申请日2014.09.25
公开(公告)日2015.01.21
IPC分类号C04B41/86
摘要
本发明涉及一种利用汽车涂装废水污泥为主要原料制备的铁系色釉及其装饰方法，其以汽车涂装废水污泥为主要原料，加以钾长石、石英、高岭土、Cr2O3、Fe2O3和MnO2，经污泥预处理、配料、球磨、过筛后制得成色釉，将所述色釉施于陶瓷坯体上，施釉厚度为0.4～0.9mm，坯体在60℃的烘箱中干燥后，入梭式窑用还原焰烧至1300℃、保温30～120分钟或入电炉用氧化焰烧至1200℃、保温30～120分钟，制得色釉装饰产品。本发明减少了因污泥堆积而占用大量土地和对环境的污染，利用了污泥废弃物，提高了资源利用率，降低生产成本，因此具有广阔的市场前景。
权利要求书
1.一种利用废水污泥制备的系列铁系色釉，其以汽车涂装废水污泥为主要原料，加以钾长石、石英、高岭土、Cr2O3、Fe2O3和MnO2，经污泥预处理、配料、球磨、过筛后制得成色釉。
2.根据权利要求1所述系列铁系色釉，其特征在于：所述污泥的化学组成重量百分比为：Na2O 1.30~1.75%、MgO 1.08~2.62%、Al2O3 2.47~3.95%、SiO2 9.18~9.84%、P2O5 7.31~8.23%、SO3 1.25~1.66%、K2O 1.54~1.96%、CaO 63.40~68.22%、MnO 0.15~0.22%、Fe2O3 3.25~4.13%、NiO 0.38~0.70%、ZnO 0.85~1.21%、SrO 0.02~0.03%、NaCl 0.10~0.20%。
3.根据权利要求1所述系列铁系色釉，其特征在于：所述污泥预处理工序为：将污泥晒干或风干后，研磨过200目筛备用。
4.根据权利要求1所述系列铁系色釉，其特征在于：所述在球磨工序中料:水:球磨子的比例为1:1:2，原料和水的重量比为1:0.8。
5.根据权利要求1所述系列铁系色釉，其特征在于：所述在过筛工序中的筛孔目数为100目。
6.根据权利要求1所述系列铁系色釉，其特征在于：所述釉为黑色金属光泽釉时，原料的重量百分比为：污泥15%、钾长石30%、石英20%、高岭土24%、Cr2O3 2.5%、Fe2O3 6.5%、MnO2 2%。
7.根据权利要求1所述系列铁系色釉，其特征在于：所述釉为黑色天目釉时，原料的重量百分比为：污泥30%、钾长石25%、石英15%、高岭土20%、Cr2O3 2%、Fe2O3 7.5%、MnO2 0.5%。
8.根据权利要求1所述系列铁系色釉，其特征在于：所述釉为红棕色亚光釉时，原料的重量百分比为：污泥20%、钾长石30%、石英25%、高岭土15%、Fe2O3 10%。
9.根据权利要求1-8任一所述系列铁系色釉的装饰方法，其特征在于：将所述铁系色釉施于陶瓷坯体上，施釉厚度为0.4~0.9 mm，坯体在60℃的烘箱中干燥后，入梭式窑用还原焰烧至1300℃、保温30~120分钟或入电炉用氧化焰烧至1200℃、保温30~120分钟，制得色釉装饰产品。
10.根据权利要求1所述的装饰方法，其特征在于：所述色釉装饰产品可是日用陶瓷、建筑陶瓷、卫生陶瓷及艺术陶瓷等。
说明书
一种利用废水污泥制备的系列铁系色釉及其装饰方法
技术领域
本发明属于无机非金属材料(陶瓷)领域，具体涉及一种利用汽车涂装废水污泥为主要原料制备的铁系色釉及其装饰方法。
背景技术
铁系色釉是以铁元素为主要着色剂的陶瓷釉，它是最早出现的陶瓷色釉品种。铁系色釉的发明和使用改变了中国陶瓷发展史的进程，并且绵延几千年，写下了灿烂辉煌的篇章。铁系色釉的品种繁多，按照釉面呈色不同分为铁系黑釉、铁系青釉、铁系红釉、铁系黄釉等;按照外观特征可分为豆青、粉青、梅子青、兔毫、油滴天目、褐彩等。铁系色釉是一种名贵的釉，在我国用黑铁系釉装饰瓷器是一种古老传统的方法，远在东汉时期就非常驰名。到了现代，随着建材行业的迅猛发展，铁系色釉的应用更加广泛。
铁系黑釉是以氧化铁为主要呈色剂，并含有少量或微量的锰、钻、铜、铬等着色氧化物的陶瓷器皿，釉面呈赤褐色、暗褐色、黑褐色或黑色通常所见的瓷器，釉料中氧化铁比例为5%左右。唐代以后，基本上都改用石灰碱釉。釉中的氧化铁由气泡带到釉面析晶而形成铁系结晶条纹或结晶斑。晶体生长是一种非热力学平衡的生长过程，铁的结晶条纹或结晶斑的形成具有诸多随意性。在烧制过程中，随着组成配方、烧成温度、烧成气氛等的不同，会产生很多复杂的结晶形态，对高铁析晶釉的形成有着重要的影响。
