鉭鈮尾砂在啞光釉的運(yùn)用研究

龔強(qiáng)

摘 要：本文研究了鉭鈮尾砂在建筑陶瓷啞光釉的運(yùn)用，經(jīng)試驗(yàn)，配制出光澤度為8 ～ 12的啞光面釉，可適用于仿古磚中啞光面釉的生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：啞光面釉;鉭鈮尾砂;光澤度

1 前 言

鉭鈮尾砂是宜春鉭鈮礦在生產(chǎn)稀有金屬精礦--鉭鈮精礦所產(chǎn)生的尾砂，經(jīng)過多年的努力鉭鈮尾砂現(xiàn)推廣至玻璃陶瓷行業(yè)，主要用于玻璃行業(yè)，現(xiàn)宜春鉭鈮礦經(jīng)過擴(kuò)能改造，產(chǎn)能加大，但遇到房地產(chǎn)行業(yè)經(jīng)濟(jì)下滑、玻陶行業(yè)環(huán)保問題等，鉭鈮尾砂市場的由供不應(yīng)求轉(zhuǎn)變?yōu)楣┐笥阡N，大量的產(chǎn)品堆積在倉庫，污染環(huán)境，同時(shí)還會(huì)造成產(chǎn)品的二次污染，每年的倉儲(chǔ)費(fèi)用、運(yùn)輸費(fèi)用、環(huán)保費(fèi)用、產(chǎn)品污染造成的產(chǎn)品降值都是一筆不小的費(fèi)用。我國是全球最大的的建筑陶瓷生產(chǎn)基地，仿古磚的市場份額不斷在增長，本文運(yùn)用鉭鈮尾砂制作仿古磚的啞光面釉，在成熟的仿古磚生產(chǎn)線進(jìn)行試驗(yàn)，經(jīng)試驗(yàn)研制出釉面光澤度為8 ～ 12的啞光釉，如鉭鈮尾砂能運(yùn)用到仿古磚中，則能增加相關(guān)企業(yè)的銷售渠道，減少企業(yè)的損失和對(duì)環(huán)境的污染。

2 實(shí)驗(yàn)過程

2.1 鉭鈮尾砂的性能表征及其化學(xué)成分

通過不同溫度的燒成，鉭鈮尾砂的燒成結(jié)果見表1。鉭鈮尾砂的起始熔融溫度約為1060℃，熔融范圍在1060 ～ 1210℃，1180℃以后鉭鈮尾砂就開始玻化，白度在60左右。通過化學(xué)分析方法，鉭鈮尾砂的化學(xué)成分見表2。通過使用振動(dòng)篩，鉭鈮尾砂的粒度分布見表3，鉭鈮尾砂在生產(chǎn)中，主要的粒度標(biāo)準(zhǔn)為20目（0.85 mm）全通過，其他粒度的分布會(huì)因批號(hào)不同，而有略微的差異。鉭鈮尾砂的礦物組成[1]見表4。

2.2 啞光面釉原理及方案設(shè)計(jì)

啞光面釉[2]即是無光釉，是乳濁釉的一種特例，無光釉的獲得是將釉料經(jīng)過高溫充分熔融后緩冷，釉中某些組分因過飽和而析出微晶。影響無光釉效果的因素有釉料組成、釉層厚度、加工因素、燒成制度。目前市場上的無光釉主要為鋅制啞光釉、鈣制啞光釉、鈣鎂制啞光釉、鋇制啞光釉，本文采用鈣鎂鋇復(fù)合無光的原理制備啞光面釉，鈣鎂質(zhì)啞光釉[3]這種類型釉的析晶相為透輝石（Ca- Mg-Si2O6）。 其釉面的細(xì)膩、平滑程度與鈣質(zhì)啞光釉相差不大，其耐酸性也還可以。不過，由于其析晶相——透輝石的熔點(diǎn)偏低，只有1390℃，因此其燒成范圍較窄。如果釉的助熔劑成分稍多，或燒成溫度偏高，就會(huì)明顯增加啞光釉光澤，失去應(yīng)有的啞光藝術(shù)效果。所用原料及原料的化學(xué)成分見表5。因鉭鈮尾砂的化學(xué)成分與長石的成分相似，所以鉭鈮尾砂以長石的作用運(yùn)用到試驗(yàn)當(dāng)中，本實(shí)驗(yàn)方案為生料啞光釉[4]，試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)如表6。

2.3 工藝流程及工藝參數(shù)

球：料：水=1.2：1：0.6，外加0.3%三聚磷酸鈉和0.3%CMC[5]，萬孔篩余0.2% ～ 0.3%，快速球磨15 min，釉漿比重1.75 ～ 1.85，采用噴釉的方式上釉。

2.4 啞光釉的性能檢測方法

啞光釉在生產(chǎn)中主要的檢測內(nèi)容有：光澤度、防污性能、釉面質(zhì)感、耐腐蝕性，光澤度的檢測采用光澤度儀檢測，耐腐蝕性和防污性能的檢測方法參照GB/T3810。釉面質(zhì)感的檢測方法為：肉眼多角度查看釉面，及用手掌去觸摸釉面的手感。

