專利名稱：一種建筑陶瓷坯體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型建筑陶瓷坯體，更進一步，涉及一種建筑陶瓷坯體的新型熔劑系統(tǒng)，屬于建筑陶瓷領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
建筑陶瓷是指用于建筑物飾面或作為建筑構(gòu)件的陶瓷制品，它是由各種礦物原料及添加的其它原料等按一定的配比經(jīng)粉碎、混合、成型、或施釉及燒結(jié)而成的陶瓷材料。建筑陶瓷除具備抗沖擊性、防水性、防污性等常規(guī)性能外，近年來還向抗菌性、無放射性、抗噪性等特殊性能方向發(fā)展，而且建筑陶瓷造型美觀、種類繁多、外觀新穎，裝飾圖案多樣化，因而在建筑裝飾領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。建筑陶瓷業(yè)是建材工業(yè)的重要組成部分。與傳統(tǒng)陶瓷相比，建筑陶瓷除繼承傳統(tǒng)陶瓷特性外，還展現(xiàn)出諸多新的性能。然而，建筑陶瓷與其它建材一樣，始終未能改變高污染、高能耗、高排放的“三高”局面。2007年我國建材工業(yè)能源消耗總量1. 95億噸，成為僅次于電力和冶金行業(yè)的能源消耗大戶，節(jié)能降耗形勢嚴(yán)峻。這種粗放型增長的工業(yè)發(fā)展模式將使我國能源、資源和環(huán)境不堪重負(fù)。隨著時代的發(fā)展，特別是節(jié)能減排、綠色建筑等社會重大需求的提出，對建筑陶瓷乃至整個建筑材料產(chǎn)業(yè)提 出了新的要求。迫切需要實現(xiàn)制造過程的清潔節(jié)約生產(chǎn)、“三廢”減排治理及資源的綜合利用，以緩解日益嚴(yán)重的資源、能源和環(huán)境危機建筑陶瓷的節(jié)能減排措施之一是大力發(fā)展節(jié)能型產(chǎn)品。在建筑陶瓷節(jié)能發(fā)展上，許多科技人員做出了大量的研究工作，主要集中在實現(xiàn)建筑陶瓷低溫快燒方面，例如，增加熔劑性成分和含量，選用適于快燒的原料(如硅灰石、透輝石)等。實現(xiàn)低溫快燒是燒成節(jié)能的有效途徑。高溫?zé)赡芎淖罡?，燒成溫度如?280°C降到1180°C，燒成能耗可降低近30%。低溫快燒目前國內(nèi)已取得長足進步。但是，增加熔劑性成分和含量，片面降低燒成溫度，也帶來了嚴(yán)重的不利影響。大量熔劑產(chǎn)生的高溫熔體低溫下全部轉(zhuǎn)變?yōu)椴Ａ?，會?yán)重降低建筑陶瓷的理化性能，如強度、熱穩(wěn)定性等，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量的大幅下滑。因此說，建筑陶瓷的低溫快燒和產(chǎn)品質(zhì)量的提高是一對長期困惑產(chǎn)業(yè)界的矛盾。發(fā)明目的及內(nèi)容本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種新型建筑陶瓷坯體組成，進一步講，是提供一種新型熔劑系統(tǒng)，該熔劑系統(tǒng)，一方面可以完全替代長石熔劑實現(xiàn)建筑陶瓷坯體的低溫液相燒結(jié)，另一方面，在瓷胎冷卻過程中，該熔劑可以幾乎全部晶化，轉(zhuǎn)變?yōu)闃O細(xì)小晶體，這樣在不改變建筑陶瓷瓷外觀質(zhì)量的前提下，將建筑陶瓷瓷胎中的玻璃相幾乎全部轉(zhuǎn)變?yōu)闃O細(xì)小晶體，顯著提升其瓷胎的理化性能，尤其是機械強度和熱穩(wěn)定性，從而有效解決了建筑陶瓷的低溫快燒和產(chǎn)品質(zhì)量的提高的矛盾。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)措施來實現(xiàn)
本發(fā)明建筑陶瓷坯體，由石英、熔劑、粘土等原料組成，其中，所述的熔劑為一種合成熔劑，該熔劑包含以下組分以摩爾百分?jǐn)?shù)計，Si0245. 0 70. 0%，Al2O3L 0 8. 0%，堿金屬氧化物1. 0 10. 0%，堿土金屬氧化物0. 0 40. 0%，B2035. 0 20. 0%?；蛘?，所述的熔劑包含以下化學(xué)組分以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計，Si0245. 0 70. 0%，Al2033. 0 12. 0%，堿金屬氧化物2. 0 10. 0%，堿土金屬氧化物0. 0 42. 0%，B2035. 0 20. 0%。其中，所述的堿金屬氧化物為氧化鋰、氧化鉀、氧化鈉中的任意一種或其任意組合；所述的堿土金屬氧化物為氧化鈣、氧化鎂、氧化鋅、氧化鋇、氧化鍶中的任意一種或其任
