稀土尾礦在無光釉中的應用研究

馬嵐，李小龍

(江西陶瓷工藝美術職業技術學院，景德鎮，333001)

1 前言

我國作為稀土資源大國，因為對稀土資源的隨意消耗和浪費，稀土尾礦堆積數量不斷增加，大量的稀土尾礦未經利用就排放到山區，對周圍環境造成了嚴重的污染。因此，這引起了人們的高度關注，稀土尾礦的綜合回收利用已經成為研究者們的重點關注問題[1]。在20世紀90年代的時候，袁定華[2]就開始使用稀土尾礦作為原料使用在陶瓷坯釉中，首次以稀土尾礦作為主要原料燒制出了熱穩定性好，色澤新穎古雅的高稀土尾礦青瓷，為以后的研究者們利用稀土尾礦制作新型陶瓷提供了想法。江民濤[3]也是以稀土尾礦為主要原料，制備出了成瓷較好、吸水率低的紫砂紅地磚，其性能比國家要求的標準性能指標都要好。查越[4]以贛南稀土尾礦為主要原料，通過改善工藝等方法制備出了性能良好的拋光磚。謝俊[5]等采用燒結法制備稀土尾礦微晶玻璃板材，以20wt%稀土尾礦為原料，制備出晶體生長比較完整、外表美觀、性能優良的微晶玻璃。本實驗以稀土尾礦、鉀長石、石灰石、石英、高嶺土等為主要原料來制備低成本的陶瓷無光釉。

2 實驗

2.1 實驗原料

此次實驗所用到的原料及其化學成分如表1、表2。

表1 稀土尾礦化學組成（wt%）

表1 稀土尾礦化學組成（wt%）(續）

表1 稀土尾礦化學組成（wt%）(續）

表2 原料的化學組成（wt%）

2.2 實驗儀器

表3 主要儀器設備

2.3 實驗過程

實驗將釉用原料按照料：球：水=1:2:0.7放入快速球磨機球磨10min，出磨后經過篩、除鐵，將釉漿比重調至1.6～1.7g/cm3，對產品進行施釉，釉層厚度1～2mm，干燥后放入高溫電爐內以室溫～300℃，100min；300～1000℃，100min；1000～1300℃，60min；保溫20min升溫制度燒制樣品。

3 結果分析與討論

3.1 稀土尾礦在鈣無光釉中的應用

實驗以表4為鈣無光釉基礎配方，通過外加與替換的方式探究稀土尾礦在鈣無光釉中的應用。

表4 鈣無光釉配方（wt%）

3.1.1 稀土尾礦外加對鈣無光釉釉面的影響

實驗以表4為鈣無光釉基礎配方，外加稀土尾礦釉面效果如表5和圖1所示：

表5 稀土尾礦外加對釉面效果的影響

表5中顯示的是不同含量的稀土尾礦對鈣質無光釉的影響，從表中數據結合圖1（b）可以看出，隨著外加稀土尾礦的含量越來越多，釉面白度和光澤度整體都是呈現下降的趨勢。但當稀土尾礦加入量為10wt%時，釉面白度最高為80.9%。由圖1（a）釉面效果來看，隨著稀土尾礦加入量的增多，釉面越來越粗糙，也越來越來不平整，當稀土尾礦加入量為10wt%時即C-2配方，釉面對比其他樣品更加細膩和平滑。因為稀土尾礦中含有47.54%的CaO，CaO不僅起助熔作用，可降低釉熔體的高溫黏度，還可提高釉面的光澤度，但在SiO2過多或過少的釉中，CaO含量過多，易引起釉面粗糙，析晶。因此，稀土尾礦加入量為10wt%時，釉面效果最好。

