一種以紅土為主要原料制備的陶瓷硅鐵紅色料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種以紅土為主要原料制備的陶瓷硅鐵紅色料，以紅土、氧化鐵為原料，外加礦化劑，經(jīng)配料、混合、過篩、機(jī)械力化學(xué)球磨、焙燒獲得的制品，本發(fā)明以廉價的紅土為主要原料，僅需要加入少量的Fe2O3化工原料，結(jié)合機(jī)械力化學(xué)法，制備出呈色良好的陶瓷硅鐵紅色料，與目前硅鐵紅色料的制備方法相比，具有工藝簡便、對環(huán)境無污染、產(chǎn)率高、能耗少、成本較低、發(fā)色純正等優(yōu)點，因此具有廣闊的市場前景。
【專利說明】—種以紅土為主要原料制備的陶瓷硅鐵紅色料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無機(jī)非金屬材料(陶瓷)領(lǐng)域，具體涉及一種以紅土為主要原料制備的陶瓷硅鐵紅色料。
【背景技術(shù)】
[0002]硅鐵紅色料是一種能在坯體中呈現(xiàn)鮮艷的類似于沙漠紅色調(diào)且耐高溫的陶瓷包裹色料，其主要化學(xué)成分SiO2在色料中起載體作用，類似于鋯鐵紅色料中ZrSiO4晶體的作用。它以SiO2S包裹相，是利用SiO2微晶相和SiO2玻璃相對著色劑Fe2O3進(jìn)行包裹從而起到高溫穩(wěn)定作用。而Fe2O3作為著色劑，是色料呈色的主要成分。天然硅鐵紅色料的主要成分是硅和鐵，也含有少量的鋁等。其呈色機(jī)理是:石英發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變時產(chǎn)生裂紋，高活性的發(fā)色鐵離子向裂紋中擴(kuò)散，同時在石英向P-石英二次晶型轉(zhuǎn)變過程中被包裹而形成耐高溫的發(fā)色晶體。硅鐵紅色料是一種用途廣泛的坯用色料，它主要用于?；u坯體呈色，在坯料中加入4%~9%，于1250°C以下燒成時，能夠呈穩(wěn)定、鮮艷的桃紅色。目前，國內(nèi)使用的硅鐵紅色料主要依賴于進(jìn)口。由于天然原料含有其它雜質(zhì)以及含鐵量較低，故這種色料往往只能用于陶瓷坯料。
[0003]紅土是我國中亞熱帶濕潤地區(qū)分布的地帶性紅土，屬中度脫硅富鋁化的鐵鋁土。在我國長江以南廣泛分布的紅土，是濕熱氣候環(huán)境下經(jīng)強(qiáng)烈風(fēng)化作用形成的產(chǎn)物，因含較多的氧化鐵而呈現(xiàn)明顯的紅色，又稱為“紅色風(fēng)化殼”。紅土通常具深厚紅色土層，網(wǎng)紋層發(fā)育明顯，粘土礦物以高嶺石為主，酸性，鹽基飽和度低。紅土土類劃分5個亞類，本區(qū)分布有3個亞類。紅土亞類具土類典型特征，分布面積最大；黃紅土亞類為向黃壤過渡類型，在本區(qū)均分布于山地垂直帶，下接紅土亞類，上接黃壤土類；紅土性土亞類是剖面發(fā)育較差的紅土類型，主要分布于紅土侵蝕強(qiáng)烈的丘陵山區(qū)。
[0004]機(jī)械力化學(xué)又稱`力化學(xué)，機(jī)械化學(xué)，它是研究在給固體施加機(jī)械能量時固體形態(tài)、晶體結(jié)構(gòu)等發(fā)生變化，并誘導(dǎo)物理化學(xué)變化的一門學(xué)問。機(jī)械力化學(xué)過程一般通過高能球磨來實現(xiàn)，其超細(xì)粉碎不同于一般的物質(zhì)細(xì)化過程，而是伴隨有能量轉(zhuǎn)化的機(jī)械力化學(xué)過程，具有工藝簡單，成本低，易于工業(yè)化等優(yōu)點。傳統(tǒng)上，新物質(zhì)的生成、晶型轉(zhuǎn)化或晶格變形都是通過高溫(熱能)或化學(xué)變化來實現(xiàn)的。機(jī)械能直接參與或引發(fā)了化學(xué)反應(yīng)是一種新思路。機(jī)械力化學(xué)法的基本原理是利用機(jī)械能來誘導(dǎo)產(chǎn)生微裂紋、晶格崎變、表面能升高、反應(yīng)能力增強(qiáng)，反應(yīng)溫度降低等，從而誘發(fā)化學(xué)反應(yīng)或誘導(dǎo)材料組織、結(jié)構(gòu)和性能的變化，以此來制備新材料。