[发明专利]釉料组合物

说明书

本发明涉及用于釉料组合物的含硼组合物、它们的制备和含有它 们的釉料组合物，所述釉料组合物典型地施用于陶瓷、特别是瓷砖。

陶瓷釉料技术已存在数千年。现今上釉的物品包括陶瓷餐具、陶 瓷卫生洁具、重粘土制品例如瓦和砖、陶瓷墙面砖和地面砖。通常， 釉料在水性介质中包含一种或多种作为主要组分的和其它原料例如粘 土一起的玻璃料。釉料中熔块(frit)的使用受墙面砖和地面砖主导， 其大概占目前全球生产的所有陶瓷熔块的95％以上。

用于餐具、重质粘土和墙面砖/地面砖的釉料典型地包含熔块。然 而用于卫生洁具的釉料不包含熔块并且通常由仅例如粘土和其它矿物 的原料以及精细化学品构成，其均不溶于水。

硼长期被认作为是釉料组合物的重要组分。对于常规技术，仅可 能通过包含在熔块中使硼不溶解而将其引入到釉料中。作为氧化硼的 硼在作为熔块加入时在陶瓷釉料中具有许多有益作用。例如，其是一 种不提高热膨胀并且改善化学耐久性的熔剂。氧化硼还是用于消除釉 料中对有害的氧化铅的需要的有价值的釉料组分。

釉料中氧化硼的使用浓度取决于釉料的应用。通常，釉料的烧制 温度越高，所需的氧化硼含量越低。在瓷砖中，氧化硼仍是几乎所有 类型砖中的必需组分，无论这些砖是墙面的、地面的、多孔的或玻璃 化的。瓷质砖是个例外，因为高烧制温度排除了熔块中对硼的需要并 且对于该应用可商购到无硼熔块。

通常通过将适当组成比例的干混合原料配料螺旋给料到熔炉中来 持续不断地制备熔块，在熔炉中通过对所述混合物进行加热使其熔化， 接着在水中快速冷却以获得玻璃。将该玻璃干燥并研磨成细颗粒以形 成玻璃熔块。

熔炉包含支撑在支撑物上的耐火箱，典型地具有在一端的单气体 燃烧器和在另一端的原料进料装置。排气装置(exhaust)通常在原料 进料装置的相对的一端。熔炉的尺寸与玻璃熔炉相比是小的，典型的 面积为10-12m²。单燃烧器的替代方式是具有几个沿熔炉侧部的小燃烧 器。耐火衬里是熔融氧化锆/氧化铝并且必须每隔几年进行更换。

燃烧系统通常通过空气/煤气或氧气/煤气来燃烧。对于空气/煤 气，热效率较低，因此能量消耗较高。对于氧气/煤气燃烧由氧的费用 造成的能量费用未必较高。

能量消耗取决于熔炉类型(燃烧系统和热回收系统，如果存在热 回收系统)和熔块类型。典型的值为，对于空气/煤气为每吨熔块290 Nm³煤气和对于氧气/煤气燃烧为每吨熔块190Nm³煤气。这等效于每吨 熔块3.2和2.1MWh。

熔炉排放出粉尘和挥发性物质。均被收集在于约200℃工作的袋 式过滤器中。挥发物在冷却时冷凝并且可与粉尘一起被收集。粉尘排 放物是燃烧气体中携带的配料材料，并且可具有一系列组成。挥发性 物质主要是硼酸盐，其在高于1200℃具有挥发性，特别是在湿气氛中。 将来自过滤器的材料循环到熔炉中。通常每个熔炉具有一个过滤器。 一些工厂为整个工厂安装一个，但这使粉尘的再循环困难很多。袋式 过滤器的替代物是静电集尘器，但这些不普及。

将熔块的原料配料干混合并通过气流输送机转移到在熔炉之前的 料斗中。从那里将其螺旋给料到熔炉中。混合物堆在熔炉的一端。通 过控制给料速率来使混合物堆保持恒定。其它控制参数是熔炉中的温 度和压力。熔化温度通常为1450-1500℃。在混合物熔化时，其在熔 炉的底部上形成2-10cm厚的薄层，并且向熔炉下方流动，其在这里于 密坎(weir)上或通过炉底的孔排出。通常在该位置有一小燃烧器来 保持熔体具有低粘度。

将熔体在水槽中淬火以制备玻璃。通过振动带将该玻璃从槽中提 取出，干燥，研磨并作为玻璃料输送到合适的贮存设备中。

取决于所需终端用途，熔块具有许多不同组成，虽然大多数陶瓷 熔块生产商具有非常类似的产品范围。取决用于制造砖瓦体的材料和 砖是否是墙面砖或地面砖，将砖瓦分为五个类别。在该五个类别的每 一个中，存在不同类型的熔块，可利用这些熔块来提供例如光亮透明、 光亮白色和无光泽的表面。因此，典型的熔块制造商具有广泛的产品 范围，大概约50种。这些中，大概10种熔块占其产出的80％(指定 其为墙面砖上釉)，并且包含具有类似组成的熔料。余者占用于所有 其它应用的另外20％的量。这些要求对配方进行许多修改。