圖1 稀土尾礦外加對釉面的影響（a釉面效果圖；b白度和光澤度曲線圖）

3.1.2 稀土尾礦替換石灰石對鈣無光釉釉面的影響

實驗以表4所示為鈣無光釉基礎配方，用稀土尾礦替換石灰石釉面效果如表6和圖2所示：

圖2 稀土尾礦含量對釉面的影響（a釉面效果圖；b白度和光澤度曲線圖）

表6 稀土尾礦含量替換對釉面白度與光澤度的影響

表6中顯示的是稀土尾礦替換石灰石對鈣質無光釉的影響，從表中數據結合圖2（b）可以看出，隨著稀土尾礦替換石灰石的含量從5wt%到10wt%，釉面白度提高，光澤度降低；當替換含量從10wt%到15wt%時，白度降低，光澤度略有提高。因此當稀土尾礦替換量為10wt%時，釉面白度最高，光澤度也較低。且結合圖2（a）釉面效果來看，隨著稀土尾礦替換含量的增加，釉面越來越粗糙，D-3釉面甚至開裂。故當稀土尾礦替換量為5wt%時，釉面效果稍好一些。在稀土尾礦替換石灰石實驗中的釉面效果并沒有稀土尾礦外加實驗的效果好，可能是稀土尾礦含有的其他成分的影響。

3.2 稀土尾礦在鎂無光釉中的應用

實驗以表7所示為鎂無光釉基礎配方，通過外加與替換的方式探究稀土尾礦在鎂無光釉中的應用。

表7 鎂無光釉配方（wt%）

3.2.1 稀土尾礦外加對鎂無光釉釉面的影響

根據表8和圖3（b）中數據可知，隨著稀土尾礦的含量的增加，釉面白度整體呈下降趨勢，光澤度整體呈現上升趨勢。但當稀土尾礦加入量為10wt%時，白度最高，光澤度最低。結合圖3（a）釉面效果來看，F-1到F-5之間的配方白度和光澤度都較好，主要是釉面逐漸粗糙。F-1到F-3之間的配方的釉面都較光滑，因此，稀土尾礦外加最大可達15wt%。因為稀土尾礦中含有47.54%的CaO，CaO不僅起助熔作用，可降低釉熔體的高溫黏度，還可提高釉面的光澤度。隨著稀土尾礦的含量的增加，釉面析晶越來越少的現象，有可能是燒滑石含量中鎂的含量減少，致使析晶減少。

表8 不同稀土尾礦含量對釉面白度與光澤度的影響

圖3 稀土尾礦含量對釉面影響（a釉面效果圖；b白度和光澤度曲線圖）

3.2.2 稀土尾礦替換方解石對鎂無光釉釉面的影響

表9為稀土尾礦替換方解石實驗數據，由表中數據和圖4（b）可知，隨著稀土尾礦替換含量的增多，釉面白度越來越高，光澤度越來越低。但是，結合圖4（a）釉面效果來看，隨著稀土尾礦含量的增加，釉面卻越來越粗糙，越來越不平整。可能的原因有，雖然稀土尾礦和方解石兩者含有的CaO含量差不多，但稀土尾礦含有16.54wt%的La2O3是方解石所沒有的，因此，影響到了釉面的效果。最后稀土尾礦替換方解石含量5wt%時，釉面效果稍好一點。

表9 稀土尾礦含量替換對釉面白度與光澤度的影響

圖4 稀土尾礦含量對釉面影響（a釉面效果圖；b白度和光澤度曲線圖）

4 結論

（1）在鈣無光釉配方中隨著稀土尾礦的增加釉面出現大量的氣泡并且粗糙不平整，當加入量在10wt%時不影響釉面無光的效果；

（2）在鎂無光釉配方中隨著稀土尾礦的加入釉面從無光變成有光澤，在加入量15wt%時不影響釉面無光效果；

（3）以配方組成為36.6wt%鉀長石、15.5wt%石英、11wt%方解石、28.6wt%滑石、8.3wt%高嶺土外加15wt%稀土尾礦球磨10min，釉層厚度1～2mm，燒成溫度為1300℃，保溫20min的條件下可制備出白度68.5%、光澤度18.0%釉面細膩的鎂質無光釉。