意組合。另外，本發(fā)明所述建筑陶瓷坯體的熔劑還包含二氧化鈦、二氧化鋯、硅酸鋯、氟化鈣、骨灰、磷酸鈣中的任意一種或其任意組合，其含量以摩爾百分?jǐn)?shù)計為0 10. 0%?；蛘?，所述的熔劑還包含二氧化鈦、二氧化鋯、硅酸鋯、氟化鈣、骨灰、磷酸鈣中的任意一種或其任意組合，其含量以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計為0 15. 0%。優(yōu)化選擇，本發(fā)明所述建筑陶瓷坯體所用的合成熔劑包含以下組分以摩爾百分?jǐn)?shù)計，Si0255. 0 65. 0%，Al2033. 0 6. 0%，堿金屬氧化物3. 0 7. 0%，堿土金屬氧化物
8.0 25. 0%，B2038. 0 15. 0%?；蛘?，所述的合成熔劑包含以下化學(xué)組分以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計，Si0250 . 0 65. 0%，Al2034. 5 10. 0%，堿金屬氧化物4. 0 9. 0%，堿土金屬氧化物10. 0 30. 0%，B2039. 0
16.0%。本發(fā)明所述建筑陶瓷坯體所用的合成熔劑的制備方法是將所述化學(xué)組分對應(yīng)的各種原料預(yù)先混合均勻后，在1250 1650°C溫度下熔融、水淬后，便得到所述的合成熔劑。所述的合成熔劑在建筑陶瓷坯體中的用量，以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計，為5 30%。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)特點和效果1、本發(fā)明采用SiO2-Al2O3-R2O-RO-B2O3系統(tǒng)為熔劑系統(tǒng)的基礎(chǔ)組成，并且輔以各種弓I晶劑和細(xì)晶劑，如TiO2、ZrO2、ZrSiO4、氟化鈣、骨灰、磷酸鈣，等，既保證了熔劑系統(tǒng)在高溫下可以具有長石熔劑相同的燒結(jié)行為(熔體高溫粘度、高溫粘度隨溫度變化的速率)，完全可以替代長石熔劑，實現(xiàn)建筑陶瓷的低溫液相燒結(jié)，又保證了熔劑系統(tǒng)在瓷胎冷卻過程中能夠整體析晶，且析出的晶體為極細(xì)小晶體，從而保證了本發(fā)明目的的實現(xiàn)。本發(fā)明合成熔劑的SEM照片、XRD圖片和差熱-失重曲線見附圖所示。2、在建筑陶瓷坯體中，采用本發(fā)明合成熔劑等量替代長石熔劑后，建筑陶瓷制品的外觀質(zhì)量沒有任何改變，但燒成溫度顯著降低，實驗表明，可以降低30 80°C ;燒成過程中瓷胎的變形度降低，有利于瓷胎規(guī)整度的提高。3、采用本發(fā)明合成熔劑等量替代長石熔劑后，建筑陶瓷瓷胎的理化性能得到大幅度提高。實驗表明，建筑陶瓷的機械抗 彎強度可以提高30 50%，性能提高非常顯著。4、實現(xiàn)了建筑陶瓷生產(chǎn)低溫節(jié)能燒成和高性能的完美統(tǒng)一。


附圖1本發(fā)明合成熔劑的SEM照片；附圖2本發(fā)明合成熔劑的XRD圖片；
附圖3本發(fā)明合成熔劑的差熱-失重曲線。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的說明。實施例1 :本發(fā)明建筑陶瓷坯體，由石英、熔劑、粘土等原料組成，所述的熔劑為一種合成熔劑，包含以下化學(xué)組分以摩爾百分?jǐn)?shù)計，Si026 3 . 5%，Al2033. 2%，K203. 1%，Ca04. 0%，Mg03. 2%，Zn03. 1%，B20312. 7%，氟化鈣 2. 4%，氧化鋯 4. 8%?；蛘?，以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計，Si0257 . 0%，Al2034. 8%, K204. 5%, Ca03. 3%, MgO1. 9%, Zn03. 9%, B20313. 1%，氟化鈣 2. 7%，氧化鋯 8. 8%。上述合成熔劑的制備方法是將上述化學(xué)組分首先計算出各自對應(yīng)的各種原料(以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計):鉀長石24%,娃灰石6%,滑石5%,錯英石11. 5%,硼酸21%,石英24%,硝酸鉀2. 5%,氧化鋅3. 5%,螢石2. 5% 。將上述原料預(yù)先混合均勻后，在1380°C溫度下熔融、水淬后，便得到所述的建筑陶瓷坯體燒結(jié)用熔劑系統(tǒng)。本發(fā)明合成熔劑的SEM照片、XRD圖片和差熱-失重曲線見附圖1_3所示。從附圖1可以看出，本發(fā)明合成熔劑高溫熔體冷卻到室溫后，幾乎全部轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)小晶體，晶體大小均勻一致，平均在2um左右。