一种抗菌陶瓷生料釉及其制备方法
技术领域
本发明属于陶瓷材料技术领域，具体涉及一种抗菌陶瓷生料釉及其制备方法。
背景技术
陶瓷产品中普遍使用生料釉，在陶瓷烧成过程中形成均匀透明或乳浊的玻璃层，使陶瓷产品表面美观容易清洗，但目前常用的生料釉无法实现抗菌的功能，必须再加入抗菌剂，但这样一方面会导致成本增加，另一方面若加入量过多，则会造成陶瓷釉面出现缺陷，若加入量少，则达不到期望的抗菌效果。因此，急需一种能够使陶瓷具有抗菌、易洁等功能的生料釉。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种抗菌陶瓷生料釉；目的之二在于提供一种抗菌陶瓷生料釉的制备方法。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
1、一种抗菌陶瓷生料釉，按质量百分比计，所述生料釉包括如下组分：功能材料II：40-60％，白云石：15-20％，石英：15-20％，高岭土：20-25％，锆英石：6-10％，氧化锌：4-6％；
所述功能材料II按如下方法制备：
将花岗岩粗破碎后置于自碰撞式分离机中进行碰撞分离，收集由所述自碰撞式分离机排出的5mm以细的物料，将所述5mm以细的物料置于出料口配备有水力分级机的湿式球磨机中，通过所述水力分级机获得50目以细的物料，将所述50目以细的物料置于磁选系统进行磁选，去除磁性物质，磁性物质Fe+Ti的质量分数小于等于0.1％的物料，定义为功能材料II；所述花岗岩为花岗斑岩，所在矿床地处阴山北麓东端，内蒙古中部南缘。
优选的，所述自碰撞式分离机的滚筒内壁的圆周方向上粘贴有标准刚玉砖，标准刚玉砖中均匀嵌设有凸形刚玉砖，凸形刚玉砖的凸起高度为50-100mm，所述出料口上安装有与出料口相匹配的高锰耐磨排料篦子板，排料篦子板出料孔孔径为5mm。
优选的，所述自碰撞式分离机滚筒长为4500mm，滚筒直径为2400mm，入料口直径为400mm；设置所述自碰撞式分离机的转速为28-32r/min。
优选的，所述湿式球磨机中5mm以细的物料与水的质量比为50-65:35-50，所述湿式球磨机中电机装机容量为500kw，实际正常工作运行耗电300-350kw/h，转速为19-20r/min。
优选的，调节所述水力分级机中水和物料的混合流量为75-100m3/h。
优选的，所述磁选分三个阶段完成，首先在磁场强度为5500-8500高斯的平板磁选机中进行磁选，然后在磁场强度为8500-11000高斯的平板磁选机中进行磁选，最后在磁场强度为13000-15000高斯的立环脉动高梯度磁选机下进行磁选。
优选的，所述功能材料II中：
常规元素所在氧化物：Al2O3：13-14％，SiO2：75-77，Fe2O3：0.06-0.08％，CaO：0.5-0.7％，MgO：0.05-0.07％，K2O：5-5.5％，Na2O：3.5-3.7％，TiO2：0.01-0.02％；烧矢量：0.38-0.4％；
十五种稀土元素所在氧化物：La2O3：15-18mg/kg，CeO2：35-40mg/kg，Pr8O11：3.0-3.5mg/kg，Nd2O3：10-12mg/kg，Sm2O3：1.5-2.0mg/kg，Eu2O3：0.5-1.0mg/kg，Gd2O3：1.5-2.0mg/kg，Tb4O7：0.2-1.0mg/kg，Dy2O3：1.2-1.5mg/kg，Ho2O3：0.2-0.4mg/kg，Er2O3：0.5-0.8mg/kg，Tm2O3：0.09-0.12mg/kg，Yb2O3：0.5-0.9mg/kg，Lu2O3：0.1-0.5mg/kg，Y2O3：7-9mg/kg。
优选的，所述花岗岩中：
