稀土尾礦在無光釉中的應(yīng)用研究

馬嵐，李小龍

(江西陶瓷工藝美術(shù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，景德鎮(zhèn)，333001)

1 前言

我國作為稀土資源大國，因?yàn)閷ο⊥临Y源的隨意消耗和浪費(fèi)，稀土尾礦堆積數(shù)量不斷增加，大量的稀土尾礦未經(jīng)利用就排放到山區(qū)，對周圍環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。因此，這引起了人們的高度關(guān)注，稀土尾礦的綜合回收利用已經(jīng)成為研究者們的重點(diǎn)關(guān)注問題[1]。在20世紀(jì)90年代的時候，袁定華[2]就開始使用稀土尾礦作為原料使用在陶瓷坯釉中，首次以稀土尾礦作為主要原料燒制出了熱穩(wěn)定性好，色澤新穎古雅的高稀土尾礦青瓷，為以后的研究者們利用稀土尾礦制作新型陶瓷提供了想法。江民濤[3]也是以稀土尾礦為主要原料，制備出了成瓷較好、吸水率低的紫砂紅地磚，其性能比國家要求的標(biāo)準(zhǔn)性能指標(biāo)都要好。查越[4]以贛南稀土尾礦為主要原料，通過改善工藝等方法制備出了性能良好的拋光磚。謝俊[5]等采用燒結(jié)法制備稀土尾礦微晶玻璃板材，以20wt%稀土尾礦為原料，制備出晶體生長比較完整、外表美觀、性能優(yōu)良的微晶玻璃。本實(shí)驗(yàn)以稀土尾礦、鉀長石、石灰石、石英、高嶺土等為主要原料來制備低成本的陶瓷無光釉。

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)原料

此次實(shí)驗(yàn)所用到的原料及其化學(xué)成分如表1、表2。

表1 稀土尾礦化學(xué)組成（wt%）

表1 稀土尾礦化學(xué)組成（wt%）(續(xù)）

表1 稀土尾礦化學(xué)組成（wt%）(續(xù)）

表2 原料的化學(xué)組成（wt%）

2.2 實(shí)驗(yàn)儀器

表3 主要儀器設(shè)備

2.3 實(shí)驗(yàn)過程

實(shí)驗(yàn)將釉用原料按照料：球：水=1:2:0.7放入快速球磨機(jī)球磨10min，出磨后經(jīng)過篩、除鐵，將釉漿比重調(diào)至1.6～1.7g/cm3，對產(chǎn)品進(jìn)行施釉，釉層厚度1～2mm，干燥后放入高溫電爐內(nèi)以室溫～300℃，100min；300～1000℃，100min；1000～1300℃，60min；保溫20min升溫制度燒制樣品。

3 結(jié)果分析與討論

3.1 稀土尾礦在鈣無光釉中的應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)以表4為鈣無光釉基礎(chǔ)配方，通過外加與替換的方式探究稀土尾礦在鈣無光釉中的應(yīng)用。

表4 鈣無光釉配方（wt%）

3.1.1 稀土尾礦外加對鈣無光釉釉面的影響

實(shí)驗(yàn)以表4為鈣無光釉基礎(chǔ)配方，外加稀土尾礦釉面效果如表5和圖1所示：

表5 稀土尾礦外加對釉面效果的影響

表5中顯示的是不同含量的稀土尾礦對鈣質(zhì)無光釉的影響，從表中數(shù)據(jù)結(jié)合圖1（b）可以看出，隨著外加稀土尾礦的含量越來越多，釉面白度和光澤度整體都是呈現(xiàn)下降的趨勢。但當(dāng)稀土尾礦加入量為10wt%時，釉面白度最高為80.9%。由圖1（a）釉面效果來看，隨著稀土尾礦加入量的增多，釉面越來越粗糙，也越來越來不平整，當(dāng)稀土尾礦加入量為10wt%時即C-2配方，釉面對比其他樣品更加細(xì)膩和平滑。因?yàn)橄⊥廖驳V中含有47.54%的CaO，CaO不僅起助熔作用，可降低釉熔體的高溫黏度，還可提高釉面的光澤度，但在SiO2過多或過少的釉中，CaO含量過多，易引起釉面粗糙，析晶。因此，稀土尾礦加入量為10wt%時，釉面效果最好。