從附圖2XRD曲線亦可以看出，本發(fā)明合成熔劑高溫熔體冷卻到室溫后，幾乎全部轉(zhuǎn)變?yōu)榫?，無玻璃相存在。從附圖3可以看出，本發(fā)明合成熔劑在測試溫度范圍內(nèi)(0-1100°C)，其差熱曲線為一條平滑DTA曲線，無明顯放熱峰，這說明在測試條件下((TllO(TC),無法找到合成熔劑熔體的析晶起始溫度，即合成熔劑熔體在1100°C以上就已經(jīng)開始析晶，這與本發(fā)明預(yù)期的高溫快速整體析晶相一致。其它實施例見下表所示(所有熔劑組成均以摩爾百分?jǐn)?shù)表示)。制備工藝同實施例1。
權(quán)利要求
1.一種建筑陶瓷坯體，由石英、熔劑、粘土等原料組成，其特征在于，所述的熔劑為一種合成熔劑，該熔劑包含以下組分以摩爾百分?jǐn)?shù)計，Si0245. O 70. 0%，Al2O3L 0 8. 0%，堿金屬氧化物1. 0 10. 0%，堿土金屬氧化物0. 0 40. 0%，B2035. 0 20. 0%。
2.如權(quán)利要求1所述的建筑陶瓷坯體，其特征在于，所述的合成熔劑包含以下化學(xué)組分:以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計，Si0245. 0 70. 0%，A12033. 0 12. 0%，堿金屬氧化物2. 0 10. 0%，堿土金屬氧化物 0. 0 42. 0%, B2035. 0 20. 0%。
3.如權(quán)利要求1所述的建筑陶瓷坯體，其特征在于，所述的堿金屬氧化物為氧化鋰、氧化鉀、氧化鈉中的任意一種或其任意組合；所述的堿土金屬氧化物為氧化鈣、氧化鎂、氧化鋅、氧化鋇、氧化鍶中的任意一種或其任意組合。
4.如權(quán)利要求1所述的建筑陶瓷坯體，其特征在于，所述的合成熔劑還包含二氧化鈦、二氧化鋯、硅酸鋯、氟化鈣、骨灰、磷酸鈣中的任意一種或其任意組合，其含量以摩爾百分?jǐn)?shù)計為0 10. 0%。
5.如權(quán)利要求2所述的建筑陶瓷坯體，其特征在于，所述的合成熔劑還包含二氧化鈦、二氧化鋯、硅酸鋯、氟化鈣、骨灰、磷酸鈣中的任意一種或其任意組合，其含量以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計為0 15. 0%。
6.如權(quán)利要求1所述的建筑陶瓷坯體，其特征在于，所述的合成熔劑包含以下組分以摩爾百分?jǐn)?shù)計，Si0255. 0 65. 0%，Al2033. 0 6. 0%，堿金屬氧化物3. 0 7. 0%，堿土金屬氧化物 8. 0 25. 0%, B2038. 0 15. 0%。
7.如權(quán)利要求2所述的建筑陶瓷坯體，其特征在于，所述的合成熔劑包含以下化學(xué)組分以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計，Si0250 . 0 65. 0%，Al2034. 5 10. 0%，堿金屬氧化物4. 0 9. 0%，堿土金屬氧化物 10. 0 30. 0%, B2039. 0 16. 0%。
8.如權(quán)利要求1所述的建筑陶瓷坯體，其特征在于，所述的合成熔劑的制備方法是將所述化學(xué)組分對應(yīng)的各種原料預(yù)先混合均勻后，在1250 1650°C溫度下熔融、水淬后，便得到所述的合成熔劑。
9.如權(quán)利要求1所述的建筑陶瓷坯體，其特征在于，所述的合成熔劑在建筑陶瓷坯體中的用量，以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計，為5 30%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型建筑陶瓷坯體，更進一步，涉及一種建筑陶瓷坯體的熔劑系統(tǒng)，屬于建筑陶瓷領(lǐng)域。本發(fā)明建筑陶瓷坯體，由石英、熔劑、粘土等原料組成，其中,所述的熔劑為一種合成熔劑，該熔劑包含以下組分以摩爾百分?jǐn)?shù)計，SiO245.0～70.0%，Al2O31.0～8.0%，堿金屬氧化物1.0～10.0%，堿土金屬氧化物0.0～40.0%，B2O35.0～20.0%。采用本發(fā)明合成熔劑等量替代長石熔劑后，建筑陶瓷的外觀質(zhì)量沒有任何改變，但燒成溫度降低30～80℃，抗彎強度提高30～50%。實現(xiàn)了建筑陶瓷生產(chǎn)低溫快速燒成和高性能的完美統(tǒng)一。
文檔編號C04B33/13GK103058630SQ20121057055
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者王志義, 王暉 申請人:青島科技大學(xué)