制釉原料大致分为两大类， 一是天然矿物原料如长石、石英、高岭土、方解石、钙质原料等，二是各种化工原料如Fe2O3、Cr2O3、MnO2、ZnO等。铁系色釉产品经高温烧成并且色彩丰富、耐磨损、性能良好，但并没有呈现人们所期望的纯正高光亮度。不是略发红光，就是发绿光，或是发褐色。总之，纯正的黑色釉产品不易得到，除基础白色原料外，着色金属氧化物在釉料中也起着较大的作用。当前，铁系色釉大多采用化工原料Fe2O3为主要呈色剂，成本较高。
汽车及其零部件的涂装是汽车制造过程中产生废水排放最多的环节之一。涂装废水含有树脂、表面活性剂、重金属离子，等污染物。对此类废水处理过程中产生的污泥属于金属表面处理废物。根据《国家危险废物名录》的规定，该类金属表面处理废物属于危险废物。目前，景德镇昌河汽车公司涂装废水生物处理后产生的污泥，经浓缩、脱水处理后，交由有资质的单位进行填埋。填埋不仅浪费土地资源、运行成本高，而且存在很高的环境风险。对该污泥进行分析发现，其多数成分都可作为釉用原料组分。目前，通过对国内外文献资料的检索，尚未见以涂装废水污泥为原料制备陶瓷铁系色釉的报道。无疑，利用该类污泥为原料制备铁系色釉，可变废为宝，节约资源，降低生产成本，具有重要的现实意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种工艺简单、成本低廉、发色纯正的利用汽车涂装废水污泥为主要原料制备的铁系色釉及其装饰方法。
为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：一种利用废水污泥制备的系列铁系色釉，其以汽车涂装废水污泥为主要原料，加以钾长石、石英、高岭土、Cr2O3、Fe2O3和MnO2，经污泥预处理、配料、球磨、过筛后制得成色釉。
所述污泥的化学组成重量百分比为：Na2O 1.30~1.75%、MgO 1.08~2.62%、Al2O3 2.47~3.95%、SiO2 9.18~9.84%、P2O5 7.31~8.23%、SO3 1.25~1.66%、K2O1.54~1.96%、CaO 63.40~68.22%、MnO 0.15~0.22%、Fe2O3 3.25~4.13%、NiO 0.38~0.70%、ZnO 0.85~1.21%、SrO 0.02~0.03%、NaCl 0.10~0.20%。
所述污泥预处理工序为：将污泥晒干或风干后，研磨过200目筛备用。
所述在球磨工序中料:水:球磨子的比例为1:1:2，原料和水的重量比为1:0.8。
所述在过筛工序中的筛孔目数为100目。
所述釉为黑色金属光泽釉时，原料的重量百分比为：污泥15%、钾长石30%、石英20%、高岭土24%、Cr2O3 2.5%、Fe2O3 6.5%、MnO2 2%。
所述釉为黑色天目釉时，原料的重量百分比为：污泥30%、钾长石25%、石英15%、高岭土20%、Cr2O3 2%、Fe2O3 7.5%、MnO2 0.5%。
所述釉为红棕色亚光釉时，原料的重量百分比为：污泥20%、钾长石30%、石英25%、高岭土15%、Fe2O3 10%。
上述的系列铁系色釉的装饰方法，其特征在于：将所述铁系色釉施于陶瓷坯体上，施釉厚度为0.4~0.9 mm，坯体在60℃的烘箱中干燥后，入梭式窑用还原焰烧至1300℃、保温30~120分钟或入电炉用氧化焰烧至1200℃、保温30~120分钟，制得色釉装饰产品。
所述色釉装饰产品可是日用陶瓷、建筑陶瓷、卫生陶瓷及艺术陶瓷等。
所述陶瓷坯体化学组成的的重量百分比为：SiO2 48.30%、Al2O3 35.32%、Fe2O3 0.83%、 TiO2 0.02%、 CaO 0.29%、 MgO 0.33%、K2O 0.20%、Na2O 0.16%、烧失量 14.55%。
本发明通过采用汽车涂装废水污泥为主要原料制备的铁系色釉，不仅提高了资源利用率，变废为宝，保护环境，而且降低了色釉的生产成本，提高了企业经济效益，响应了国家“节能减排”的可持续发展战略，因此具有广阔的市场空间。
具体实施方式
