釩鈦搪瓷釉料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于搪瓷材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及釩鈦搪瓷釉料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]搪瓷釉料是把硅酸鹽、氧化物等無機粉末高溫熔化后覆蓋在坯體外面的一種材料。瓷釉的組成一般屬于硼硅酸鹽玻璃，硅含量在65%以上，有高度的耐腐蝕性和耐磨性，表面光潔度好，易洗滌。結(jié)構(gòu)與一般陶瓷涂層不同，其突出特點是具有玻璃特性。屬于遠程無序和近程有序結(jié)構(gòu)，其中存在一定數(shù)量及大小的較有規(guī)則排列的微小區(qū)域，因而具有微觀不均勻性，但從其宏觀結(jié)構(gòu)而言，則是均勻無序的。搪瓷涂層不僅表面光滑美觀，而且具有非常優(yōu)良的耐蝕性、耐磨性、耐高溫、不導電等特殊性能。這些性能是其它材料很難同時具備的，搪瓷涂層已經(jīng)在航天、化工、熱水箱、外墻裝飾等領(lǐng)域中廣泛應用。
[0003]搪瓷層的耐酸性是由瓷釉的組成所決定的，與瓷釉球磨后加的調(diào)整物及燒成工藝有關(guān)。目前搪瓷釉料的生產(chǎn)主要以石英等耐火原料和易熔的化工原料以及其它特性原料，按一定的比例配合經(jīng)1300?1350°C高溫熔融后，急劇冷卻成粒狀或片狀的硼硅酸鹽搪瓷釉料。釉料主要以氧化物及二氧化硅、氧化硼、氧化鋯、氧化鋅、氧化鈉、氧化銻等原料燒制，在瓷釉中以多面體形式相互組合為連續(xù)網(wǎng)架。為提高瓷釉的耐酸性，往往在配方中增加3102的含量。而S12是耐火原料，引入量過高，就會導致瓷釉的燒制熔點高于1300°C，搪瓷釉料制品的燒成溫度在850?900°C。為了降低燒制溫度，盡可能少的堿性氧化物，但卻因此提高了燒成溫度，從而對降低生產(chǎn)成本和保證金屬的機械強度不利，如果增加瓷釉中的堿性氧化物含量，燒成溫度可以滿足要求，卻降低了瓷釉強度和耐酸堿等理化性能。
[0004]釩鈦磁鐵礦選鈦尾礦或釩鈦表外礦相當于一座大型有色金屬礦山。對釩鈦磁鐵礦中80%左右的鈦進入了尾礦庫，既造成了巨大的資源浪費，又增加了尾礦庫器量的壓力，侵占耕地、污染環(huán)境。大量堆存的尾礦帶來了一系列的環(huán)境污染問題，不但對生態(tài)環(huán)境造成了潛在的影響，而且造成了有價金屬資源的浪費。在風化過程中逸出某些有害氣體，通過大氣擴散傳播而污染環(huán)境，極細的尾礦砂粒在風力作用下，可在局部地區(qū)形成砂暴，使周圍環(huán)境受到嚴重影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是目前釩鈦搪瓷釉料的成本較高，燒成搪瓷釉面光澤度不夠，有鱗爆現(xiàn)象，耐酸堿性能不夠。
[0006]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的方案是提供一種釩鈦搪瓷釉料，其原料配比按質(zhì)量份計為:預處理后的釩鈦磁鐵礦選鈦尾礦或釩鈦表外礦22?28份、長石粉20?22份、石英砂5?8份、硼砂24?26份、硝酸鈉1.5?2份、碳酸鋰3.5?5.5份、螢石粉5?7份、氟硅酸鈉0.1?0.3份、冰晶石3?5份、石灰石2?4份、硝酸鈷3?4份、硝酸鎳I?2份、銀酸鈉2?3份和氧化鋪I?2份。
[0007]其中，上述釩鈦搪瓷釉料的原料中，所述的釩鈦磁鐵礦選鈦尾礦或浮選鈦尾礦含有質(zhì)量百分比為32?35%的S12UO?12%的Ti02、0.6?0.9%的V205、9.80?11%的Α1203、9.6 ?12% 的 CaO,8.4 ?9% 的 Mg0、0.02 ?0.03% 的 Co 和 0.01 ?0.02% 的 As，其余為雜質(zhì)。
[0008]其中，上述釩鈦搪瓷釉料的原料中，所述的長石粉為鈉長石粉或鉀長石粉中的至少一種。
