[发明专利]一种以硬硅钙石为原料制备榍石的方法

说明书

本发明涉及一种以硬硅钙石为原料制备榍石的方法，属于无机非金属材料生产领域，所得榍石可以作为釉料乳浊剂应用于陶瓷行业。本发明充分利用硬硅钙石与榍石相同的钙硅比、以及硬硅钙石自身的化学活性，将钙硅质原料中过剩的化学能引入到含钛硫酸盐水解产物当中，从而在较低煅烧温度下实现榍石的生成，并保证产物中榍石的纯度。该方法合成工艺简单，原料成本低，对设备要求低，能耗低，污染小，所得榍石纯度高，可有效解决目前钛系乳浊剂釉面易泛黄、成本高的问题，是硅酸锆乳浊剂的理想替代品。

技术领域

本发明属于无机非金属材料生产领域，涉及一种以硬硅钙石和TiO₂为原料制备榍石的方法，所得榍石可以作为釉料乳浊剂应用于陶瓷行业。

背景技术

近年来，随着陶瓷工业的发展，乳浊釉在日用陶瓷、艺术陶瓷、建筑陶瓷、卫生洁具等各个方面都具有广泛的应用。乳浊釉又称“盖地釉”，就是在透明釉中加入乳浊剂，使釉中产生细小结晶体、气泡或熔析现象等，对光线产生散射作用，而获得不透明的乳浊状釉面，可以掩盖坯体的颜色和缺陷。乳浊剂是乳浊釉中最关键的成分，在陶瓷行业乳浊剂经历了氧化锡(SnO₂)、氧化锌(ZnO)、氧化锆(ZrO₂)和磷酸盐等之后，目前主要使用硅酸锆(ZrSiO₄)作为乳浊剂。其折射率高(1.94)，具有高温稳定性，通过长期使用已形成稳定的应用技术和工艺。但ZrSiO₄同时也存在一些缺陷：(1)硅酸锆原料颗粒粗大、硬度大、不易制成微细粉料。(2)其具有较高的熔点，使用过程中耗能大。(3)原料来源局限性大，主要依赖进口，购买价格高，对陶瓷成本影响大。(4)原料含有少量放射性伴生矿物，具有放射性危害。因此，积极寻求和研发可替代硅酸锆的新型乳浊剂势在必行。

TiO₂和含钛化合物折射率高，具有良好的乳浊效果，可以作为乳浊剂用在陶瓷釉料当中，并且其无毒无害、廉价和环境友好的特点有望成为硅酸锆的良好替代品。但高折射率的金红石型TiO₂在陶瓷焙烧过程中容易变黄，而性质稳定的榍石(CaTiSiO₅，折射率1.89-2.02)则是更为理想的钛系乳浊剂。早在20世纪30年代，美国最早报道了以TiO₂作为乳浊剂用于瓷釉的研究，但高温烧成过程中析出金红石相TiO₂由于非化学计量和颗粒粗大，会因干扰瑞利散射而导致釉面变黄。1961年，日本首次推出钛铀专利，通过同时加入TiO₂、CaO和SiO₂(不同摩尔比)控制TiO₂全部以榍石(CaTiSiO₅)的形式析出进行了介绍。徐霞等认为，乳浊相为榍石时釉面效果最佳，此时CaO/TiO₂(摩尔比)约为1.5，解决了传统钛釉容易发黄的问题。这些研究结果表明，解决钛系乳浊剂釉面变黄的有效措施是，降低金红石相在陶瓷烧制过程中的析出程度，增强TiO₂生成榍石的反应行为。