阅读说明：本技术 一种由锂辉石矿渣代替高岭土制备陶瓷的方法 (Method for preparing ceramic by replacing kaolin with spodumene slag ) 是由 李良彬 郁兴国 王彬 陈超 彭琴 付晓春 高贵彦 周峰 朱志全 符龙 刘小康 于 2020-04-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种由锂辉石矿渣代替高岭土制备陶瓷的方法,制备陶瓷的配方包含陶瓷胚料和陶瓷釉料；所述的陶瓷胚料包含如下质量百分比原料：锂辉石矿渣50-75wt%、石英砂10-20wt%、钾长石1-10wt%、钠长石1-10wt%；陶瓷釉料包含如下质量百分比原料：锂辉石矿渣40-60wt%、石英砂15-40wt%、长石15-20wt%、瓷石1-10wt%；将原料按相应比例添加后混合均匀,陶瓷胚料1100-1250℃,烧制时间在12h以上,陶瓷釉料1200-1300℃,烧制时间为15-48h。本发明将锂辉石矿渣代替高岭土等矿石制备陶瓷材料,锂辉石的利用率高。(The invention discloses a method for preparing ceramic by spodumene slag instead of kaolin, wherein the formula for preparing the ceramic comprises a ceramic blank and a ceramic glaze; the ceramic blank comprises the following raw materials in percentage by mass: 50-75wt% of spodumene slag, 10-20wt% of quartz sand, 1-10wt% of potash feldspar and 1-10wt% of albite; the ceramic glaze comprises the following raw materials in percentage by mass: 40-60wt% of spodumene slag, 15-40wt% of quartz sand, 15-20wt% of feldspar and 1-10wt% of porcelain stone; the raw materials are added according to the corresponding proportion and then uniformly mixed, the ceramic blank material is 1100-. The invention replaces the ores such as kaolin and the like with spodumene slag to prepare the ceramic material, and the utilization rate of spodumene is high.)

一种由锂辉石矿渣代替高岭土制备陶瓷的方法

技术领域

本发明涉及陶瓷制备和固废资源应用领域，具体涉及一种由锂辉石矿渣代替高岭土制备陶瓷的方法。

背景技术

锂辉石是最重要的锂矿物资源之一，随着锂电行业的发展，锂资源在当今社会的应用越来越广泛。目前提取锂的手法分为锂矿石和盐湖卤水。由于我国的盐湖卤水分布地点相对偏远，而锂矿石资源分布广泛，所以矿石提锂成为了我国选锂的主要方法。

锂辉石（Li₂O·Al₂O₃ ·4SiO₂）的理论含量含Li₂O 8.1%、Al₂O₃ 27.54%、SiO₂64.5%，还含有少量的MgO、MnO、Fe₃O₄等杂质。锂辉石属单斜晶系晶体，晶体为柱状；将晶体加热至1050℃左右不可逆转变为高温型β-锂辉石。将高温煅烧后的锂辉石用浓硫酸酸化，然后浸出液提锂，提取过的锂矿石便成为了废料，如何对锂辉石矿渣进行处理成为了当前需要解决的问题。锂辉石矿渣也称为硅钙渣，其中主要含有硅钙两种元素，其化学成分主要有CaO、SiO₂、Al₂O₃和MgO等。为改善生活环境，实现资源循环利用，需要合理利用锂辉石矿渣，使其变废为宝。

常用的烧结陶瓷原料为高岭土。高岭土是一种有限的矿物资源，长期开采破坏环境，且高岭土的分别较为集中，限制了其应用范围。高岭土的主要成分为2SiO₂·Al₂O₃·2H₂O，其理论化学组成为46.54%的SiO₂，39.5%的Al₂O₃，13.96%的H₂O，其成分主要为SiO₂、Al₂O₃等，与锂辉石矿渣接近，为锂辉石渣代替高岭土等矿石制备陶瓷材料提供了可能。锂辉石矿渣作为陶瓷添加剂同其他花岗岩矿石相比，具有以下优点：1.锂辉石矿渣是不饱和硅铝酸盐矿物，具有耐火性，同时可以和其他硅酸盐矿物混合使用，可夺硅形成低温的长石瓷；2.锂辉石矿渣高温转变具有不可逆和低膨胀特点，可以防止胚体和釉料的高温收缩，适合低温快速烧成；3.锂辉石能吸纳硅，使陶瓷更透光。