常规元素所在氧化物：Al2O3：13-15％，SiO2：72-77％，Fe2O3：1.7-2.2％，CaO：0.9-1.5％，MgO：0.15-0.4％，K2O：5.0-6.0％，Na2O：3.2-4.0％，TiO2：0.12-0.2％，烧矢量：0.4-0.8％；
大量元素：N：1000-1200mg/kg，P：170-200mg/kg，K：40000-50000mg/kg；
中量元素：Ca：5500-6000mg/kg，Mg：800-900mg/kg，S：70-80mg/kg；
微量元素：Cu：2-5mg/kg，Fe：13000-15000mg/kg，Mn：180-250mg/kg，Zn：40-80mg/kg，B：6-8mg/kg，Se：3.0-7.0mg/kg，Mo：3.5-6.5mg/kg；
十五种稀土元素所在氧化物：La2O3：60-70mg/kg，CeO2：130-150mg/kg，Pr8O11：15-20mg/kg，Nd2O3：65-80mg/kg，Sm2O3：12-20mg/kg，Eu2O3：0.3-1.0mg/kg，Gd2O3：14-20mg/kg，Tb4O7：2.5-5mg/kg，Dy2O3：14-20mg/kg，Ho2O3：2.5-3.0mg/kg，Er2O3：7.0-10.0mg/kg，Tm2O3：1.1-1.5mg/kg，Yb2O3：7-10mg/kg，Lu2O3：1.0-1.5mg/kg，Y2O3：80-120mg/kg；
稀有轻金属元素所在氧化物：Sc2O3：30-50mg/kg，RbO2：1300-1500mg/kg。
优选的，
所述白云石理化指标：CaO：30-35％，MgO：20-22％，Al2O3：0.5-2.0％，SiO2：0.2-0.6％，Fe2O3：0.05-0.15％；
所述石英理化指标：Al2O3：0.2-0.6％，SiO2：97-99％，Fe2O3：0.03-0.08％，CaO：0.08-0.15％，MgO：0.07-0.10％，K2O+Na2O：0.05-0.08％，TiO2：0.01-0.02％；
所述高岭土理化指标：Al2O3：35-38％，SiO2：45-50％，Fe2O3：0.15-0.35％，CaO：0.3-0.6％，MgO：0.2-0.5％，K2O：0.5-2.0％，Na2O：0.4-1.0％，TiO2：0.02-0.06％；
所述锆英石理化指标：Al2O3：35-38％，SiO2：45-50％，Fe2O3：0.15-0.35％，CaO：0.3-0.6％，MgO：0.2-0.5％，K2O：0.5-2.0％，Na2O：0.4-1.0％，TiO2：0.02-0.06％；
所述氧化锌为工业级，ZnO含量大于99％。
2、所述的一种抗菌陶瓷生料釉的制备方法，所述方法如下：
将功能材料II、白云石、石英、高岭土、锆英石、氧化锌加入陶瓷球磨机加水研磨均化，球磨时间为15-25小时，粒度控制在350目以细，筛余量不超过0.1％，将研磨好的料浆进入1-3级浆料电磁选，去除所述浆料中的磁性物质Fe、Ti，至所述浆料中磁性物质Fe+Ti的含量在0.1-0.14％，即可。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种抗菌陶瓷生料釉及其制备方法，该生料釉中加入了功能材料II，可以有效提高釉面致密度，提高釉料的光洁度，使所生产的瓷器在使用后，其上的油污在不用清洁剂的情况下用清水即可洗净，避免了二次污染，且稀土元素经高温处理后，还会释放出远红外和负氧离子，使最终制备的陶瓷器件具有抗菌、易洁、保鲜的功能。其中，在制备功能材料II时，以矿床地处阴山北麓东端，内蒙古中部南缘的特定花岗斑岩为原料，该花岗斑岩矿床是在岩浆形成过程中形成岩浆结晶，形成过程中多金属元素在分异、同化等作用下形成多相包裹体，矿物元素组成多达40余种，其中，不同的金属元素密度、比重、硬度都有差异，基于此，首先通过花岗斑岩相互碰撞，控制碰撞条件，使不同元素晶体能够层层破壁剥离和分离，接着根据不同的元素晶体比重调节水力分级机参数，进行水离分级富集，功能材料II。该生料釉制备方法简单，且成本低，适合扩大化生产。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为实施例1中所使用的花岗岩的形貌图；