[0009]本發(fā)明還提供了上述釩鈦搪瓷釉料的制備方法，包括以下步驟:
[0010]a、將釩鈦磁鐵礦選鈦尾礦或釩鈦表外礦粉碎至粒度60?80目，取尾礦或表外礦100份，加入焦硫酸鈉5?7份混合均勻在550?600°C溫度下煅燒40?60分鐘，待有機雜質(zhì)成分揮發(fā)或燒盡后快速倒入冷水中淬化，干燥，得到預處理后的釩鈦磁鐵礦選鈦尾礦或釩鈦表外礦；
[0011]b、將預處理后的釩鈦磁鐵礦選鈦尾礦或釩鈦表外礦22?28份、長石粉20?22份、石英砂5?8份、硼砂24?26份、硝酸鈉1.5?2份、碳酸鋰3.5?5.5份、螢石粉5?7份、氟硅酸鈉0.1?0.3份、冰晶石3?5份、石灰石2?4份、硝酸鈷3?4份、硝酸鎳I?2份、釩酸鈉2?3份和氧化銻I?2份。
[0012]c、將混勻后的原料轉(zhuǎn)入電爐或窯爐中加熱到800?850°C保溫I小時，然后加熱到1200?1250°C，保溫I?1.5小時，獲得均勻的熔融瓷釉料；
[0013]d、將熔融瓷釉料倒入冷水中淬碎，于100?130°C干燥30分鐘得到干燥的瓷釉料，然后加入助磨料一起粉碎至粒度-200目^ 98%，得到釩鈦搪瓷釉料。
[0014]上述釩鈦搪瓷釉料的制備方法中，步驟d所述助磨料為硼砂、亞硝酸鈉、粘土、膨潤土和硫酸鎂的混合物。
[0015]上述釩鈦搪瓷釉料的制備方法中，步驟d所述干燥的瓷釉料與助磨料的配比按質(zhì)量份計為:干燥的瓷釉料100份，硼砂0.5?I份，亞硝酸鈉0.2?0.5份，粘土 7?9份，膨潤土 0.5?I份，硫酸鎂I?2份。
[0016]本發(fā)明的有益效果在于:
[0017]1、本發(fā)明方法利用選鈦尾礦或釩鈦表外礦中獨有的V和Ti資源，V在釉料燒制中與C、N形成的碳化物，可細化組織晶粒，提高強度和韌性，同時提高鋼儲氫的能力，提高鋼板抗鱗爆性，在高溫高壓下可提高抗氫腐蝕能力。Ti在搪瓷燒制過程中主要的乳濁劑與Al、Ca、B、P形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的組成原子，增強釉面的耐酸性、熱震性。
[0018]2、本發(fā)明方法在搪瓷配料前需將選鈦尾礦或表外礦100份，加入焦硫酸鈉5?7份在550?600 °C溫度下煅燒40?60分鐘，然后快速倒入冷水中淬化(使選鈦尾礦或釩鈦表外礦中的鈦輝石晶體淬化，利于后續(xù)搪瓷釉料燒制的融熔)，干燥。使鈦輝石晶體結(jié)構(gòu)淬化，并且加入焦硫酸鈉作為熔礦劑，易于使鈦輝石及石英砂在釉料燒制過程中熔融。
[0019]3、發(fā)明方法與傳統(tǒng)方法相比，由于氧化鈷、氧化鎳在搪瓷釉料燒制過程熔點較高，在釉料中分散度不高，易導致釉料發(fā)生局部熔融。本發(fā)明中采用了硝酸鈷和硝酸鎳作為釉料的密著劑，在燒制過程中硝酸鈷和硝酸鎳在60?80°C時已熔融并分解為氧化鈷和氧化鎳，用量少能夠較好的分散熔融于釉料中，同時加入氧化銻I?2份協(xié)助分解生成的氧化鈷提高釉料的密著性能，提高氧化鈷的分散度。由于硝酸鈷和硝酸鎳的價格與傳統(tǒng)的氧化鈷和氧化鎳價格更為便宜，因此本發(fā)明使用硝酸鈷和硝酸鎳做為搪瓷釉料燒制的密著劑，密著性能好，生產(chǎn)成本更低。
[0020]4、本發(fā)明方法中使用了碳酸鋰3.5?5.5份，降低了碳酸鈉的使用量，利用Li+代替Na+形成Li 20-B203-Si02的系統(tǒng)，搪燒時具有低溫易熔的特性。Li 20微晶可提高搪瓷融熔體的膨脹系數(shù)，增加釉面的光澤度，減少焦麻點的出現(xiàn)。同時Li2O-B2O3-S12微晶結(jié)構(gòu)提高釉面的致密度，提高釉面的耐酸性。