锂辉石渣用于制备陶瓷材料的最大问题在于其碱性太强，由于提锂过程中需要加过量的纯碱对酸化的锂辉石进行中和，所以锂辉石矿渣一般具有较强的碱性。而制备陶瓷对锂辉石矿渣的要求为碱含量0.5%以下，因此在使用过程在需要进行脱碱处理。同时由于锂辉石渣中含有Fe₂O₃等杂质，也会影响到陶瓷的白度及表面光洁性等性能。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种由锂辉石矿渣代替高岭土制备陶瓷的方法，可以有效的将锂辉石矿渣代替高岭土等矿石制备陶瓷材料，锂辉石矿渣的添加量在40%以上；同时将矿渣进行筛分分别用于制备胚体和釉料，提高了锂辉石的利用率，有效的解决了锂辉石渣的堆积问题，实现了资源的循环利用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：制备陶瓷的配方包含陶瓷胚料和陶瓷釉料；所述的陶瓷胚料包含如下质量百分比原料：锂辉石矿渣50-75wt%、石英砂10-20wt%、钾长石1-10wt%、钠长石1-10wt%；陶瓷釉料包含如下质量百分比原料：锂辉石矿渣40-60wt%、石英砂15-40wt%、长石15-20wt%、瓷石1-10wt%。

进一步地，陶瓷胚料中还包含黏土、滑石、粉煤灰、硅灰石、石英砂中的一种或几种组合原料，总添加量不超过20%；

进一步地，陶瓷釉料中还包含黏土、蜡石、滑石、氧化锌、碳酸钡中的一种或几种组合原料，总添加量不超过30%。

本发明所述的由锂辉石矿渣代替高岭土制备陶瓷的方法包含如下步骤：

A、原料处理工艺：

S1、将锂辉石矿渣加入浓度为7-9%的稀硫酸酸化；

S2、将酸化后的锂辉石矿渣经过压滤进行固液分离；

S3、将锂辉石矿渣放置常温下干燥；

S4、将锂辉石矿渣用筛分机进行筛分；

S5、混合好的料用球磨机粉碎，得细粉料；

S6、采用电磁除铁器对细粉料进行除铁处理，来增加陶瓷的白度；

B、陶瓷制备工艺：

S7、将处理好的细粉料与其他原料按比例配置成泥浆；

S8、得到制备陶瓷胚料的成品浆和制备釉料的成品釉；

S9、将浆料和釉料分别成型；

S10、采用热空气干燥，将湿胚中的水分蒸发，减少在烧成时由于水分大量汽化而带来的能量损失；

S11、放入窑中烧制；

S12、得到所需陶瓷胚体和釉料产品。

进一步地，步骤S4中，筛分机的筛分尺寸为300目和100目，得到三部分大小颗粒，包含小于300目的小颗粒、100-300目的大颗粒和大于100目的超大颗粒；小于300目的小颗粒用于制备陶瓷釉料，100-300目的大颗粒用于制备陶瓷胚体，大于100目的超大颗粒组分经粉碎后回收再利用；

进一步地，步骤S5中，细粉料的颗粒细度为成品浆的颗粒细度的十倍以上；

进一步地，步骤S11中，烧制采用二次烧成工艺，先进行低温素烧再进行釉料的烧制；低温素烧的温度在1100-1250℃，烧制时间在12h以上；釉料的烧制温度在1200-1300℃，烧制时间为15-48h。

本发明所述的一种由锂辉石矿渣代替高岭土制备陶瓷的方法，不仅可以大量消耗锂辉石矿渣，锂辉石矿渣质量占比40%以上，制备得到的陶瓷性能也较优异，白度高于70%，强度硬度都较高；同时，由于锂辉石矿渣中含有约0.3%的锂，使得到的陶瓷热膨胀性低，透光性能好。

