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2018年(第六届)中国氧化锌产业链交易峰会

由上海有色网主办的第六届中国氧化锌产业链交易峰会隆重召开,会上有来自产业链、行业协会、第三方设备等200多名精英们一起探讨氧化锌发展之路!

2018年(第六届)中国氧化锌产业链交易峰会

【氧化锌峰会】超强技术贴:一文读懂氧化锌在陶瓷制品上的应用技术

来源:SMM

SMM11月10日讯:氧化锌是一种重要的陶瓷化工熔剂原料,在陶瓷业中氧化锌被广泛用于砖瓦釉及粗陶的半透明釉和工艺餐具的透明粗釉后熟釉,特别在建筑陶瓷墙地砖釉料与低温瓷釉料用量较多。在由上海有色网主办的2018年(第六届)中国氧化锌产业链交易峰会上,广东三水大鸿制釉有限公司技术主管蔡瑞年先生向在场各位介绍了氧化锌在釉料上的应用以及氧化锌在陶瓷制品上的应用技术。

氧化锌产业科普


氧化锌的外观是白色固体,化学式 ZnO,分子量为81.38,其闪点1436℃,熔点1975℃,沸点 2360℃ ,密度为5.606g·cm³,可溶于酸和强碱,难溶于水。氧化锌是一种常用的化学添加剂,广泛地应用于塑料、硅酸盐制品、合成橡胶、润滑油、油漆涂料、药膏、粘合剂、食品、电池、阻燃剂等产品的制作中。氧化锌的能带隙和激子束缚能较大,透明度高,有优异的常温发旋旋旋光性能,在半导体领域的液晶显示器、薄膜晶体管、发光二极管等产品中均有应用。此外,微颗粒的氧化锌作为一种纳米材料也开始在相关领域发挥作用。

氧化锌的生产工艺:

直接法:(美国法)

以锌精矿为原料,经高温氧化焙烧脱除其中的铅、镉、硫等杂质后,加入煤(做还原剂)并压制成团,再在炉内高温还原,使挥发出的锌蒸气与引入空气中的氧气氧化生成氧化锌。直接法氧化锌的产品质量除与所用工艺和锌精矿的质量有关外,还与煤的质量有关,因挥发出的锌蒸气直接受到煤燃烧产物的影响。直接法工艺生产出的氧化锌含量一般在90%~95%之间。

间接法:(法国法)

将锌渣或锌锭置于耐高温坩埚内加热至600~700℃熔融后,使其在907℃(通常在1000℃左右)的高温下转换成锌蒸气,在导入热空气对其进行氧化,生产的氧化锌经过冷却、旋风分离后,用布袋将细粒子捕集,这样得到氧化锌即间接法氧化锌。间接法间接法氧化锌的产品质量与使用的锌渣和锌锭原料重金属含量直接影响产物的重金属含量。间接法工艺生产出的氧化锌含量为99.5%~99.7%。

湿法:分为酸法和NH3(化学式)法

酸法生产氧化锌是以硫酸锌或氯化锌为原料,经去除杂质,加入碳酸钠溶液,生成碱式碳酸锌沉淀,经过漂洗、过滤和干燥,将制得的干粉焙烧得到的氧化锌。所制得的氧化锌具有较大的比表面积,称其为活性氧化锌。

NH3(化学式)法生产氧化锌是以次氧化锌为原料,加入NH3(化学式)水在一定温度下浸取一小时,加入一定比例的碳铵反应两小时,加入Na2S除杂后加入金属锌粉置换,将置换出的金属及混合盐经过滤全部除掉,最后经过蒸发焙烧得到氧化锌。

 

氧化锌在釉料上的应用


氧化锌在釉中的作用与用途:

氧化锌在釉中有较强的助熔作用,能够降低釉的膨胀系数,提高产品的热稳定性,同时能增加釉面的光泽与白度,提高釉的弹性。在扩大熔融范围的同时能够增加釉色的光彩。不过在含有铬的黑釉或绿釉中不宜使用。

氧化锌在釉料中主要用于以下几个方面:

1. 用作助熔剂:Zn2+最外层的电子数为18,Zn2+极化变形使共价键成分增加,减弱了Si–O键力,故添加氧化锌能够降低釉料高温时的黏度,使得陶磁砖的烧后平整度较佳,氧化锌在熔块釉系统中使用时,一般用量在5%~10%之间,在生料釉中的用量则很少会超过为5%,在抛釉系统相对用量多一点。

