一种具有远红外辐射功能的陶瓷釉料及陶瓷岩板制造技术

本发明专利技术属于无机非金属材料技术领域，具体公开了一种具有远红外辐射功能的陶瓷釉料及陶瓷岩板，陶瓷釉料的原料组成包括含铈铁矿石尾矿、环状结构硅酸盐矿物、辉石和磁铁矿；陶瓷岩板包括坯体层和釉层，釉层由所述陶瓷釉料形成。本发明专利技术通过选择普通矿物原料含铈铁矿石尾矿、环状结构硅酸盐矿物、辉石和磁铁矿作为陶瓷釉料的主要原料，充分发挥各矿物原料中的有效化学组成，并利用各原料的结构特点及原料间的相互作用，制备了具有良好远红外辐射功能的陶瓷釉料，经高温烧成后的陶瓷釉料，可辐射出高发射率的远红外线，在8

【技术实现步骤摘要】
一种具有远红外辐射功能的陶瓷釉料及陶瓷岩板


[0001]本专利技术属于无机非金属材料
，尤其属于硅酸盐陶瓷材料
，具体涉及一种具有远红外辐射功能的陶瓷釉料及陶瓷岩板。

技术介绍

[0002]红外线是一种不可见的电磁波，波长介于微波和可见光之间。红外线可以分为近红外(波长1
‑
3μm)，中红外(波长3
‑
5μm)和远红外(波长8
‑
14μm)。远红外线自身就具有消毒灭菌、活化等功能，主要应用于远红外保健产品。
[0003]红外辐射陶瓷砖不仅可以消毒、抗菌，还具有促进新陈代谢、活化生物、提高免疫力等应用功能。制备红外辐射功能型的陶瓷产品，首要需选择红外辐射粉体性能高，红外辐射粉体直接吸收周围环境所散发的热量，并转化输出远红外能量，其原理是材料的分子偶极矩的变化与光的振荡电场两者间产生相互作用的结果。在振荡过程里，多离子体系改变分子本身的对称性质，让偶极距发生改变，可较大程度地提高红外线的吸收能力、发射能力。
[0004]现有技术中，远红外辐射功能陶瓷产品大多是采用添加乌兰茶晶石、远红外长石粉、纳米氧化钇、石墨烯等昂贵的原料以实现远红外辐射功能，但这种生产方式使得远红外辐射功能陶瓷的生产成本较高。
[0005]铁矿石尾矿是铁矿石经过破碎和分选处理，选别出铁精矿后剩余废料的总称，目前，国内铁矿石尾矿的年排放量约199亿吨，并以近20％的速度增长，它们的处置构成相当大的环境和经济负担。目前，铁矿石尾矿主要用于制备建筑砖，混凝土，中孔材料等附加值相对较低的产品；在高附加值陶瓷产品中的应用较为鲜见，尤其是功能性陶瓷。

