錳礦25％、瓷砂22％、長石30％、粘土23％。
工藝流程同上。
效果光澤度＞65°，有強(qiáng)金屬光澤，但磚體顏色呈現(xiàn)棕褐色。
實(shí)施例二按色劑用量上限實(shí)驗(yàn)。
配料配方氧化錳礦75％，粘土和瓷砂25％。
工藝流程同上。
效果黑度濃艷，但磚體強(qiáng)度減弱，不易拋光，強(qiáng)金屬光澤難以表現(xiàn)。
實(shí)施例三按色劑最佳用量實(shí)驗(yàn)配料配方氧化錳礦50％、瓷砂20％、粘土30％。
工藝流程圖同上。
效果黑度濃艷，強(qiáng)度適中(表三)，光澤度≥70°有強(qiáng)烈的金屬光澤。
經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測以理化指標(biāo)各項(xiàng)均達(dá)標(biāo)的?；u，即實(shí)施例三為依據(jù)進(jìn)行預(yù)測，設(shè)單位磚(1m2)；用料35Kg計(jì)(35Kg/m2)；錳礦進(jìn)廠成本800元/t，骨料成本4元/m2計(jì)0.80元/Kg×0.5×35Kg/m2+4元/m2×0.5=14元/m2+2元/m2=16元/m2目前市場上出售的普通黑磚原料成本為25元/m2，釩鈦尾礦黑磚原料成本為15-17元/m2，可見以氧化錳礦為色劑的黑色?；u，其成本較人工合成化工顏料為色劑的黑磚成本約低9元/m2，而與釩鈦尾礦黑磚成本大體相當(dāng)，但其理化指標(biāo)，尤其是磚體黑度明顯優(yōu)于釩鈦黑磚。因此，用氧化錳礦為色劑的黑色?；u，以其技術(shù)-經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，完全可以取代目前市場流行的發(fā)紅、發(fā)灰的黑色?；u，成為新一代的、真正意義上的黑色玻化磚。
權(quán)利要求
1.一種氧化錳礦作色劑的黑色?；u，其特征是該?；u的原料中含有25％-75％的氧化錳礦。
2.按照權(quán)利要求1所述氧化錳礦作色劑的黑色?；u，其特征是所述氧化錳礦的化學(xué)成分為含Mn≥15％,Mn/Fe≥2.5，發(fā)泡成分CaO+MgO＜15％，燒失量＜20％。
3.一種利用氧化錳礦作色劑制取黑色?；u工藝，該工藝流程為原料選配→粉碎拌勻→壓制成型→燒成→拋光，其特征在于所述燒成工序中的燒成溫度為1100℃-1150℃，周期為40′-60′。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氧化錳礦作色劑的黑色玻化磚及其制取工藝,特征是該?；u的原料中含有25%—75%的氧化錳礦色劑。制取該玻化磚工藝流程為:原料選配→粉碎拌勻→壓制成型→燒成→拋光,其中,燒成工序中的燒成溫度為1100℃—1150℃,周期為40′—60′。該黑色?；u色度飽和,光潔明亮,其理化指標(biāo),尤其是磚體黑度明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的釩鈦黑磚。
文檔編號C03C4/00GK1236741SQ9911639
公開日1999年12月1日 申請日期1999年3月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月24日
發(fā)明者王永基, 梁裕智, 曾凡平 申請人:冶金工業(yè)部中南地質(zhì)勘查局