2. 用作乳浊剂:由于氧化锌有较高的折射指数2.00~2.03,且因为氧化锌能与Al2O3生成锌尖晶石ZnO· Al2O3晶体。因此在含有Al2O3较高的釉料中加入氧化锌,可提高釉面的乳浊性。在含锌乳浊釉配方中,加Al2O3能够提高釉面的白度和乳浊度。加SiO2则可以提高釉面的光泽。

3. 用作结晶剂:在艺术釉结晶釉中,氧化锌是不可缺少的结晶剂,在熔釉急冷却时,就形成为较大的晶体花纹,非常漂亮。在铅锌结晶釉中、氧化锌的用量高达20~30%。

4. 用以制作陶瓷色料:由于具有较强的助熔作用,氧化锌可以作为陶瓷色料的助熔剂,矿化剂及釉料载体。氧化锌在高温能与R2O3型的氧化物形成尖晶石结构,例如棕色系列由Fe2O3、Cr2O3、ZnO组成,经高温锻烧便形成了ZnFe2O4、ZnCr2O4、FeCr2O4三种尖晶石,经不同配比组合能在含锌釉料中发出较好的黑棕、红棕与黄棕等颜色。另外氧化锌在高温能与氧化钴反应生成ZnO·CoO,进而增强钴蓝发色。

 

含锌釉料在陶瓷制品上的应用


佛山部分陶瓷企业通过长期研究发现,氧化锌还可以在减少陶瓷墙地砖的吸水率方面有特效。业内人士认为,在陶瓷釉料配方中采用细度1000目左右的氧化锌粉末,由于颗粒尺寸的细微化,比表面增加,使吸水率降低。当然目数越高,氧化锌的价格越高。

含锌釉料在建筑陶瓷中的应用:

1. 在低温700–1000℃的三度烧领域,氧化锌与氧化铅因其出色的助熔效果与较宽的烧成范围,是熔块配方中常用的原料,当对铅镉有要求时,锌是铅的较佳替代方案。

2. 在中温1000–1150℃的墙砖领域,熔块还是釉料应用的主体,其中锆白熔块因含锆黏度较大,所以需要较多的氧化锌来助熔与调整平整度,氧化锌的添加量一般在7–12%,相应的透明熔块因高温黏度没锆白熔块高,所以锌的添加量就比较正常,一般在5–10%。市场上也存在不少的低锌熔块份额,不过在降低成本的同时,在应用的烧成范围相对窄化很多,同时低品味的80锌、90锌、95锌等也大量的应用在低价的熔块里。

3. 在高温1150–1250℃的地砖领域,釉料的应用主题主要是生料釉为主,熔块为辅,因此氧化锌的用量相对于墙砖系统以熔块当主要釉料会少很多。不过,近年来地爬壁的概念,使得墙砖市场萎缩很多,而以抛釉砖为主要流行趋势的市场份额大增,所以在地砖领域的氧化锌总用量是在递增。

含锌釉料在日用陶瓷中的应用:

日用陶瓷的产生可以说是因为人们对日常生活的需求而产生的,日常生活中人们接触最多,也是最熟悉的瓷器,如餐具、茶具、咖啡具、酒具、饭具等。日用陶瓷产品涉及人体健康的指标主要是铅、镉等重金属元素的溶出量。

目前高档的日用瓷是骨瓷,一般是经过高温素烧低温釉烧而成。骨瓷的温润剔透感除本身坯体的材料外,主要由骨瓷熔块来呈现价值,其中氧化锌的品味很关键,因为铅锌两者是伴生矿,所以铅元素能否筛选干净,对铅重金属元素的溶出量会有很大的影响。

含锌釉料在卫生陶瓷中的应用:

卫生陶瓷是指卫生和清洁盥洗用的陶瓷用具。卫生陶瓷的生产工艺,一般是在1250~1280℃温度条件下一次烧成。以高岭土、高塑性粘土、石英和钾长石为制坯主要原料,加入水和少量电解质,经磨细调制成规定性能的泥浆;以长石、 石英、石灰石、 白云石、滑石、菱镁石、氧化锌、碳酸Ba(化学式)为基础釉原料;以锆英石、氧化锡作白釉的乳浊剂。

氧化锌在卫生陶瓷中主要还是当作助溶剂来使用,由于对白度的要求,配方中加入了较多的硅酸锆或铝系的增白剂,因此高温黏度大,氧化锌的添加可有效降低高温黏度,对烧成与釉面质感有很大的帮助。

另外,近年来卫生陶瓷以生料釉为主的釉料使用习惯,逐渐有高温熔块的加入。一方面是降低烧成温度来节能降耗,另一方面可使釉面更有温润感。

 


 

 

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