技术实现思路

[0006]本专利技术提出一种具有远红外辐射功能的陶瓷釉料及陶瓷岩板，以解决现有技术中存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
[0007]为克服上述技术问题，本专利技术的第一个技术方案是，提供一种陶瓷釉料：
[0008]具体的，一种陶瓷釉料，所述陶瓷釉料的原料组成包括含铈铁矿石尾矿、环状结构硅酸盐矿物、辉石和磁铁矿。
[0009]本专利技术通过在陶瓷釉料中添加含铈铁矿石尾矿、环状结构硅酸盐矿物、辉石和磁铁矿，各原料协同作用，共同发挥远红外辐射功能。
[0010]具体的，含铈铁矿石尾矿中含有稀土元素铈，有利于提高陶瓷釉料的远红外特性，该特性主要源自于：含铈铁矿石尾矿中的多声子弛豫率的降低可以促进陶瓷的远红外发射性能；稀土元素铈可通过取代陶瓷釉料中的其他阳离子引起内部缺陷，或者在晶界形成独立相，铈离子通过移动到晶界，在晶粒周围形成隔离的超薄层，可限制晶体生长并减小平均晶粒尺寸；陶瓷釉料烧成过程中，铈离子溶解于陶瓷晶相中形成间隙固溶体，使得陶瓷晶相中的离子键振动增强。
[0011]环状结构硅酸盐矿物的结构中，硅氧四面体以两个、三个、四个或六个，通过共用氧相连成硅氧四面体群体，这些群体之间由其它阳离子按一定的配位形式连接，基本单元为六个硅氧四面体形成的六节环，环状硅酸盐的结构特性决定了其具有独特的热释电和压电特性，在室温下，温度或压力的微小波动则可导致环状结构硅酸盐矿物内部分子的偶极矩发生变化，从而使分子高度兴奋，在向下跃迁时，多余的能量将作为红外辐射释放。
[0012]辉石属于单链硅酸盐矿物的单斜晶系，三价离子很少，其化学通式为ABZ2O6，其中：B被较小的阳离子占据，主要为Ca
2+
和Fe
2+
，并配位为正八面体。A是配位数为8的高度扭曲位点，为碱金属阳离子。Z是由Si和Al组成的四面体配位点。辉石和磁铁矿在高温烧成过程中，Fe
2+
倾向于取代Ca
2+
形成同构结构，Fe
2+
的电负性为1.83，半径为0.078nm，而Ca
2+
的电负性为1.0，半径为0.1nm，Fe
2+
更容易吸附周围的电子，即Fe
2+
对O2‑
的吸引作用比Ca
2+
强，它改变了金属阳离子和O2‑
之间的键长。根据量子理论，物质发出红外光的本质是分子偶极矩的变化与光的振荡电场相互作用的结果，偶极矩变化越大，晶体振动的对称性越低，红外发射率越高。根据偶极矩公式，u＝r
×
q，其中，u为偶极矩，当正负中心距离r或电荷量q发生变化时，偶极矩将发生变化，晶体的振动对称性会降低。在本专利技术中，Fe
2+
对Ca
2+
的部分取代降低了整个晶体结构中Ca
‑
O键振动的对称性，从而提高了陶瓷的远红外辐射功能。
[0013]作为上述方案的进一步改进，所述含铈铁矿石尾矿的化学组成为SiO
2 25
‑
32％，Fe2O
3 27
‑
35％，Al2O
3 9
‑
12％，TiO
2 9
‑
12％，CaO 3
‑
7％，MgO 3
‑
6％，Na2O 1
‑
3％，MnO
2 0.1
‑
0.5％，CeO
2 0.1
‑
0.5％，烧失6
‑
9％。具体的，铁矿石尾矿中含有过渡金属离子Mn
4+
和稀土离子Ce
4+
，这些离子的存在，均有利于提高陶瓷釉料的远红外特性，使釉料在不借助额外能源下即可实现远红外辐射。
[0014]优选的，所述环状结构硅酸盐矿物选自堇青石、绿柱石、斧石、铁电石、镁电石、锂电石、铅电石、灰电石中的至少一种。具体的，这些环状结构硅酸盐矿物均具有独特的热电和压电性能，在室温下，即可释放出远红外辐射能量。
[0015]优选的，所述辉石为钛辉石和/或钙铁辉石。具体的，钛辉石和钙铁辉石中富含钛和铁，在高温烧成时，易与其他陶瓷原料形成辉石晶体，具有红外辐射功能。
[0016]优选的，所述钛辉石的化学组成中TiO2的含量为3
‑
9％。具体的，钛辉石中的TiO2含量过高，易使釉料偏黄且失透；TiO2含量过低，则会降低陶瓷釉料的远红外辐射功能。
[0017]优选的，所述钙铁辉石的化学组成中F2O3的含量为3
‑
5％。具体的，钙铁辉石中的F2O3含量过高，会影响釉料的白度下降，并使釉面产生气泡、针孔等缺陷；F2O3含量过低，则无法与钛辉石共同作用，获得优异的远红外辐射功能。
[0018]作为上述方案的进一步改进，所述陶瓷釉料的原料组成还包括石英砂、石灰石、添加剂中的至少一种。具体的，石英砂主要为釉料玻璃质的主要组成，赋予釉料以良好的力学性能和耐化学侵蚀性能；石灰石主要作为釉料的高温熔剂，并可提高釉料的热稳定性；添加剂主要是为改善陶瓷釉浆的流动性和悬浮性能。
[0019]优选的，所述添加剂选自异丁烯马来酸酐共聚物、羧甲基纤维素钠、酰胶
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷釉料，其特征在于，所述陶瓷釉料的原料组成包括含铈铁矿石尾矿、环状结构硅酸盐矿物、辉石和磁铁矿。2.根据权利要求1所述的陶瓷釉料，其特征在于，所述含铈铁矿石尾矿的化学组成为SiO
2 25
‑
32％，Fe2O
3 27
‑
35％，Al2O
3 9
‑
12％，TiO
2 9
‑
12％，CaO 3
‑
7％，MgO 3
‑
6％，Na2O 1
‑
3％，MnO
2 0.1
‑
0.5％，CeO
2 0.1
‑
0.5％，烧失6
‑
9％。3.根据权利要求1所述的陶瓷釉料，其特征在于，所述环状结构硅酸盐矿物选自堇青石、绿柱石、斧石、铁电石、镁电石、锂电石、铅电石、灰电石...

【专利技术属性】
技术研发人员：张缇，柯善军，马超，田维，孙飞野，朱志超，周营，
申请(专利权)人：佛山欧神诺陶瓷有限公司，
类型：发明
国别省市：