火山岩低膨胀陶瓷坯料及火山岩低膨胀陶瓷的制备方法
技术领域
本发明属于陶瓷材料技术领域，特别涉及一种低膨胀陶瓷坯料及陶瓷的制备方法。
背景技术
火山岩是指来自地球深部炽热的岩浆经火山口喷出到地表冷凝而成的岩石，是一些低粘度、低挥发分的岩浆(如基性岩浆)以熔体形式溢流出火山口，和一些高粘度的酸性岩浆在火山喷发晚期，由于岩浆房中的挥发分大量逃逸以后而侵出地表，形成火山熔岩。喷出岩多具气孔、杏仁和流纹等构造，多呈玻璃质、隐晶质或斑状结构。天然的火山岩产品，具有三十余种对人体健康有益的微量元素。含有大量的硅、钾、钠、铁、镁，以及铜、锌、铬、镍、锰等26种矿物元素，加热后的火山岩会释放出大量雾状的能量离子的同时产生磁效应、温热效应、冷热效应。火山孕育了无数的温泉，而人们洗温泉浴能够治疗很多疾病，如关节炎、风湿痛及各种皮肤病等，洗温泉浴有较好的疗效及保健功能。火山泥浴，由于它含有丰富的矿物质、有机物、微量元素，所以在泥浆里浸泡能达到健身祛病的养生保健的作用。另外火山岩中含有丰富的元素，能够释放出红外线和a射线，这些元素能够使得水中的水分子提高活性，并且可以使水呈弱碱性，使人体更容易吸收，可以中和体内酸性毒素，调节体液的酸碱度平衡，还可以活化细胞。
我国的火山岩矿储量丰富，可以将这些火山岩矿引入到陶瓷烹调炊具中，具有养生保健功能，是难得珍贵的天然养生器皿。目前，有专家在开发火山岩矿在陶瓷产品中的应用，主要研究应用盛水或煮水的陶器，其膨胀系数大部分在α(800～20℃)＝3.5×10-6/℃左右，抗热震性能250℃-20℃水急冷一次不裂，不能用来做高功率电器加热烧水或烹调食品，阻碍了火山岩陶瓷的使用范围，随着人们消费质量的升级，与电器配套的陶瓷炊具需求也随之进一步增大，所以急需开发出一种适用范围更广的火山岩陶瓷产品。高性能的火山岩陶瓷产品要求其必须具有很低的热膨胀系数，这样才能满足对其抗急冷急热冲击性能的要求。但是，现在市场上能够满足明火烧或与电器配套使用的火山岩陶瓷产品寥寥无几。为此，很多企业也提出了不同的解决方案，如提高高铝矿物的加入量，提高其强度，以抵抗炸裂问题。但是其生产出的火山岩陶瓷膨胀系数仍然比较大，其抗热震性能难以满足使用要求。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有方法制备的火山岩陶瓷抗热震性能差的技术问题，提供了一种火山岩低膨胀陶瓷坯料及火山岩低膨胀陶瓷的制备方法。
火山岩低膨胀陶瓷坯料按质量份数由磷锂铝石20～40份，透锂长石4～8份，轻烧镁1～3份，高岭土20～30份，火山岩超微粉21～35份、远红外粉5～15份，黑泥3～7份和氧化铈0.5～1.5份组成。
所述火山岩超微粉的细度为：350-400目。
所述火山岩化学组成按重量份由SiO2 59.9～61.8份、Al2O3 20.2～22.3份、CaO0.3～0.6份、MgO 1.0～1.4份、P2O5 0.1～0.2份、Fe2O3 6.3～7.8份、TiO2 3.1～3.6份、K2O3.1～3.6份、Na2O 0.4～0.6份和MnO 0.1～0.2份组成，且烧失量为5.1～6.8％。
所述远红外粉由13wt％氧化镁、35wt％氧化铝和52wt％氧化硅组成。
所述火山岩低膨胀陶瓷坯料的细度为：150目，筛余为1.5～2.5％。
所述火山岩低膨胀陶瓷坯料的制备方法：
一、称取原料：
按质量份数称取磷锂铝石20～40份，透锂长石4～8份，轻烧镁1～3份，高岭土20～30份，火山岩超微粉25～35份、远红外粉5～15份，黑泥3～7份和氧化铈0.5～1.5份。
二、将步骤一称取的原料经球磨混合后，进行压滤脱水、真空练泥、成型、干燥，即得到坯体泥料，再经滚压或注浆成型、干燥、修坯补水，从室温还原气氛经12～14.5h慢烧至1200～1230℃，即得火山岩低膨胀陶瓷。
本发明克服现有技术的不足，提供一种抗热震性能好、能够适用于明火烧或与电器配套的高性能火山岩陶瓷产品，通过配方体系的设计，并形成低膨胀陶瓷材料，从而很好地满足火山岩陶瓷产品如作为炊具的使用要求，以利于促进火山岩陶瓷产业的技术进步和应用发展。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明高性能火山岩陶瓷产品其膨胀系数低，达到α(800～20℃)＝1.9～2.5×10-6/℃左右，提高了火山岩陶瓷产品的抗热震性能。