[0021]5、本發(fā)明方法搪瓷混合生料預處理加熱到800?850°C保溫I?1.5小時后再升溫至1200?1250°C，去除生料中的結(jié)晶水分(硼砂在80?260°C分解失去結(jié)晶水)，硝酸鹽分解形成氧化鈉和氧氣，形成氧化氣氛(硝酸鈉的分解溫度在420?480°C )，碳酸鹽分解釋放出0)2氣體(碳酸鈉的分解溫度在845?880°C )。防止碳酸鹽發(fā)生局部熔融未分解，減少碳酸鹽在搪瓷釉料中的殘存，杜絕搪燒過程中再次產(chǎn)生鼓包和鱗爆現(xiàn)象。提高瓷釉的化學穩(wěn)定性，增加搪瓷釉層的耐酸性。
[0022]6、本發(fā)明方法制備的搪瓷釉料含有大量的V、Ti元素，可在800?850°C溫度下燒成，釉面光澤度好，無鱗爆現(xiàn)象，與碳鋼胚體結(jié)合牢固，耐酸堿性能好，可用于熱軋?zhí)间?、鑄鐵的各類基體。
[0023]7、本發(fā)明方法與傳統(tǒng)方法相比，本發(fā)明方法利用釩鈦磁鐵礦的釩鈦選鈦尾礦或表外礦做搪瓷釉料的原材料，減少選鈦尾礦庫器量和表外礦堆放的壓力，減少對耕地侵占、環(huán)境污染。使選鈦尾礦或表外礦廢棄資源得到了綜合利用的新途徑和新方法，符合循環(huán)經(jīng)濟和資源綜合利用的原則，具有較好的經(jīng)濟效益和社會效益。
【附圖說明】
[0024]圖1本發(fā)明提供的釩鈦搪瓷釉料制備方法的工藝流程圖。
[0025]圖2實施例1檢測搪玻璃層耐機械沖擊試驗。
[0026]圖3實施例2檢測搪玻璃層耐機械沖擊試驗。
[0027]圖4實施例3檢測搪玻璃層耐機械沖擊試驗。
[0028]圖5實施例4檢測搪玻璃層耐機械沖擊試驗。
[0029]圖6實施例5檢測搪玻璃層耐機械沖擊試驗。
【具體實施方式】
[0030]釩鈦搪瓷釉料的制備方法，包括以下步驟:
[0031 ] a、將釩鈦磁鐵礦選鈦尾礦或釩鈦表外礦粉碎至粒度60?80目，在550?600 °C溫度下煅燒40?60分鐘，快速倒入冷水中淬化，干燥，得到預處理的f凡鈦磁鐵礦選鈦尾礦或釩鈦表外礦；
[0032]b、將預處理后的釩鈦磁鐵礦選鈦尾礦或釩鈦表外礦22?28份、長石粉20?22份、石英砂5?8份、硼砂24?26份、硝酸鈉1.5?2份、碳酸鋰3.5?5.5份、螢石粉5?7份、氟硅酸鈉0.1?0.3份、冰晶石3?5份、石灰石2?4份、硝酸鈷3?4份、硝酸鎳I?2份、釩酸鈉2?3份和氧化銻I?2份混合均勻，混合均勻度彡98% ;
[0033]C、將混勻后的原料轉(zhuǎn)入電爐或窯爐中加熱到800?850°C保溫I小時，然后加熱到1200?1250°C，保溫I?1.5小時，獲得均勻的熔融瓷釉料；
[0034]d、將熔融瓷釉料倒入冷水中淬碎，于100?130°C干燥30分鐘得到干燥的瓷釉料，然后加入助磨料一起粉碎至粒度-200目^ 98%，得到釩鈦搪瓷釉料。
[0035]上述熔融料快速倒入冷水中淬碎，促使瓷釉料復合晶體形態(tài)快速固化，形成碎小的玻璃釉塊，便于后續(xù)添加助磨料均勻細化，從而提高粉碎效率。
[0036]上述I凡鈦搪瓷釉料的制備方法中，步驟d所述助磨料為硼砂、亞硝酸鈉、粘土、膨潤土和硫酸鎂的混合物。
[0037]上述釩鈦搪瓷釉料的制備方法中，步驟d所述干燥的瓷釉料與助磨料的配比按質(zhì)量份計為:干燥的瓷釉料100份，硼砂0.5?I份，亞硝酸鈉0.2?0.5份，粘土 7?9份，膨潤土 0.5?I份，硫酸鎂I?2份。
[0038]上述助磨料中添加的硼砂，在搪燒過程中，能降低釉面熔融體的粘度和膨脹系數(shù)，使碳鋼板在冷卻收縮過程中收縮系數(shù)與碳鋼板一致，不會出現(xiàn)搪瓷釉面彎曲的現(xiàn)象，同時增加釉面的光澤度。若硼砂配比按質(zhì)量份計低于0.5份，搪燒黑瓷釉面光澤度低，釉面出現(xiàn)“桔皮”組織和微孔表面。若硼砂配比按質(zhì)量份計高于I份，搪瓷釉面易出現(xiàn)不平整、氣泡和鱗爆現(xiàn)象。
[0039]上述粘土的配比按質(zhì)量份計若低于7份，搪瓷釉料在涂搪過程中，料漿的分散度不好，料漿容易在容器中下沉。粘土的配比按質(zhì)量若高于I份搪瓷燒制后釉面易出現(xiàn)氣泡和鱗爆現(xiàn)象。膨潤土按質(zhì)量份計若低于0.5份，搪瓷料漿的懸乳性不夠，涂搪時表面不容