淺談氧化銻在陶瓷行業(yè)中的應(yīng)用

秦威 胡東娜

摘 要：本文簡要闡述了三氧化二銻的物理和化學(xué)性質(zhì)以及生產(chǎn)工藝，并就氧化銻在陶瓷行業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的分析和介紹。

關(guān)鍵詞：氧化銻；陶瓷；應(yīng)用；桔黃；乳濁劑

1 前言

三氧化二銻為白色立方晶體，熔點(diǎn)為656℃，相對密度為5.2，屬于兩性物質(zhì)，易溶于酸；在水中的溶解度為0.002g/100mL。三氧化二銻在空氣中加熱至300～400℃變黃，可得銻酸銻〔Sb(SbO4)〕，其相對密度為5.82，高溫條件下放出氧，成為三氧化二銻。二聚物Sb4O6在800℃條件下開始離解為Sb2O3，到1800℃幾乎完全離解。

銻的氧化物有兩種形式：Sb2O3和Sb2O5。在陶瓷行業(yè)中一般三氧化二銻應(yīng)用較多，通常要求單質(zhì)銻的含量在60%以上，低于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的氧化銻用于鈦系列產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)，由于所含雜質(zhì)鉛和砷過高，容易導(dǎo)致產(chǎn)品中間層夾生或黑心等問題的出現(xiàn)。如果使用五氧化二銻，它對環(huán)境保護(hù)有一定的益處。工業(yè)級氧化銻含量在80%以上，其五氧化二銻較三氧化二銻更具有粘性，在混料過程中可以減少粉塵產(chǎn)生。但五氧化二銻的價(jià)格會(huì)略高于三氧化二銻產(chǎn)品，導(dǎo)致產(chǎn)品成本略有上升。

需要說明的是，三氧化二銻具有一定的毒性，吸入后會(huì)引起上呼吸道刺激、頭痛、惡心、嘔吐、呼吸困難，對眼睛和皮膚也有刺激。攝入后會(huì)引起胃腸道刺激、惡心、嘔吐、口腔和咽喉燒傷及中樞神經(jīng)系統(tǒng)抑制等癥狀，長時(shí)間后會(huì)導(dǎo)致肝、腎損害，以及皮膚損害，引起皮膚干燥、皸裂，還可能引起皮炎或濕疹。因而，陶瓷廠家在使用含銻產(chǎn)品時(shí)，一定要做好防護(hù)工作。

2 氧化銻的生產(chǎn)工藝

目前市場中的氧化銻產(chǎn)品主要來源于湖南，通過初步的球磨和浮選工藝，能夠從鉛鋅礦或者是鉛銻礦中提取出含量達(dá)60%左右的硫化銻精礦。然后，將硫化銻精礦進(jìn)行去硫提純工藝處理，可以得到金屬單質(zhì)銻。三氧化二銻由金屬銻在空氣中熔化或燃燒制得。直接燃燒銻單質(zhì)能得到Sb2O3。Sb2O5則通常由銻單質(zhì)被硝酸氧化到H[Sb(OH)6]，再脫水而得。Sb2O3是兩性偏堿性的氧化物，難溶于水。而Sb2O5是兩性偏酸性的物質(zhì)，水合Sb2O5不溶于硝酸溶液，僅稍溶于水，但溶于KOH溶液生成K[Sb(OH)6](銻酸鉀)，銻酸鉀是鑒定Na＋的試劑。五氧化二銻為淡黃色粉末，難溶于水，微溶于堿生成銻酸鹽，由金屬單質(zhì)銻或三氧化二銻與濃硝酸反應(yīng)制得。

3 氧化銻在陶瓷行業(yè)中的應(yīng)用

3.1氧化銻在鈦黃系列色料中的應(yīng)用

鈦系列產(chǎn)品一直占據(jù)著坯體色料的大部分市場，特別是在稀土鐠黃產(chǎn)品價(jià)格暴漲后，部分廠家開始逐步使用鈦系列中的米黃產(chǎn)品來代替鐠黃。鈦系列產(chǎn)品主要由鈦白粉、氧化銻和鉻綠組成，其中鈦白粉作為載體，氧化銻作為發(fā)色體。因此，氧化銻的產(chǎn)品含量將直接影響鈦系列產(chǎn)品的最終品質(zhì)。當(dāng)然，并不是說氧化銻的含量越高生產(chǎn)出來的鈦黃就越好。

一般來說，鈦黃中氧化銻的含量在3%~14%之間，根據(jù)氧化銻的含量可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)整配方，從而達(dá)到最佳的發(fā)色效果。氧化銻的純度一般要求在65%~90%之間，銻含量高的產(chǎn)品在配方中可以適當(dāng)減少其用量。如配方中同比例使用銻量情況下，使用五氧化二銻時(shí)，其產(chǎn)品的黃度值明顯提升。當(dāng)然，鉻綠也是主要的發(fā)色元素之一。但是鉻綠的總量超過5%時(shí)，在配方中沒有很大的影響作用。桔黃和米黃配方中銻含量和銻用量的對比效果，如表1、2所示，其中色料含量為3wt%，所使用的坯料的化學(xué)組成見表3。

由表1可知，氧化銻純度越高，色料越鮮艷，黃度值高。作為米黃來說，由表2可知，當(dāng)氧化銻的純度不變，隨銻的含量增加，其顏色發(fā)生明顯變化，可以調(diào)配出黃到橘黃的色調(diào)。

