钽铌尾砂在哑光釉的运用研究
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摘 要：本文研究了钽铌尾砂在建筑陶瓷哑光釉的运用，经试验，配制出光泽度为8 ～ 12的哑光面釉，可适用于仿古砖中哑光面釉的生产。
关键词：哑光面釉;钽铌尾砂;光泽度
1 前 言
钽铌尾砂是宜春钽铌矿在生产稀有金属精矿--钽铌精矿所产生的尾砂，经过多年的努力鉭铌尾砂现推广至玻璃陶瓷行业，主要用于玻璃行业，现宜春钽铌矿经过扩能改造，产能加大，但遇到房地产行业经济下滑、玻陶行业环保问题等，钽铌尾砂市场的由供不应求转变为供大于销，大量的产品堆积在仓库，污染环境，同时还会造成产品的二次污染，每年的仓储费用、运输费用、环保费用、产品污染造成的产品降值都是一笔不小的费用。我国是全球最大的的建筑陶瓷生产基地，仿古砖的市场份额不断在增长，本文运用钽铌尾砂制作仿古砖的哑光面釉，在成熟的仿古砖生产线进行试验，经试验研制出釉面光泽度为8 ～ 12的哑光釉，如钽铌尾砂能运用到仿古砖中，则能增加相关企业的销售渠道，减少企业的损失和对环境的污染。
2 实验过程
2.1 钽铌尾砂的性能表征及其化学成分
通过不同温度的烧成，钽铌尾砂的烧成结果见表1。钽铌尾砂的起始熔融温度约为1060℃，熔融范围在1060 ～ 1210℃，1180℃以后钽铌尾砂就开始玻化，白度在60左右。通过化学分析方法，钽铌尾砂的化学成分见表2。通过使用振动筛，钽铌尾砂的粒度分布见表3，钽铌尾砂在生产中，主要的粒度标准为20目（0.85 mm）全通过，其他粒度的分布会因批号不同，而有略微的差异。钽铌尾砂的矿物组成[1]见表4。
2.2 哑光面釉原理及方案设计
哑光面釉[2]即是无光釉，是乳浊釉的一种特例，无光釉的获得是将釉料经过高温充分熔融后缓冷，釉中某些组分因过饱和而析出微晶。影响无光釉效果的因素有釉料组成、釉层厚度、加工因素、烧成制度。目前市场上的无光釉主要为锌制哑光釉、钙制哑光釉、钙镁制哑光釉、钡制哑光釉，本文采用钙镁钡复合无光的原理制备哑光面釉，钙镁质哑光釉[3]这种类型釉的析晶相为透辉石（Ca- Mg-Si2O6）。 其釉面的细腻、平滑程度与钙质哑光釉相差不大，其耐酸性也还可以。不过，由于其析晶相——透辉石的熔点偏低，只有1390℃，因此其烧成范围较窄。如果釉的助熔剂成分稍多，或烧成温度偏高，就会明显增加哑光釉光泽，失去应有的哑光艺术效果。所用原料及原料的化学成分见表5。因钽铌尾砂的化学成分与长石的成分相似，所以钽铌尾砂以长石的作用运用到试验当中，本实验方案为生料哑光釉[4]，试验方案设计如表6。
2.3 工艺流程及工艺参数
球：料：水=1.2：1：0.6，外加0.3%三聚磷酸钠和0.3%CMC[5]，万孔筛余0.2% ～ 0.3%，快速球磨15 min，釉浆比重1.75 ～ 1.85，采用喷釉的方式上釉。
2.4 哑光釉的性能检测方法
哑光釉在生产中主要的检测内容有：光泽度、防污性能、釉面质感、耐腐蚀性，光泽度的检测采用光泽度仪检测，耐腐蚀性和防污性能的检测方法参照GB/T3810。釉面质感的检测方法为：肉眼多角度查看釉面，及用手掌去触摸釉面的手感。
3 结果与讨论
3.1 试验结果
从表7中可看出y12的结果最好，各项性能指标都达标。
3.2 钽铌尾砂含量对光泽度及釉面的影响
钽铌尾砂[7]运用到哑光釉中钽铌尾矿含有一定量的Li2O，它以锂云母的形式存在于尾矿中，Li2O的加入对熔体的粘度影响显著。熔体粘度降低的原因除了Li2O的作用外，钽铌尾矿中 K2O+ Na2O 也起着不可低估的作用。由图3中可看出钽铌尾砂的加入量要小于34%，当用量大于34%时，釉面的光泽度开始上升，釉面的手感太滑，视觉效果开始下降，这是由于钽铌尾砂引入的R2O量过多，导致釉的烧成温度降低，釉面开始变亮。