图2为实施例1中制备的功能材料II的形貌图；
图3为实施例1中制备的功能材料II的显微镜图；
图4为实施例1中制备的功能材料II的红外辐射测试结果图；
图5为实施例3中制备的陶瓷制品的形貌图；
图6为实施例3中制备的陶瓷制品的透光测试结果图；
图7为实施例3中制备的陶瓷制品的红外辐射测试结果图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
本发明中所使用的花岗岩为花岗斑岩，所在矿床地处阴山北麓东端，内蒙古中部南缘，属阴山山地与乌兰察布市高原的过渡区域，矿床面积达16平方公里，该花岗岩中：
常规元素所在氧化物：Al2O3：13-15％，SiO2：72-77％，Fe2O3：1.7-2.2％，CaO：0.9-1.5％，MgO：0.15-0.4％，K2O：5.0-6.0％，Na2O：3.2-4.0％，TiO2：0.12-0.2％，烧矢量：0.4-0.8％；
大量元素：N：1000-1200mg/kg，P：170-200mg/kg，K：40000-50000mg/kg；
中量元素：Ca：5500-6000mg/kg，Mg：800-900mg/kg，S：70-80mg/kg；
微量元素：Cu：2-5mg/kg，Fe：13000-15000mg/kg，Mn：180-250mg/kg，Zn：40-80mg/kg，B：6-8mg/kg，Se：3.0-7.0mg/kg，Mo：3.5-6.5mg/kg；
十五种稀土元素所在氧化物：La2O3：60-70mg/kg，CeO2：130-150mg/kg，Pr8O11：15-20mg/kg，Nd2O3：65-80mg/kg，Sm2O3：12-20mg/kg，Eu2O3：0.3-1.0mg/kg，Gd2O3：14-20mg/kg，Tb4O7：2.5-5mg/kg，Dy2O3：14-20mg/kg，Ho2O3：2.5-3.0mg/kg，Er2O3：7.0-10.0mg/kg，Tm2O3：1.1-1.5mg/kg，Yb2O3：7-10mg/kg，Lu2O3：1.0-1.5mg/kg，Y2O3：80-120mg/kg；
稀有轻金属元素所在氧化物：Sc2O3：30-50mg/kg，RbO2：1300-1500mg/kg。
实施例中所使用的设备参数如下：
自碰撞式分离机滚筒长为4500mm，滚筒直径为2400mm，入料口直径为400mm，滚筒内壁的圆周方向上粘贴有标准刚玉砖，标准刚玉砖中均匀嵌设有凸形刚玉砖，凸形刚玉砖的凸起高度为50mm，分离机出料口上安装有与出料口相匹配的高锰耐磨排料篦子板，排料篦子板出料孔孔径为5mm；
湿式球磨机中电机装机容量为500kw。
实施例1
基于花岗岩生产功能材料II
将花岗岩粗破碎至粒径小于400mm后，置于自碰撞式分离机中进行碰撞分离，分离机的转速为28r/min，收集由该自碰撞式分离机排出的5mm以细的物料，将5mm以细的物料与水按质量比60:40加入出料口配备有水力分级机的湿式球磨机中，球磨机球磨过程中运行耗电320kw/h，转速为20r/min，调节水力分级机中水和物料的混合流量为90m3/h，获得50目以细的物料，将50目以细的物料首先在磁场强度为8500高斯的平板磁选机中进行磁选，然后在磁场强度为11000高斯的平板磁选机中进行磁选，最后在磁场强度为13000高斯的立环脉动高梯度磁选机下进行磁选，去除磁性物质，其中，磁性物质Fe+Ti的质量分数小于0.1％的物料，定义为功能材料II，磁性物质Fe+Ti的质量分数大于等于0.1％小于等于0.13％的物料，定义为功能材料III。