3.2氧化銻在銻錫灰色料中的應(yīng)用

銻錫灰色料多半應(yīng)用在復(fù)古磚產(chǎn)品中，由于氧化銻和氧化錫之間可以生成比較穩(wěn)定的晶型結(jié)構(gòu)，因而高溫穩(wěn)定性非常好，較常規(guī)的鈦系列和鋯系列產(chǎn)品更能經(jīng)受高溫反應(yīng)，因此可應(yīng)用在一些日用瓷上。當(dāng)然，由于銻錫灰的色調(diào)比較復(fù)古，氧化錫的價(jià)格也在逐年上漲，目前許多色料廠家基本上不再生產(chǎn)銻錫灰，通常通過鈷藍(lán)等耐高溫色料調(diào)制而成。純度相同，用量不同的氧化銻對銻錫灰色料的影響見表4。不同純度，用量相同的氧化銻對銻錫灰色料的影響見表5，其中所用色料含量為3wt%。所采用熔塊的化學(xué)組成如表6所示，該熔塊的燒成溫度為1050~1100℃。

由表5可知，氧化銻的純度對銻錫灰的影響非常明顯，純度越高的氧化銻燒出的銻錫灰色調(diào)藍(lán)度值越高。由表4可知，氧化銻的用量低于10%時(shí)，對色料的飽和度有一定的影響，當(dāng)氧化銻的用量超過10%時(shí)，增加氧化銻的用量對色料的飽和度影響不大。

3.3氧化銻在釉料中的應(yīng)用

在陶瓷熔塊配方中，部分需要乳濁度高的產(chǎn)品，需要適當(dāng)加入氧化銻來提高產(chǎn)品的乳濁度。銻在釉料中起乳濁劑和著色劑的作用，單獨(dú)使用氧化銻不能制成有色玻璃。乳濁釉在陶瓷工業(yè)中，包括日用陶瓷、建筑陶瓷、衛(wèi)生潔具等各個(gè)方面都具有廣泛的應(yīng)用。乳濁釉就是在透明釉中加入乳濁劑，會(huì)促使釉中出現(xiàn)細(xì)小結(jié)晶體、氣泡、熔析等現(xiàn)象，對光線產(chǎn)生散射作用，而獲得不透明的乳濁狀釉面。

乳濁劑是乳濁釉中最關(guān)鍵的成分，在現(xiàn)代陶瓷工業(yè)中常用的乳濁劑主要有：硅酸鋯（ZrSiO4）、氧化鋯（ZrO2）、氧化鈦（TiO2）、氧化錫（SnO2）、氧化鈰（CeO2）、五氧化二銻（Sb2O5）、氧化鋅（ZnO）、氧化鋁（Al2O3）、含鋰礦物、含磷礦物、氟化物等。五氧化二銻（Sb2O5）作為陶瓷釉料乳濁劑，易于溶解、不穩(wěn)定。熔塊潔白，而面磚燒成后呈淡黃色。

3.4氧化銻在其它行業(yè)的應(yīng)用及危害

三氧化二銻是一種白色顏料，可用于油漆等工業(yè)，并可制備各種銻化物。最初用于降低銳鈦型二氧化鈦的粉化，該顏料呈惰性，透光性差。作為阻燃劑可廣泛用于聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龍、工程塑料(ABS)、橡膠、油漆、涂料、合成樹脂、紙張等材料的阻燃。作為消泡劑用于熔化玻璃，清除氣泡、在聚脂纖維中的催化劑。用于石油中重油、渣油、催化裂化、催化重整過程中作鈍化劑。

三氧化二銻的毒性來源于產(chǎn)品所含的氧化砷（砒霜）含量過高。由于作為阻燃劑的三氧化二銻價(jià)格近年來一直快速攀升，一些企業(yè)為了降低成本，采購使用一些價(jià)格較低的三氧化二銻的產(chǎn)品，其價(jià)格明顯低于正品的氧化銻產(chǎn)品。但是這些產(chǎn)品并不是嚴(yán)格按照國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn)的，不僅氧化銻的含量不能達(dá)到國家規(guī)定，同時(shí)，由于在生產(chǎn)過程中使用的是一些未經(jīng)嚴(yán)格選礦處理的銻礦來進(jìn)行生產(chǎn)，造成產(chǎn)品中所含氧化砷含量過高，致使出現(xiàn)毒性問題。

需要說明的是，使用這種有毒的氧化銻產(chǎn)品不僅會(huì)對直接接觸的生產(chǎn)人員的健康有很大的危害，同時(shí)所生產(chǎn)出來的阻燃產(chǎn)品在使用過程中也會(huì)造成環(huán)境污染。對于陶瓷色料企業(yè)來說，對此問題也應(yīng)給予高度重視。

4 結(jié)語

陶瓷色釉料行業(yè)屬于對有色金屬礦物資源需求量很大的消耗型企業(yè)。特別是對部分稀缺的元素，如稀土、氧化銻、氧化鋯等消耗量更大。目前國家正在逐步整理礦山資源和進(jìn)行資源稅的開征工作，相信有色類金屬礦物價(jià)格還會(huì)繼續(xù)上漲。陶瓷色釉料行業(yè)中常用的三氧化二銻（含量85%）的價(jià)格也從之前的3萬/噸漲至目前的5萬/噸左右。

三氧化二銻在陶瓷色料行業(yè)的應(yīng)用主要集中在坯體鈦黃系列產(chǎn)品的生產(chǎn)上，以目前我國陶瓷色料坯體市場的鈦黃系列年產(chǎn)量80萬噸計(jì)算，每年用于坯體色料市場的氧化銻用量達(dá)到6.2萬噸。作為陶瓷行業(yè)的技術(shù)科研人員來講，應(yīng)將今后的研究方向放在降低產(chǎn)品中的氧化銻用量，另外就是需要尋找其它成本低廉的材料來代替氧化銻。