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    堇青石陶瓷制备工艺


    摘要

    堇青石是一种天然矿物,然而其在大自然中的储量很小。目前,堇青石主要是通过人工合成的方式获得,传统制备堇青石陶瓷方法为固相烧结法,但烧结温度区间较窄(温度区间约30℃)。随着研究的深入,堇青石陶瓷制备的方法由传统的固相烧结法逐步发展出了溶胶—凝胶法、熔融玻璃法、低温燃烧法等制备方法。

      堇青石是一种天然矿物,然而其在大自然中的储量很小。目前,堇青石主要是通过人工合成的方式获得,传统制备堇青石陶瓷方法为固相烧结法,但烧结温度区间较窄(温度区间约30℃)。随着研究的深入,堇青石陶瓷制备的方法由传统的固相烧结法逐步发展出了溶胶—凝胶法、熔融玻璃法、低温燃烧法等制备方法。
      01
      固相烧结法
      固相烧结法是制备堇青石陶瓷最常用的方法,按堇青石化学式配比称取原料,经过混合、造粒、干压成型,将所得素坯进行高温烧结后得到堇青石陶瓷。该法生产成本低、操作简易,但难以获得高纯度的堇青石陶瓷。
      02
      溶胶—凝胶法
      溶胶—凝胶法主要用于堇青石粉体的制备。该法是将原料分散在溶剂中,经过水解—聚合反应后形成溶胶、凝胶,再经过干燥和热处理后制备得到纳米粉体,最后,将所得粉体进行造粒、成型、烧结后获得堇青石陶瓷。
      采用溶胶—凝胶法制备的粉体粒径细小且分布均匀、反应活性高、烧结温度低。但该法工艺复杂、制备周期长、生产效率低且原料价格昂贵,不适于大规模工业化生产。
      03
      熔融玻璃法
      熔融玻璃法先按堇青石化学式配比称取原料;然后,在高温下进行熔融,将熔体进行水淬、球磨得到玻璃粉末;最后,经造粒、成型、烧结制备堇青石陶瓷。采用该法可以获得原料均化效果好、纯度高的堇青石陶瓷,但其能耗巨大导致生产成本过高。
      04
      低温燃烧合成法
      低温燃烧合成法(LCS)是基于“自蔓延高温合成”(SHS)技术演变而来的能够快速制备陶瓷氧化物的新型制备技术。
      目前,已有报道成功使用LCS的方法低温合成堇青石陶瓷。在制备堇青石陶瓷的过程中,以Mg(NO3)2、Al(NO3)3、NH4NO3等硝酸盐为反应氧化剂,以CO(NH2)2、柠檬酸、氨基乙酸等有机物为反应还原剂。反应原料在低于堇青石陶瓷烧结温度时被点燃,发生剧烈的氧化还原反应,生成堇青石粉体,再经成型、烧结制得堇青石陶瓷。
      该法制备堇青石陶瓷粉体具有高效、节能、快速的优点,但反应过程剧烈,同时产生大量有害气体,对环境造成危害。

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