上述方法中所使用的花岗岩的形貌如图1所示，含有：
常规元素：Al2O3：14.04％、SiO2：72.55％、Fe2O3：1.79％、CaO：0.98％、MgO：0.18％、K2O：5.8％、Na2O：3.7％、TiO2：0.19％、烧矢量：0.77％；
大量元素：N：1005mg/kg，P：178mg/kg，K：44392mg/kg；
中量元素：Ca：5922mg/kg，Mg：845mg/kg，S：74.8mg/kg；
微量元素：Cu：2.0mg/kg，Fe：13689mg/kg，Mn：197mg/kg，Zn：42.4mg/kg，B：6.8mg/kg，Se：3.1mg/kg，Mo：3.5mg/kg；
十五种稀土元素：La2O3：62.77mg/kg、CeO2：134.19mg/kg、Pr8O11：18.40mg/kg、Nd2O3：66.58mg/kg、Sm2O3：12.93mg/kg、Eu2O3：0.32mg/kg、Gd2O3：14.79mg/kg、Tb4O7：2.52mg/kg、Dy2O3：14.86mg/kg、Ho2O3：2.69mg/kg、Er2O3：7.55mg/kg、Tm2O3：1.12mg/kg、Yb2O3：7.13mg/kg、Lu2O3：1.07mg/kg、Y2O3：80.83mg/kg。
以上述方法制备的功能材料II的形貌如图2所示，显微镜图如图3所示，含有：
常规元素所在氧化物：Al2O3：13.01％，SiO2：76.15％，Fe2O3：0.08％，CaO：0.7％，MgO：0.05％，K2O：5.33％，Na2O：3.54％，TiO2：0.02％；烧失量：0.4％；
十五种稀土元素所在氧化物：La2O3：16.07mg/kg，CeO2：38.53mg/kg，Pr8O11：3.33mg/kg，Nd2O3：10.47mg/kg，Sm2O3：1.71mg/kg，Eu2O3：0.53mg/kg，Gd2O3：1.68mg/kg，Tb4O7：0.22mg/kg，Dy2O3：1.27mg/kg，Ho2O3：0.21mg/kg，Er2O3：0.66mg/kg，Tm2O3：0.09mg/kg，Yb2O3：0.59mg/kg，Lu2O3：0.10mg/kg，Y2O3：7.14mg/kg。
将上述功能材料II研磨至200目以细，压饼，经过1250℃高温后的获得瓷饼样品，将样品置于红外辐射测量仪测试区域内，测试其在0.76-300μm波长范围的辐射能量，测试结果见图4，由图4可知，样品的红外辐射能量明显升高，该样品的红外辐射范围为5-18μm。
检测样品的负氧离子释放量，其氧离子释放量为2746个/cm3。
实施例2
以实施例1中制备的功能材料II为原料制备抗菌陶瓷生料釉
该生料釉按质量百分比计，包括如下组分：功能材料II：40％，白云石：15％，石英：15％，高岭土：20％，锆英石：6％，氧化锌：4％。
其中，白云石(120目以细干粉物料)理化指标：CaO：30-35％，MgO：20-22％，Al2O3：0.5-2.0％，SiO2：0.2-0.6％，Fe2O3：0.05-0.15％；
石英(200目以细干粉物料)理化指标：Al2O3：0.2-0.6％，SiO2：97-99％，Fe2O3：0.03-0.08％，CaO：0.08-0.15％，MgO：0.07-0.10％，K2O+Na2O：0.05-0.08％，TiO2：0.01-0.02％；