作為一種新技術(shù)，它具有明顯降低反應(yīng)活化能、細(xì)化晶粒、極大提高粉末活性和改善顆粒分布均勻性及增強(qiáng)體與基體之間界面的結(jié)合，促進(jìn)固態(tài)離子擴(kuò)散，誘發(fā)低溫化學(xué)反應(yīng)，從而提高了材料的密實度、電、熱學(xué)等性能，是一種節(jié)能、高效的材料制備技術(shù)。它的研究必將推動新材料研究及相關(guān)學(xué)科的發(fā)展。就材料科學(xué)而言，機(jī)械力化學(xué)是一個有較寬廣研究空間的領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種以紅土為主要原料制備的陶瓷硅鐵紅色料。
[0006]為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種以紅土為主要原料制備的陶瓷硅鐵紅色料，其特征在于:以紅土、氧化鐵為原料，外加礦化劑，經(jīng)配料、混合、過篩、機(jī)械力化學(xué)球磨、焙燒獲得的制品，其中焙燒溫度為1150°C、保溫時間為2小時。
[0007]所述紅土、氧化鐵的質(zhì)量百分比為93.7:6.3。
[0008]所述紅土的化學(xué)組成為SiO2:60.08%、Al2O3:20.42%、Fe2O3:8.29%、TiO2:1.06%、MgO:0.60%、K2O:3.12%、Na2O:0.85%、1.L:5.58%。
[0009]所述礦化劑為硼砂、CaF2、NaF中的一種。
[0010]所述礦化劑的添加量為原料總質(zhì)量的3%。
[0011]所述機(jī)械力化學(xué)球磨的工藝參數(shù)為:球磨子為直徑I~5mm的氧化錯磨球,球料的質(zhì)量比為20~40:1，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為300~450轉(zhuǎn)/分，球磨時間為10~30小時。
[0012]所述制得色料的色度值范圍為L*:42~49、a*:19~24、b*:12~15。
[0013]機(jī)械力化學(xué)活化對本發(fā)明制備硅鐵紅色料作用原理為:
通過控制球磨工藝參數(shù)，經(jīng)過長時間的機(jī)械力化學(xué)球磨，產(chǎn)生強(qiáng)烈的機(jī)械力化學(xué)作用，使得紅土顆粒細(xì)化，比表面積增大，產(chǎn)生微裂紋，晶格缺陷增多，反應(yīng)能力增強(qiáng)，使得紅土中的礦物結(jié)合鐵和SiO2的活性增大，在色料焙燒過程中，這種經(jīng)活化的礦物結(jié)合鐵極易與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)，生 成紅色的a-Fe2O3,此新生成的a-Fe2O3具有高活性,進(jìn)一步與紅土中所含的SiO2反應(yīng)，從而制得呈色良好的硅鐵紅色料。另外，紅土中存在的Al、T1、K、Na等元素可促進(jìn)硅鐵紅色料的生成。
[0014]本發(fā)明采用廉價的紅土為主要原料，同時利用了紅土中的礦物結(jié)合鐵和氧化硅，僅需要加入少量的Fe2O3化工原料，結(jié)合機(jī)械力化學(xué)球磨工藝，制備出呈色良好的陶瓷硅鐵紅色料，與目前硅鐵紅色料的制備方法相比，具有工藝簡便、對環(huán)境無污染、產(chǎn)率高、能耗少、成本較低、發(fā)色純正等優(yōu)點。
【具體實施方式】
[0015]實施例1
配方:紅土 93.7%，氧化鐵6.3%，外加3%的硼砂作為礦化劑 (O按照配方稱量配料，混勻并過80目篩；
(2)球子為直徑5mm的氧化鋯球，球料質(zhì)量比為20:1，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分，用高能球磨機(jī)干法球磨10小時；
