本发明专利技术为一种微晶材料助熔成核剂，其组成包括基础矿物原料和调节剂矿物原料，其中，基础矿物原料的质量为成核剂总质量的50%～80%，调节剂矿物原料为成核剂总质量的20%～50%，两者之和为100%；所述的调节剂矿物原料包括：锰方硼石、锰硼硫石和其它矿物原料。本发明专利技术制备的复合微晶材料促熔成核调节剂能够大幅度降低传统陶瓷、釉料或新型微晶陶瓷的烧成温度100℃～200℃，降低微晶玻璃或传统玻璃原料的熔融温度150℃～200℃。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术公开了一种能够明显降低微晶陶瓷及釉料烧成温度的助熔成核剂的制备 及其使用方法，属于材料制备与节能降耗领域。
技术介绍
陶瓷、玻璃及金属冶炼等工业的特点是在高温条件下生产，是典型的高能耗、高污 染行业。其中，日用陶瓷烧制和玻璃的成型过程中，由于烧成温度高，能耗大，成为行业发展 关键制约因素。发展低温烧结技术，不仅可以大幅度节约能源，降低设备的制造要求和成 本，还可以减少高温化学反应对设备的侵蚀，热辐射带来的能源损失和热污染。研究表明： 烧成温度每降低100°c，单位产品热耗可降低10%以上；烧成时间缩短10%，则产量增加 10%，热能耗降低4%。因此，在陶瓷、玻璃和冶金等行业中采用低温快烧技术，不仅可以显 著提高生产效率、增加产量，还能够节约能耗，减少投入，改善产品质量和作业环境。 通常能够使陶瓷的烧结温度降低幅度超过KKTC，其烧成时间相应缩短，且产品 性能与常规烧成性能相近的烧成方法称为低温快烧法。在特定的陶瓷体系中，实现低温快 烧的关键是选择合适的助熔剂体系，即在坯体中添加一定量的助熔剂，可以增加晶格缺陷， 降低坯体出现液相的温度和促进坯体中莫来石的形成，相对来说，多元的复合助熔剂组分， 对促进坯体低温烧结有更好的效果。常用的助熔剂矿物包括：长石、石英、萤石、硅灰石、滑 石、叶蜡石、透辉石、锂辉石、硼砂、硼钙石、硼酸锌等，此外，玻璃粉，或碱金属氧化物（Li20、 Na20 和K20)、碱土金属氧化物（Ca0、Mg0 和BaO)，以及B203、Bi203、Cu0,Zn0，Ni0，Fe203,La203， Nb205,V205等都具有一定的助熔效果。 有关助熔剂降低陶瓷烧结温度的专利很多，如ZL. 200610104987利用CaC03,Fe203 和MgC03为助熔剂；ZL. 200610165434 则以B203、Bi203、V205为一级助熔剂、以K20+Na20、Pb0、 Bi203为二级助熔剂、以CaF2、LiF+AlF3为三级助熔剂，组成复合型助熔剂，在坯体中加入 0. 1%。~5%。的复合助熔剂时，就能够使陶瓷的烧成温度降低100°C~170°C。CN104278146A 将转炉渣在800~1100°C高温下充分氧化，制得复合铁酸钙作为铁矿石烧结助熔剂。 CN1069013A以透辉石为助熔剂，制备出低温快烧卫生瓷，节约燃煤30%~34%，并大幅度 地降低了原料成本。ZL. 200710177902以萤石为助熔剂，低温烧成铌酸钇微波介电陶瓷。 CN102424608A提供了一种陶瓷釉料添加助熔剂，在助熔的同时，降低釉料的膨胀系数，提高 陶瓷产品的热稳定性，保证陶瓷的品质。此外，CN101580751A和ZL. 200610104987分别制 成了一种降低煤灰熔点的助熔剂，该助熔剂混入煤中后，在气化过程中能够改变煤的灰渣 熔融特性，降低灰渣熔点和粘度，从而使灰渣以液态形式顺利排出。CN101580751A主要依靠 Si02B成玻璃相而降低玻璃熔制温度的方法经。 ZL. 201010292920专利技术了一种由Bi203、B203、Ce02三种氧化物与Na20共同组成的浮 法玻璃复合助熔剂，通过四种氧化物的共同作用，实现降低浮法玻璃熔化温度80°C，并能够 保证浮法玻璃的熔制质量。CN102923945A公开了一种利用化工废渣和冶金废渣为主要原 料，添加少量NaCl以及微量氧化剂和还原剂，获得了无毒、低成本玻璃澄清助熔剂，可取代 白砒、氧化锑、氧化铈和硫酸盐澄清剂，不含有毒化合物及对耐火材料侵蚀性物质，可延长 窑炉的使用寿命。CN103232158A公开了一种成分为：高炉矿渣、芒硝、硼镁钙粉、锂矿渣、钨 尾矿和稀土矿渣的复合矿渣玻璃助熔剂，在降低玻璃熔化温度达100°C的同时，保证玻璃的 熔制质量，特别适用于玻璃的制备。CN1100072A-种玻璃澄清助熔剂，采用高炉渣为主要 原料，加入硫酸盐，氧化铈等复合而成。具有澄清及助熔能力强，成本低等特点，适用于普白 料、清白料，有色料等玻璃行业。上述专利技术虽然能够明显降低陶瓷的烧成温度或玻璃熔体的 熔化温度，但不是降幅有限，就是加入了有害重金属氧化物（如ZL. 200610165434中加入了 PbO)材料，不利于环境和人类健康。