高岭土(120目以细干粉物料)理化指标：Al2O3：35-38％，SiO2：45-50％，Fe2O3：0.15-0.35％，CaO：0.3-0.6％，MgO：0.2-0.5％，K2O：0.5-2.0％，Na2O：0.4-1.0％，TiO2：0.02-0.06％；
锆英石(200目以细干粉物料)理化指标：ZrO2：65-67％，Al2O3：0.3-0.4％，SiO2：30-33％，Fe2O3：0.1-0.2％，TiO2：0.3-0.5％，CaO：0.03-0.05％，MgO：0.02-0.04％，K2O：0.01-0.02％，Na2O：0.01-0.02％；
氧化锌(200目以细干粉物料)：为工业级，ZnO含量大于99％。
将功能材料II、白云石、石英、高岭土、锆英石、氧化锌加入陶瓷球磨机加水研磨均化，球磨时间为18小时，粒度控制在350目以细，筛余量不超过0.1％，将研磨好的料浆进入1-3级浆料电磁选，去除浆料中的磁性物质Fe、Ti，至所述浆料中磁性物质Fe+Ti的含量在0.1-0.14％，即可。
实施例3
以实施例1中制备的功能材料II和功能材料III为原料制备陶瓷
(1)以实施例1中制备的功能材料III制备陶瓷坯体
该陶瓷坯料按质量百分比计，包括如下组分：功能材料III：30％，煤系高岭土60％，钙基膨润土7％，蛇纹石3％。
其中，煤系高岭土理化指标：Al2O3：38-40％，SiO2：45-50％，Fe2O3：0.1-0.12％，CaO：0.05-0.07％，MgO：0.05-0.08％，K2O：0.05-0.07％，Na2O：0.03-0.05％，TiO2：0.1-0.3％；
钙基膨润土理化指标：Al2O3：13-18％，SiO2：65-68％，Fe2O3：1.0-1.2％，CaO：0.55-0.6％，MgO：1.3-1.5％，K2O：0.05-0.06％，Na2O：0.4-0.6％，TiO2：0.04-0.06％；
蛇纹石理化指标：Al2O3：0.3-0.45％，SiO2：40-42％，Fe2O3+TiO2：0.5-0.8％，CaO：1.2-1.6％，MgO：40-43％。
将煤系高岭土、钙基膨润土和蛇纹石分别干法细磨至120目以细，将三者经磁选去除磨损机械铁后与功能材料III一起加入湿式球磨机，加水研磨均化12h，研磨后的料浆过250目筛，筛余量不大于0.5％，将浆料放入池内搅拌后依次进入一级、二级浆料电磁选机，Fe2O3+TiO2含量控制在0.12-0.15％，制得陶瓷坯料，将陶瓷坯料经压滤，28℃下陈腐5天后真空炼泥至达到制坯要求，制备陶瓷坯体。
(2)制备陶瓷
将实施例2中制备的抗菌陶瓷生料釉覆盖于步骤(1)中制备的陶瓷坯体上，经烧制，制得瓷器制品。该瓷器制品的形貌图如图5所示。该瓷器制品在灯光下具有高的透光度，如图6所示。
取上述瓷器瓷片，置于红外辐射测量仪测试区域内，测试其在0.76-300μm波长范围的辐射能量，测试结果见图7，由图7可知，瓷片的红外辐射能量明显升高，该瓷片的红外辐射范围为9-13μm。
测试上述瓷器瓷片的负氧离子释放量，其氧离子释放量为2700-3500个/cm3。
测试上述瓷器的强度，其抗冲击强度为2.62J/cm2，吸水率为0.16％，釉面硬度为538.5kg/mm2，将瓷器放入电炉里烧到180℃后放入20℃左右的水里，瓷器不开裂，具有好的抗热震性。
根据JC/T897-2014测试上述瓷器的抗菌性能，对金葡萄球菌ATCC6538的抗菌率≥99.94％，对大肠埃希氏菌ATCC25922的抗菌率≥99.99％。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