(3)取出(2)所得粉料，裝入剛玉坩堝，放入電爐內(nèi)焙燒，初始溫度為室溫，6小時升溫至1150°C，保溫2小時，自然冷卻即得到粉末狀色料產(chǎn)品。
[0016]實施例2
配方:紅土 93.7%，氧化鐵6.3%，外加3%的CaF2作為礦化劑 (O按照配方稱量配料，混勻并過80目篩；
(2)球子為直徑3mm的氧化鋯球，球料質(zhì)量比為30:1，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為400轉(zhuǎn)/分，用高能球磨機(jī)干法球磨20小時；
(3)取出(2)所得粉料，裝入剛玉坩堝，放入電爐內(nèi)焙燒，初始溫度為室溫，6小時升溫至1150°C，保溫2小時，自然冷卻即得到粉末狀色料產(chǎn)品。[0017]實施例3
配方:紅土 93.7%，氧化鐵6.3%，外加3%的NaF作為礦化劑
(1)按照配方稱量配料，混勻并過80目篩；
(2)球子為直徑Imm的氧化鋯球，球料質(zhì)量比為40:1，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為450轉(zhuǎn)/分，用高能球磨機(jī)干法球磨30小時；
(3)取出(2)所得粉料，裝入剛玉坩堝，放入電爐內(nèi)焙燒，初始溫度為室溫，6小時升溫至1150°C，保溫2小時，自然冷卻即得到粉末狀色料產(chǎn)品。
[0018]對實施例1~3制備的陶瓷硅鐵紅色料進(jìn)行色度值檢測結(jié)果見下 表:
【權(quán)利要求】
1.一種以紅土為主要原料制備的陶瓷硅鐵紅色料，其特征在于:以紅土、氧化鐵為原料，外加礦化劑，經(jīng)配料、混合、過篩、機(jī)械力化學(xué)球磨、焙燒獲得的制品，其中焙燒溫度為1150°C、保溫時間為2小時。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷硅鐵紅色料，其特征在于:所述紅土、氧化鐵的質(zhì)量百分比為 93.7:6.3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷硅鐵紅色料，其特征在于:所述紅土的化學(xué)組成的質(zhì)量百分比為 SiO2:60.08%、Al2O3:20.42%、Fe2O3:8.29%、TiO2:1.06%、MgO:0.60%、K2O:3.12%、Na2O:0.85%、1.L:5.58%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷硅鐵紅色料，其特征在于:所述礦化劑為硼砂、CaF2、NaF中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的陶瓷硅鐵紅色料，其特征在于:所述礦化劑的添加量為原料總質(zhì)量的3%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷硅鐵紅色料，其特征在于:所述機(jī)械力化學(xué)球磨的工藝參數(shù)為:球磨子為直徑I~5mm的氧化錯磨球,球料的質(zhì)量比為20~40:1,球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為300~450轉(zhuǎn)/分，球磨時間為10~30小時。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷硅鐵紅色料，其特征在于:所述制得色料的色度值范圍為 L*:42 ~49、a*:19 ~24、b*:12 ~15。
【文檔編號】C04B41/85GK103755386SQ201410034724
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月25日
【發(fā)明者】盧希龍, 曹春娥 申請人:景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院