以下结合实例对本发明作进一步的描述。应理解的是，所述的实施例仅仅是用于说明而不是限制本发明。
实施例1 铁系黑色金属光泽釉装饰的陶瓷产品
(1)坯体制作：将瓷土按土:水:球磨子=1:0.8:2的质量比配料，球磨2小时后过200目筛，将泥浆倒入模具中注浆成形，然后将坯体放入烘箱中烘干，并进行修坯;
(2)釉浆制备：原料：污泥15%、钾长石30%、石英20%、高岭土24%、Cr2O3 2.5%、Fe2O3 6.5%、MnO2 2%，其中污泥的化学组成重量百分比为：Na2O 1.48%、MgO 2.26%、Al2O3 2.93%、SiO2 9.38%、P2O5 7.60%、SO3 1.39%、K2O 1.78%、CaO 67.31%、MnO 0.15%、Fe2O3 3.84%、NiO 0.62%、ZnO 1.04%、SrO 0.02%、NaCl 0.20%，将各种原料按照上述配方称好倒入球磨罐中，按料:水:球磨子=1:1:2的比例球磨后过100目筛备用;
(3)施釉：采用吹釉的方式，将上一步制得的釉浆施于陶瓷坯体上，施釉厚度为0.4 mm;
(4)烧成：施釉后的坯体在60℃的烘箱内干燥，然后入电炉用氧化焰烧至1200℃、保温60分钟，制得色釉装饰产品。
按照上述方法制得黑色金属光泽釉装饰的陶瓷产品，釉面金属光泽度高，整体呈现黑色，采用光泽度仪和分光测色仪测得的其光泽度与色度值为：光泽度178，色度值L* = 37.65、a* = 1.10、b* = ?3.26。
实施例2 铁系黑色天目釉装饰的陶瓷产品
(1)坯体制作：将瓷土按土:水:球磨子=1:0.8:2的质量比配料，球磨2小时后过200目筛，将泥浆倒入模具中注浆成形，然后将坯体放入烘箱中烘干，并进行修坯;
(2)釉浆制备：原料：污泥30%、钾长石25%、石英15%、高岭土20%、Cr2O3 2%、Fe2O3 7.5%、MnO2 0.5%，其中污泥的化学组成重量百分比为：Na2O 1.53%、MgO 1.86%、Al2O3 2.65%、SiO2 9.74%、P2O5 7.84%、SO3 1.29%、K2O 1.80%、CaO 68.10%、MnO 0.19%、Fe2O3 3.50%、NiO 0.41%、ZnO 0.93%、SrO 0.03%、NaCl 0.13%，将各种原料按照上述配方称好倒入球磨罐中，按料:水:球磨子=1:1:2的比例球磨后过100目筛备用;
(3)施釉：采用浇釉的方式，将上一步制得的釉浆施于陶瓷坯体，施釉厚度为0.9 mm;
(4)烧成：施釉后的坯体在60℃的烘箱内干燥，然后入梭式窑用还原焰烧至1300℃、保温120分钟，制得色釉装饰产品。
按照上述方法制得黑色天目釉装饰的陶瓷产品，釉面光泽，整体呈现黑色，并均匀分布有1.5~2.8cm直径的棕红色圆斑，采用光泽度仪和分光测色仪测得的其光泽度与色度值为：光泽度145，色度值L* = 38.20、a* = 1.65、b* = 6.30。
实施例3 铁系红棕色亚光釉装饰陶瓷产品的方法
(1)坯体制作：将瓷土按土:水:球磨子=1:0.8:2的质量比配料，球磨2小时后过200目筛，将泥浆倒入模具中注浆成形，然后将坯体放入烘箱中烘干，并进行修坯;
(2)釉浆制备：原料：污泥20%、钾长石30%、石英25%、高岭土15%、Fe2O3 10%。其中污泥的化学组成重量百分比为：Na2O 1.48%、MgO 2.27%、Al2O3 3.43%、SiO2 9.74%、P2O5 7.53%、SO3 1.36%、K2O 1.91%、CaO 66.35%、MnO 0.21%、Fe2O3 3.80%、NiO 0.53%、ZnO 1.21%、SrO 0.02%、NaCl 0.16%，将每种原料按照上述配方称好倒入球磨罐中，按料:水:球磨子=1:1:2的比例球磨后过100目筛备用;
(3)施釉：采用喷釉的方式，将上一步制得的釉浆施于陶瓷坯体，施釉厚度为0.5mm;
(4)烧成：施釉后的坯体在60℃的烘箱内干燥，然后入电炉用氧化焰烧至1200℃、保温30分钟，制得色釉装饰产品。
按照上述方法制得红棕色亚光釉装饰的陶瓷产品，釉面光泽度低，光滑平整，整体呈暗红棕色，采用光泽度仪和分光测色仪测得的其光泽度与色度值为：光泽度72，色度值L* = 25.30、a* = 6.15、b* = 4.10。