(2)本发明坯料在还原气氛烧成过程中，坯体中形成大量的低膨胀锂硅酸盐晶体，晶相充分均匀，坯体孔隙率适中、微孔孔径大小分布均匀，从而进一步提高了火山岩陶瓷产品的抗热震性能。
(3)本发明火山岩陶瓷产品，材料成本低且成型性能好，不仅具有养生保健功能，而且各项性能有了显著的提高，抗折强度为60～70MPa，抗热震性能达到了新标准QB/T2579-2018中规定的350～20℃一次急冷不裂。
(4)本发明高性能火山岩陶瓷产品，不仅打开了水分子簇，把大分子簇变成小分子簇，使人更易吸收，而且改变了饮用水的pH值，使水变成了弱碱性，pH值为7.16～7.52。
(5)本发明引入远红外粉，可以激活了生物大分子的活性。使生物体的分子能够被激发而处于较高振动状态，激活了核酸蛋白质等生物大水分子的活性，从而发挥了生物大分子调节机体代谢、免疫等活动的功能，有利于机能的恢复和平衡，达到防病治病的目的，促进和改善血液循环。
附图说明
图1是实验一中所得火山岩低膨胀陶瓷胎体XRD衍射图谱；
图2是实验一中所得火山岩低膨胀陶瓷胎体的SEM扫描图谱。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式中火山岩低膨胀陶瓷坯料按质量份数由磷锂铝石20～40份，透锂长石4～8份，轻烧镁1～3份，高岭土20～30份，火山岩超微粉21～35份、远红外粉5～15份，黑泥3～7份和氧化铈0.5～1.5份组成。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是所述火山岩化学组成按重量份由SiO2 59.9～61.8份、Al2O3 20.2～22.3份、CaO 0.3～0.6份、MgO 1.0～1.4份、P2O50.1～0.2份、Fe2O3 6.3～7.8份、TiO2 3.1～3.6份、K2O 3.1～3.6份、Na2O 0.4～0.6份和MnO0.1～0.2份组成，且烧失量为5.1～6.8％。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是所述远红外粉由13wt％氧化镁、35wt％氧化铝和52wt％氧化硅组成。其他与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式四至三之一不同的是所述火山岩低膨胀陶瓷坯料的细度为：150目，筛余为1.5～2.5％。其他与具体实施方式四至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式中火山岩低膨胀陶瓷的制备方法如下：
一、称取原料：
按质量份数称取磷锂铝石20～40份，透锂长石4～8份，轻烧镁1～3份，高岭土20～30份，火山岩超微粉21～35份、远红外粉5～15份，黑泥3～7份和氧化铈0.5～1.5份。
二、将步骤一称取的原料经球磨混合至球磨细度为180目筛余0.5％，进行压滤脱水、真空练泥、成型、干燥，即得到坯体泥料，再经滚压或注浆成型、干燥、修坯补水，从室温还原气氛经12～14.5h慢烧至1200～1230℃，即得火山岩低膨胀陶瓷。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式五不同的是步骤二中从室温还原气氛经14.5h慢烧至1200℃。其他与具体实施方式五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式五或六不同的是步骤二中从室温还原气氛经12h慢烧至1230℃。其他与具体实施方式五或六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式五至七之一不同的是步骤二中从室温还原气氛经13.5h慢烧至1220℃。其他与具体实施方式五至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式五至八之一不同的是步骤二中从室温还原气氛经12.5h慢烧至1230℃。其他与具体实施方式五至八之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式五至九之一不同的是步骤二中从室温还原气氛经13h慢烧至1220℃。其他与具体实施方式五至九之一相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式五至十之一不同的是步骤二中从室温还原气氛经14h慢烧至1210℃。其他与具体实施方式五至十之一相同。