3.3 碳酸钡对釉面的影响
增加碳酸钡会引起釉面针孔，减少碳酸钡会引起光泽度增加。结合图4和表7中的结果可得出碳酸钡的含量在7% ～ 8%比较合适。
一般来说，从900℃ 起，氧化钡就可以发挥助熔作用，碳酸钡与二氧化硅在 700 ～ 750℃ 范围就发生反应，必须降低釉料中高温易分解物质含量，降低釉熔体的高温粘度和表面张力，提高釉的始熔温度，使釉层不致过早的封闭，保证排气通道的畅通，待大量气体排出后，釉开始熔化前随温度的升高其粘度降低，有足够流展性，使釉面光亮、平滑、无针孔。碳酸钡的增加降低了釉的始熔温度，增加了釉在高温下粘度，从而使釉层过早的封闭，大量气体没有及时排出形成针孔。碳酸钡的减少使得铝硅酸盐结晶减少，光泽度增加，哑面效果降低。
3.4 Al2O3对釉面的影响
增加Al2O3，光泽度会降低，但手感会变粗糙。结合图5和表7的结果可得出，氧化铝的含量在10%左右效果最好。
在无光釉中Al2O3/SiO2的摩尔比在1：3 ～ 1：4，增加Al2O3的含量，能增加无光效果，同时Al2O3也会提高釉的熔融温度和高温粘度，因为Al2O3本身的高熔点（达 2045℃），使釉料及微晶玻璃在熔合封闭之前，有足够的加热时间将坯体中的粘土矿物与碳酸盐的水气、CO2气体等能够顺畅排出，减少针孔出现的情况，但提高釉的高温粘度后，使釉面不能在烧成时间内完全熔融、铺平，所以造成釉面的手感粗糙。
2.5 物相分析
试样y13的釉层衍射图如图6所示，结合图6、7，表明釉层中的主晶相为硅酸锆晶体和莫来石针状晶体。
2.6 显微分析
由图7中y13对sem的照片可以看出，样品y13中存在三种类型的晶体，莫来石针状晶体、片状晶体、硅酸锆晶体，附着在莫来石针状晶体上的颗粒状晶体为硅酸锆晶体，起乳浊作用，三种晶体相互镶嵌，有效对减弱了入射光线对镜面反射，增强了漫放射，使得釉面呈现无光乳浊效果。
4 结 论
（1）钽铌尾砂是可以运用至哑光釉中，加入的量可根据坯体配方的变化进行调整，加入量为小于26%为宜。从钽铌尾砂的化学成分和使用情况来看，钽铌尾砂可以代替钾钠长石和一部分石英，配制出中温快烧光泽度为8 ～ 12的哑光釉。
（2）钽铌尾砂是一种优质的陶瓷原料，有着较宽的熔融范围，其中Li2O有0.8%、Na2O+ K2O有7.44%的含量，R2O的合量约为8.2%，但它的熔融范围与R2O的含量为10%的钾钠长石的熔融范围相近。钽铌尾砂目前的价格低于钾钠长石约100元/t，则1 t哑光面釉便宜26元，因此钽铌尾砂在建筑陶瓷应用领域有着比较广泛的前景。
参考文献
[1] 刘属兴，钽铌矿尾砂在结晶釉中的应用研究，陶瓷学报[J]，2011，32（2）269-271.
[2] 李家驹，陶瓷工艺学[M].北京：中国轻工业出社 ，2009，222-223.
[3] 戴长禄，粟涛，杨勇，杨明，毛旭琼，周艳芳. 内墙釉面砖用哑光釉的性能特点[J]. 佛山陶瓷，2013，（11）：20-23.
[4] 蔡飞虎. 关于釉面砖生产如何选择哑光釉问题的答疑[J]. 佛山陶瓷，2004，（07）：44.
[5] 朱志斌，齐建美，羧甲基纤维素与陶瓷添加剂，陶瓷工程[J]2000，34（2）：49-53.
[6] 匡敬忠，钟盛文，王小强，铜尾矿和钽铌尾矿为主要原料的微晶玻璃的研究[J].陶瓷，2002，（2）：32-3.
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