利用花岗石废料制备陶瓷釉料的研究

摘要

随着现代建筑与装饰行业的发展，建筑与装饰石材需求量也随之变得越来越大，这就不可避免地会产生大量的石材废料，大量的石材废料堆积，得不到有效利用，不仅占用了土地、污染了环境，还造成了资源浪费。根据国家海关总署的资料，2008年中国进出口石材贸易达到3481万吨，总值46.86亿美元，比上一年（2076万吨，39.31亿美元）分别增长了67.68％和19.21％，中国已经成为世界石材市场的重要供应商。每年花岗石石材的出口产值达22.64亿美元，约占总出口产值的66.13％，是中国石材出口增值最多、最大的部分。
　　 目前，我国石材的开采方式仍停留在较传统的落后的方式上，生产技术落后、应用设备技术含量低，以至于开采过程中成材率低，造成严重浪费(有的荒料开采的成材率仅有15～25％)。从目前国内石材废料的再生利用状况来看，花岗石废料的利用方式还比较单一，而且利用率也很低，导致很多花岗石废料堆积如山，不仅占用了大面积的土地资源，而且其粉尘还会影响空气质量。因此加大花岗石石材废料利用的广度与利用率的研究已经成为目前我们所要面对的一项重大课题。
　　 本文分别以石材市场上常见的辉长岩类花岗石（黑色）和钾长岩类花岗石（红色）废料为主要原料，成功地制备出陶瓷结晶釉和陶瓷透明釉。结晶釉最佳制备工艺为：料、球、水比例为1：2:0.8，球磨时间24h，即D97=34.681am，电解质（羧甲基纤维素钠）加入量在0.3～0.4％之间，釉浆浓度为1.76～1.85g·cm-3，流动度在5～7(Pa·s)-1，釉层厚度在1.2～1.68mm时，可以得到质量良好的釉面：根据花岗石的XRD、差热分析和理论计算，制定出了以花岗石为主要原料的釉的最佳烧成制度为：烧成温度为1220～1300℃之间，析晶保温温度为1140～1160℃，析晶保温时间为l～2h:透明釉的烧成制度为：烧成温度为1200～1260℃之间，高温保温时间为10～30min，采用低温快烧、高温慢烧、急冷的烧成制度。研究了不同氧化物对用辉长岩类花岗石废料制备的结晶釉最终釉面效果的影响，得出：MgO的含量在7.2～10.2％:CaO的含量为5.12～15.49％时，能获得釉面质量良好、结晶效果好的结晶釉；研究了高岭土对以钾长岩类花岗石废料为主要原料制各的陶瓷透明釉的釉面质量的影响，以及BaO含量对其光泽度的影响，得出：高岭土的含量控制在8％:BaO的含量小于10.84％时，可以得到颜色略白，釉面光滑、光泽度高、透明度好的釉面。对不同釉面进行了显微结构分析、耐急冷急热性测试、显微硬度分析和耐腐蚀性测试，结果表明引入不同氧化物的釉面质量要优于没有引入氧化物的釉面质量。