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用锆英粉合成锆英石基陶瓷颜料工艺


编辑:2021-06-17 10:39:59

一、前言
  钻英石基陶瓷颜料是以ZrSiO4晶体为基体的陶瓷色料,具有优异的性能,如在各类釉中显色稳定、鲜艳、高温稳定性好、耐化学侵蚀,能与很多种其它种类的色料配色,混溶性好等优点。根据色元素在ZrSiO4基体中的不同状态,可以分为固溶体型如铬钒蓝、锆谱黄和包裹型如锆铁红两类。锆英石颜料是基于ZrO2和SiO2合成ZrSiO4的机理而形成。传统的方法是以氧化锆和石英为基本生产原料,由于使用昂贵的氧化锆为原料,使得锆英石颜料成本很高。本实验直接利用锆英砂这种较为廉价的原料,替代氧化锆和石英,直接合成锆英石基颜料——锆钒蓝、锆镨黄、锆铁红。

二、原理
  锆钒蓝、锆镨黄是在ZrSiO4形成过程中分别由V4+和Pr4+。占据ZrSiO4中Zr4+。的位置,进入ZrSiO4晶格而呈色。铬铁红是ZrSiO4的晶体内包裹Fe2O3而呈色。为了降低合成温度和使更多着色离子进入ZrSiO4晶格而选用适量的氯化钠和氟化钠作为矿化剂。
  由于锆英石中ZrSiO4结合的化学键非常牢固,晶体结构非常稳定,着色离子无法直接进入其中而显色。要想使着色离子进入锆英石晶体,必须便ZrO2和SiO2实现分离,然后在其重新合成锆英石的过程中使着色离子进入晶体而呈色。
  本实验以NaCO3,和锆英石为原料,使锆英石在高温下分解,再用硫酸对其分解产物进行中和处理,化学反应式如下ZrSi04+Na2CO3,=Na2SiZrO5+CO2(1)其中部分Na2SiO5用硫酸处理生成ZrO2)xSO3。Na2SiZrO5+ZrO2xSO3+SiO2=(X+1)ZrSiO4+Na2SO4(2),在(2)反应进程中添加着色离子pr4+、V4+生产镨黄、天蓝。

三、实验过程
  1、将磨细的锆英石约300M与大致等当量的Na2CO3,(当量比为11.0~2.0混合均匀,混合物煅烧至1050~1100℃保温1~2小时。
  2、将煅烧分解物置于水中,制成悬浮液,接着往悬浮液中添加98%的硫酸。添加酸后原先具有自由流动性的混合物缓慢硬化,***后则完全固化。为了保证质量,必须将酸混合均匀,可将适量的各成分连续或者间歇引入,并要在尽量缩短湍流的时间内进行混合。
  3、将上述固化物预先干燥之后,加适量的NaF、V2O3NH4VO3制成天蓝,煅烧温度在900~1150℃;加适量的NaF、Pr6O11制成镨黄,煅烧温度在900~1150℃;加适量的NaF、Fe2O3制成锆铁红,煅烧温度在900~1150℃。
四、实验结果与讨论
  l、锆英砂的细度对合成天蓝、镨黄的影响很大,锆英砂与Na2CO3比例也是,******比例为11.2~1.5。
  2、固化物添加NaF与着色氧化物的比例,通过实验,******是
  天蓝     NaF 5wt%   V2O5    3wt%
  镨黄      NaF 5wt%   Pr11O5   3.5wt%
  锆铁红    NaF 6wt%   Fe2O3    8wt%


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