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用鋯英粉合成鋯英石基陶瓷顏料工藝


來源:

標(biāo)簽鋯英粉
一、前言
鉆英石基陶瓷顏料是以ZrSiO4晶體為基體的陶瓷色料,,具有優(yōu)異的性能,,如在各類釉中顯色穩(wěn)定、鮮艷,、高溫穩(wěn)定性好、耐化學(xué)侵蝕,,能與很多種其它種類的色料配色,,混溶性好等優(yōu)點。根據(jù)色元素在ZrSiO4基體中的不同狀態(tài),,可以分為固溶體型?如鉻釩藍(lán),、鋯譜黃?和包裹型?如鋯鐵紅?兩類。鋯英石顏料是基于ZrO2和SiO2合成ZrSiO4的機理而形成,。傳統(tǒng)的方法是以氧化鋯和石英為基本生產(chǎn)原料,,由于使用昂貴的氧化鋯為原料,使得鋯英石顏料成本很高,。本實驗直接利用鋯英砂這種較為廉價的原料,,替代氧化鋯和石英,直接合成鋯英石基顏料——鋯釩藍(lán),、鋯鐠黃,、鋯鐵紅。

二,、原理
    鋯釩藍(lán),、鋯鐠黃是在ZrSiO4形成過程中分別由V4+和Pr4+,。占據(jù)ZrSiO4中Zr4+。的位置,,進入ZrSiO4晶格而呈色,。鉻鐵紅是ZrSiO4的晶體內(nèi)包裹Fe2O3而呈色。為了降低合成溫度和使更多著色離子進入ZrSiO4晶格而選用適量的氯化鈉和氟化鈉作為礦化劑,。
    由于鋯英石中ZrSiO4結(jié)合的化學(xué)鍵非常牢固,,晶體結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定,著色離子無法直接進入其中而顯色,。要想使著色離子進入鋯英石晶體,,必須便ZrO2和SiO2實現(xiàn)分離,然后在其重新合成鋯英石的過程中使著色離子進入晶體而呈色,。
    本實驗以NaCO3,,和鋯英石為原料,使鋯英石在高溫下分解,,再用硫酸對其分解產(chǎn)物進行中和處理,,化學(xué)反應(yīng)式如下?ZrSi04+Na2CO3,=Na2SiZrO5+CO2(1)其中部分Na2SiO5用硫酸處理生成?ZrO2)xSO3,。Na2SiZrO5+?ZrO2?xSO3+SiO2=(X+1)ZrSiO4+Na2SO4(2),,在(2)反應(yīng)進程中添加著色離子pr4+、V4+生產(chǎn)鐠黃,、天藍(lán),。

三、實驗過程
    1,、將磨細(xì)的鋯英石?約300M?與大致等當(dāng)量的Na2CO3,,(當(dāng)量比為1?1.0~2.0?混合均勻,混合物煅燒至1050~1100℃保溫1~2小時,。
    2,、將煅燒分解物置于水中,,制成懸浮液,接著往懸浮液中添加98%的硫酸,。添加酸后原先具有自由流動性的混合物緩慢硬化,,最后則完全固化,。為了保證質(zhì)量,必須將酸混合均勻,,可將適量的各成分連續(xù)或者間歇引入,并要在盡量縮短湍流的時間內(nèi)進行混合。
   3,、將上述固化物預(yù)先干燥之后,加適量的NaF,、V2O3?NH4VO3?制成天藍(lán),,煅燒溫度在900~1150℃;加適量的NaF,、Pr6O11制成鐠黃,煅燒溫度在900~1150℃,;加適量的NaF,、Fe2O3制成鋯鐵紅,,煅燒溫度在900~1150℃。
四,、實驗結(jié)果與討論
    l,、鋯英砂的細(xì)度對合成天藍(lán)、鐠黃的影響很大,,鋯英砂與Na2CO3比例也是,,最佳比例為1?1.2~1.5。
   2,、固化物添加NaF與著色氧化物的比例,,通過實驗,最佳是?
天藍(lán)     NaF 5wt%   V2O5    3wt%
鐠黃      NaF 5wt%   Pr11O5   3.5wt%
鋯鐵紅    NaF 6wt%   Fe2O3    8wt%

五,、結(jié)論
1,、利用鋯英砂能夠合成性能優(yōu)異的鋯英石基陶瓷顏料,其中鋯釩藍(lán),、鋯鐠黃呈色效果與傳統(tǒng)產(chǎn)品基本相同,,鋯鐵紅呈色效果稍差。
    2,、通過實驗,,確定了利用鋯英砂合成鋯英石基陶瓷顏料的工藝制度。
    3,、用鋯英石合成鋯基陶瓷顏料的方法與ZrO2,、SiO2合成法相比,,每噸顏料大概能降低成本4000-5000元,具有很好的經(jīng)濟效益,。


參考文獻
l、華南理工大學(xué)《陶瓷工藝學(xué)》,,北京?中國建筑工業(yè)出版社,1981年,。
2,、俞康泰,,《現(xiàn)代陶瓷色釉料與裝飾技術(shù)手冊》,,1999年,。
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