本发明所述的一种由锂辉石矿渣代替高岭土制备陶瓷的方法，与现有技术相比，具有以下优点：

1、使用锂辉石矿渣作用制备陶瓷材料，可以使锂辉石矿渣变废为宝，既解决了矿渣污染环境问题，又减少了高岭土的开采，实现了资源的循环利用，节能环保；

2、锂辉石矿渣含有大量的硅酸钙，硅酸钙可以降低坯体和釉料的烧成温度；采用锂辉石矿渣制备陶瓷添加剂可以降低陶瓷生产能耗，节约能源，降低陶瓷的生产成本；同时锂辉石矿渣还具有提高陶瓷机械强度、抗热振性以及良好的化学稳定性等优点，可用于制备一些特种陶瓷，如抗热振陶瓷、低膨胀耐热陶瓷等；

3、采用硫酸酸浸的方法除碱，除碱效果好，成本低廉，对锂辉石用作其他用途也具有一定的参考价值；

4、采用电磁除铁器进行固体除铁，可以解决Fe2O3造成陶瓷白度低，颜色美观等问题，锂辉石能吸纳硅，使陶瓷的透光性更好；

5、对锂辉石矿渣进行筛分后再使用，大小颗粒分别用作釉料和胚体，提高了锂辉石矿渣的应用范围，增加了锂辉石矿渣作为陶瓷原料的经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明锂辉石矿渣制备陶瓷添加剂的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作进一步的说明。

实施例1：陶瓷胚料包含如下质量百分比原料：处理后的大颗粒锂辉石矿渣粉55%、、长石25%、石英砂15%、滑石5%；陶瓷釉料包含如下质量百分比原料：处理后的小颗粒锂辉石矿渣粉40%、龙泉瓷石粉8%、氧化锌10%、石英25%、滑石粉12%、碳酸钡5%；将原料按相应比例添加后混合均匀，陶瓷胚料1150℃烧制15h，陶瓷釉料1250℃下焙烧24h，制得一种高热振性陶瓷。

实施例2：陶瓷胚料、陶瓷釉料均包含如下质量百分比原料：处理后的大颗粒锂辉石矿渣65%、长石20%、石英砂10%、石英锆10%；将原料按相应比例添加后混合均匀，成型后1150℃烧制20h，制得一种低膨胀陶瓷。

实施例3：陶瓷胚料包含如下质量百分比原料：砂石15%、处理后的大颗粒锂辉石矿渣50%、石英砂10%、镁质黏土10%、铝质黏土5%、滑石粉5%、熟料5%；陶瓷釉料包含如下质量百分比原料：处理后的锂辉石小颗粒40%、本胚泥20%、熟料10%、黄土15%、铁红15%；将原料按相应比例添加后混合均匀，陶瓷胚料1200℃烧制18h，陶瓷釉料1300℃下焙烧24h，制得耐热砂锅陶瓷。

实施例4：陶瓷胚料包含如下质量百分比原料：处理后的大颗粒锂辉石矿渣45%、钾长石15%、钠长石10%、石英砂10%、黏土10%、滑石10%；陶瓷釉料包含如下质量百分比原料：处理后的小颗粒锂辉石矿渣55%、石英砂25%、氧化锌15%、滑石5%；将原料按相应比例添加后混合均匀，陶瓷胚料1150℃烧制12h，陶瓷釉料1300℃下焙烧20h。

实施案例1-4所制备的日用陶瓷性能参数测量结果如下表所示：

样品名称	热稳定性（20～600℃水中）	吸水率/%	抗折强度/Mpa	白度/%	收缩率/%
						实施案例1	一次不裂	0.8	79.3	71	13.5
实施案例2	一次不裂	1	65.8	82	11.3
						实施案例3	一次不裂	0.9	77.2	74	12.4
实施案例4	一次不裂	1.2	75.2	75	12.6

从检测数据可以看出，矿渣制备的陶瓷热稳定性好，能达到在20～600℃水中一次不裂；热膨胀性低，陶瓷收缩率在12%左右；同时吸水率、塑性强度和白度等性能也满足日用陶瓷要求。

以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。