圖1 稀土尾礦外加對釉面的影響（a釉面效果圖；b白度和光澤度曲線圖）

3.1.2 稀土尾礦替換石灰石對鈣無光釉釉面的影響

實(shí)驗(yàn)以表4所示為鈣無光釉基礎(chǔ)配方，用稀土尾礦替換石灰石釉面效果如表6和圖2所示：

圖2 稀土尾礦含量對釉面的影響（a釉面效果圖；b白度和光澤度曲線圖）

表6 稀土尾礦含量替換對釉面白度與光澤度的影響

表6中顯示的是稀土尾礦替換石灰石對鈣質(zhì)無光釉的影響，從表中數(shù)據(jù)結(jié)合圖2（b）可以看出，隨著稀土尾礦替換石灰石的含量從5wt%到10wt%，釉面白度提高，光澤度降低；當(dāng)替換含量從10wt%到15wt%時，白度降低，光澤度略有提高。因此當(dāng)稀土尾礦替換量為10wt%時，釉面白度最高，光澤度也較低。且結(jié)合圖2（a）釉面效果來看，隨著稀土尾礦替換含量的增加，釉面越來越粗糙，D-3釉面甚至開裂。故當(dāng)稀土尾礦替換量為5wt%時，釉面效果稍好一些。在稀土尾礦替換石灰石實(shí)驗(yàn)中的釉面效果并沒有稀土尾礦外加實(shí)驗(yàn)的效果好，可能是稀土尾礦含有的其他成分的影響。

3.2 稀土尾礦在鎂無光釉中的應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)以表7所示為鎂無光釉基礎(chǔ)配方，通過外加與替換的方式探究稀土尾礦在鎂無光釉中的應(yīng)用。

表7 鎂無光釉配方（wt%）

3.2.1 稀土尾礦外加對鎂無光釉釉面的影響

根據(jù)表8和圖3（b）中數(shù)據(jù)可知，隨著稀土尾礦的含量的增加，釉面白度整體呈下降趨勢，光澤度整體呈現(xiàn)上升趨勢。但當(dāng)稀土尾礦加入量為10wt%時，白度最高，光澤度最低。結(jié)合圖3（a）釉面效果來看，F(xiàn)-1到F-5之間的配方白度和光澤度都較好，主要是釉面逐漸粗糙。F-1到F-3之間的配方的釉面都較光滑，因此，稀土尾礦外加最大可達(dá)15wt%。因?yàn)橄⊥廖驳V中含有47.54%的CaO，CaO不僅起助熔作用，可降低釉熔體的高溫黏度，還可提高釉面的光澤度。隨著稀土尾礦的含量的增加，釉面析晶越來越少的現(xiàn)象，有可能是燒滑石含量中鎂的含量減少，致使析晶減少。

表8 不同稀土尾礦含量對釉面白度與光澤度的影響

圖3 稀土尾礦含量對釉面影響（a釉面效果圖；b白度和光澤度曲線圖）

3.2.2 稀土尾礦替換方解石對鎂無光釉釉面的影響

表9為稀土尾礦替換方解石實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，由表中數(shù)據(jù)和圖4（b）可知，隨著稀土尾礦替換含量的增多，釉面白度越來越高，光澤度越來越低。但是，結(jié)合圖4（a）釉面效果來看，隨著稀土尾礦含量的增加，釉面卻越來越粗糙，越來越不平整?？赡艿脑蛴?，雖然稀土尾礦和方解石兩者含有的CaO含量差不多，但稀土尾礦含有16.54wt%的La2O3是方解石所沒有的，因此，影響到了釉面的效果。最后稀土尾礦替換方解石含量5wt%時，釉面效果稍好一點(diǎn)。

表9 稀土尾礦含量替換對釉面白度與光澤度的影響

圖4 稀土尾礦含量對釉面影響（a釉面效果圖；b白度和光澤度曲線圖）

4 結(jié)論

（1）在鈣無光釉配方中隨著稀土尾礦的增加釉面出現(xiàn)大量的氣泡并且粗糙不平整，當(dāng)加入量在10wt%時不影響釉面無光的效果；

（2）在鎂無光釉配方中隨著稀土尾礦的加入釉面從無光變成有光澤，在加入量15wt%時不影響釉面無光效果；

（3）以配方組成為36.6wt%鉀長石、15.5wt%石英、11wt%方解石、28.6wt%滑石、8.3wt%高嶺土外加15wt%稀土尾礦球磨10min，釉層厚度1～2mm，燒成溫度為1300℃，保溫20min的條件下可制備出白度68.5%、光澤度18.0%釉面細(xì)膩的鎂質(zhì)無光釉。