3 結(jié)果與討論

3.1 試驗(yàn)結(jié)果

從表7中可看出y12的結(jié)果最好，各項(xiàng)性能指標(biāo)都達(dá)標(biāo)。

3.2 鉭鈮尾砂含量對(duì)光澤度及釉面的影響

鉭鈮尾砂[7]運(yùn)用到啞光釉中鉭鈮尾礦含有一定量的Li2O，它以鋰云母的形式存在于尾礦中，Li2O的加入對(duì)熔體的粘度影響顯著。熔體粘度降低的原因除了Li2O的作用外，鉭鈮尾礦中 K2O+ Na2O 也起著不可低估的作用。由圖3中可看出鉭鈮尾砂的加入量要小于34%，當(dāng)用量大于34%時(shí)，釉面的光澤度開始上升，釉面的手感太滑，視覺效果開始下降，這是由于鉭鈮尾砂引入的R2O量過多，導(dǎo)致釉的燒成溫度降低，釉面開始變亮。

3.3 碳酸鋇對(duì)釉面的影響

增加碳酸鋇會(huì)引起釉面針孔，減少碳酸鋇會(huì)引起光澤度增加。結(jié)合圖4和表7中的結(jié)果可得出碳酸鋇的含量在7% ～ 8%比較合適。

一般來說，從900℃ 起，氧化鋇就可以發(fā)揮助熔作用，碳酸鋇與二氧化硅在 700 ～ 750℃ 范圍就發(fā)生反應(yīng)，必須降低釉料中高溫易分解物質(zhì)含量，降低釉熔體的高溫粘度和表面張力，提高釉的始熔溫度，使釉層不致過早的封閉，保證排氣通道的暢通，待大量氣體排出后，釉開始熔化前隨溫度的升高其粘度降低，有足夠流展性，使釉面光亮、平滑、無針孔。碳酸鋇的增加降低了釉的始熔溫度，增加了釉在高溫下粘度，從而使釉層過早的封閉，大量氣體沒有及時(shí)排出形成針孔。碳酸鋇的減少使得鋁硅酸鹽結(jié)晶減少，光澤度增加，啞面效果降低。

3.4 Al2O3對(duì)釉面的影響

增加Al2O3，光澤度會(huì)降低，但手感會(huì)變粗糙。結(jié)合圖5和表7的結(jié)果可得出，氧化鋁的含量在10%左右效果最好。

在無光釉中Al2O3/SiO2的摩爾比在1：3 ～ 1：4，增加Al2O3的含量，能增加無光效果，同時(shí)Al2O3也會(huì)提高釉的熔融溫度和高溫粘度，因?yàn)锳l2O3本身的高熔點(diǎn)（達(dá) 2045℃），使釉料及微晶玻璃在熔合封閉之前，有足夠的加熱時(shí)間將坯體中的粘土礦物與碳酸鹽的水氣、CO2氣體等能夠順暢排出，減少針孔出現(xiàn)的情況，但提高釉的高溫粘度后，使釉面不能在燒成時(shí)間內(nèi)完全熔融、鋪平，所以造成釉面的手感粗糙。

2.5 物相分析

試樣y13的釉層衍射圖如圖6所示，結(jié)合圖6、7，表明釉層中的主晶相為硅酸鋯晶體和莫來石針狀晶體。

2.6 顯微分析

由圖7中y13對(duì)sem的照片可以看出，樣品y13中存在三種類型的晶體，莫來石針狀晶體、片狀晶體、硅酸鋯晶體，附著在莫來石針狀晶體上的顆粒狀晶體為硅酸鋯晶體，起乳濁作用，三種晶體相互鑲嵌，有效對(duì)減弱了入射光線對(duì)鏡面反射，增強(qiáng)了漫放射，使得釉面呈現(xiàn)無光乳濁效果。

4 結(jié) 論

（1）鉭鈮尾砂是可以運(yùn)用至啞光釉中，加入的量可根據(jù)坯體配方的變化進(jìn)行調(diào)整，加入量為小于26%為宜。從鉭鈮尾砂的化學(xué)成分和使用情況來看，鉭鈮尾砂可以代替鉀鈉長石和一部分石英，配制出中溫快燒光澤度為8 ～ 12的啞光釉。

（2）鉭鈮尾砂是一種優(yōu)質(zhì)的陶瓷原料，有著較寬的熔融范圍，其中Li2O有0.8%、Na2O+ K2O有7.44%的含量，R2O的合量約為8.2%，但它的熔融范圍與R2O的含量為10%的鉀鈉長石的熔融范圍相近。鉭鈮尾砂目前的價(jià)格低于鉀鈉長石約100元/t，則1 t啞光面釉便宜26元，因此鉭鈮尾砂在建筑陶瓷應(yīng)用領(lǐng)域有著比較廣泛的前景。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉屬興，鉭鈮礦尾砂在結(jié)晶釉中的應(yīng)用研究，陶瓷學(xué)報(bào)[J]，2011，32（2）269-271.

[2] 李家駒，陶瓷工藝學(xué)[M].北京：中國輕工業(yè)出社 ，2009，222-223.

[3] 戴長祿，粟濤，楊勇，楊明，毛旭瓊，周艷芳. 內(nèi)墻釉面磚用啞光釉的性能特點(diǎn)[J]. 佛山陶瓷，2013，（11）：20-23.

[4] 蔡飛虎. 關(guān)于釉面磚生產(chǎn)如何選擇啞光釉問題的答疑[J]. 佛山陶瓷，2004，（07）：44.

[5] 朱志斌，齊建美，羧甲基纖維素與陶瓷添加劑，陶瓷工程[J]2000，34（2）：49-53.

[6] 匡敬忠，鐘盛文，王小強(qiáng)，銅尾礦和鉭鈮尾礦為主要原料的微晶玻璃的研究[J].陶瓷，2002，（2）：32-3.