采用下述实验验证本发明效果：
实验一：
火山岩低膨胀陶瓷的制备方法如下：
一、称取原料：
按质量份数称取磷锂铝石24份，透锂长石6份，轻烧镁1份，高岭土30份，火山岩超微粉30份、远红外粉5.5份，黑泥3份和氧化铈0.5份。
二、将步骤一称取的原料经球磨混合至球磨细度为200目筛余0.8％，进行压滤脱水、真空练泥、成型、干燥，即得到坯体泥料，再经滚压或注浆成型、干燥、修坯补水，从室温还原气氛经12h慢烧至1200℃，即得火山岩低膨胀陶瓷。
本实验中火山岩低膨胀陶瓷的膨胀系数为1.91×10-6/℃
实验二：
火山岩低膨胀陶瓷的制备方法如下：
一、称取原料：
按质量份数称取磷锂铝石21份，透锂长石8份，轻烧镁2份，高岭土25份，火山岩超微粉32份、远红外粉10份，黑泥5份和氧化铈1份。
二、将步骤一称取的原料经球磨混合至球磨细度为250目筛余1.0％，进行压滤脱水、真空练泥、成型、干燥，即得到坯体泥料，再经滚压或注浆成型、干燥、修坯补水，从室温还原气氛经12h慢烧至1230℃，即得火山岩低膨胀陶瓷。
本实验中火山岩低膨胀陶瓷的膨胀系数为2.29×10-6/℃
实验三：
火山岩低膨胀陶瓷的制备方法如下：
一、称取原料：
按质量份数称取磷锂铝石27份，透锂长石5份，轻烧镁2.5份，高岭土22份，火山岩超微粉35份、远红外粉12份，黑泥5份和氧化铈1.5份。
二、将步骤一称取的原料经球磨混合至球磨细度为200目筛余0.8％，进行压滤脱水、真空练泥、成型、干燥，即得到坯体泥料，再经滚压或注浆成型、干燥、修坯补水，从室温还原气氛经13.5h慢烧至1220℃，即得火山岩低膨胀陶瓷。
本实验中火山岩低膨胀陶瓷的膨胀系数为2.42×10-6/℃
实验四：
火山岩低膨胀陶瓷的制备方法如下：
一、称取原料：
按质量份数称取磷锂铝石30份，透锂长石8份，轻烧镁3份，高岭土20份，火山岩超微粉22～35份、远红外粉9份，黑泥7份和氧化铈1份。
二、将步骤一称取的原料经球磨混合至球磨细度为250目筛余1.0％，进行压滤脱水、真空练泥、成型、干燥，即得到坯体泥料，再经滚压或注浆成型、干燥、修坯补水，从室温还原气氛经12.5h慢烧至1230℃，即得火山岩低膨胀陶瓷。
本实验中火山岩低膨胀陶瓷的膨胀系数为2.08×10-6/℃
实验五：
火山岩低膨胀陶瓷的制备方法如下：
一、称取原料：
按质量份数称取磷锂铝石40份，透锂长石4份，轻烧镁2份，高岭土22份，火山岩超微粉21份、远红外粉5份，黑泥5份和氧化铈0.5～1.5份。
二、将步骤一称取的原料经球磨混合至球磨细度为180目筛余0.5％，进行压滤脱水、真空练泥、成型、干燥，即得到坯体泥料，再经滚压或注浆成型、干燥、修坯补水，从室温还原气氛经13h慢烧至1220℃，即得火山岩低膨胀陶瓷。
本实验中火山岩低膨胀陶瓷的膨胀系数为1.9×10-6/℃
实验六：
火山岩低膨胀陶瓷的制备方法如下：
一、称取原料：
按质量份数称取磷锂铝石35份，透锂长石5份，轻烧镁2份，高岭土20份，火山岩超微粉25～35份、远红外粉5份，黑泥7份和氧化铈1份。
二、将步骤一称取的原料经球磨混合至球磨细度为200目筛余0.8％，进行压滤脱水、真空练泥、成型、干燥，即得到坯体泥料，再经滚压或注浆成型、干燥、修坯补水，从室温还原气氛经14h慢烧至1210℃，即得火山岩低膨胀陶瓷。
本实验中火山岩低膨胀陶瓷的膨胀系数为2.12×10-6/℃
将实验一至实验六制备的火山岩低膨胀陶瓷性能进行测试，测试结果如表1：
表1 火山岩低膨胀陶瓷的性能指标
注：1、抗折强度检测采用万能材料试验机。
2、抗热震性能检测采用国家标准QB/T2579-2018，即将火山岩陶瓷产品放在煤气炉上加热至底部温度为350℃时，瞬间将体积为产品容积1/10、20℃的冷水倒入产品中，急冷一次不裂为合格。
3、pH值测试采用pH值测试笔。