技术实现思路
本专利技术的目的为针对当前技术的不足，提供一种微晶陶瓷、微晶玻璃助熔成核剂 及其制备方法。该成核剂以多种天然非金属矿物锰方硼石、锰硼硫石、硼钙石、铬铁矿等为 原料，通过高温熔融制成透明的玻璃熔融体，通过在冰水混合的极冷水中进行水淬，迅速急 冷爆裂，形成粒径小于5mm的玻璃体或空心微珠，经烘干、粉碎，制成粒径小于20μm的超细 粉体，混匀包装，就得到可用于降低微晶玻璃熔融温度或陶瓷坯体烧结温度的助熔成核剂。 将该助熔成核剂加入到陶瓷坯体、釉料或玻璃原料粉体中，就能够大幅度降低玻璃原料的 熔融温度l〇〇°C~200°C，或降低传统陶瓷或微晶陶瓷的烧成温度150°C~200°C，减少烧成 时间，节约能源，提高效率。 本专利技术的技术方案为： -种微晶材料助熔成核剂，其组成包括基础矿物原料和调节剂矿物原料，其中， 基础矿物原料的质量为成核剂总质量的50%~80%，调节剂矿物原料为成核剂总质量的 20 %~50 %，两者之和为100% ; 所述的基础矿物原料的组成包括：萤石、石英、正长石、硅灰石、透辉石和锂辉石； 各组分占基础原料的重量百分比为：萤石5~40%，石英3~45%，正长石2~30%，硅灰 石1~30%，透辉石1~35%，锂辉石1~25% ; 所述的调节剂矿物原料包括：锰方硼石、锰硼硫石和其它矿物原料，所述的其它矿 物原料为硼钙石、铬铁矿和硼砂中的一种或多种；其中，锰方硼石、锰硼硫石质量之和不少 于调节剂矿物原料质量的30%。 所述的微晶材料助熔成核剂的制备方法，包括以下步骤： ⑴按照上述配比，将基础矿物原料和调节剂矿物原料分别研磨粉碎，烘干，制成 D90小于0·lmm的粉体颗粒； (2)将基础矿物原料和调节剂矿物原料混合，高能球磨机超细研磨后，制成颗粒粒 径D9。小于0. 034mm的混合粉体； (3)将步骤2中得到的混合粉体放入坩埚，在快速升温电炉中，从室温至350°C时 的升温速度为l〇°C/min，保温10~20min，然后按照5~10°C/min的升温速度升温至 900°C，保温20~40min，再以5~7°C/min升温速度加热到1340°C~1380°C，保温80~ lOOmin，形成透明玻璃熔融流体后，迅速倒入极冷液中，爆裂后马上过滤，干燥，得到玻璃微 珠体； (4)将步骤3中制得的玻璃微珠体烘干后，高能球磨机粉碎，制成颗粒粒径D95小 于10ym的微晶材料助熔成核剂粉体； 所述的步骤3中混合粉体熔融所用的坩埚为石墨坩埚、碳化硅坩埚。 所述的步骤3中极冷液，是指水温达到冰点的冰水混合物，其冰与水的质量比为 1:9 ~9:1〇 本专利技术的有益效果为： 利用来源广泛、价格低廉的工业矿物为主要原料，比用常用的工业试剂、合成氧化 物更加绿色环保。矿物促熔成核调节剂的加入，能够保证不同成分的矿物间相互协同，形 成低共熔点化合物，从而比纯粹的物理助熔剂的效果更好，能够更进一步降低玻璃本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种微晶材料助熔成核剂，其特征为其组成包括基础矿物原料和调节剂矿物原料，其中，基础矿物原料的质量为成核剂总质量的50%～80%，调节剂矿物原料为成核剂总质量的20%～50%，两者之和为100%；所述的基础矿物原料的组成包括：萤石、石英、正长石、硅灰石、透辉石和锂辉石；各组分占基础原料的重量百分比为：萤石5～40%，石英3～45%，正长石2～30%，硅灰石1～30%，透辉石1～35%，锂辉石1～25%；所述的调节剂矿物原料包括：锰方硼石、锰硼硫石和其它矿物原料，所述的其它矿物原料为硼钙石、铬铁矿和硼砂中的一种或多种；其中，锰方硼石、锰硼硫石质量之和不少于调节剂矿物原料质量的30%。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：汤庆国，穆小占，王菲，段新辉，梁金生，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。