氧化鋁代替鋯英砂的研究

Nathalie Martinez

摘 要：隨著鋯英砂原料的價(jià)格上漲，如何用低成本的原材料取而代之，是目前很多企業(yè)所關(guān)注的問題。本文以氧化鋁在瓷磚磚坯和化妝土中代替鋯英砂進(jìn)行研究，從產(chǎn)品的性能角度分析其可能性。實(shí)踐證明，ARZ或AFRZ氧化鋁在配方中完全替代鋯英砂是可行的。

關(guān)鍵詞：鋯英砂；氧化鋁；研究；性能

1 引言

隨著過去幾年鋯英砂產(chǎn)量的放緩，TZ國(guó)際礦物組織（TZ Minerals International）預(yù)測(cè)到2015年，鋯英砂的供應(yīng)缺口將達(dá)到16萬(wàn)t。并且，隨著鋯英砂的稀缺帶來的價(jià)格飛漲和原材料成本的波動(dòng)，在配方中使用鋯石的生產(chǎn)廠家將面臨更大的壓力。為應(yīng)對(duì)這一情況，Alteo公司開展了對(duì)氧化鋁的研發(fā)計(jì)劃，它可以在磚坯、化妝土和釉料配方中替代鋯英砂。目前，Alteo公司研發(fā)團(tuán)隊(duì)正專注于對(duì)氧化鋁系列的優(yōu)化。同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)充分利用應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室的各種設(shè)備，以確定新的配方，用最優(yōu)化的氧化鋁替代鋯英砂，以獲得更好的效果。

2 氧化鋁代替氧化鋯的優(yōu)勢(shì)

用氧化鋁代替氧化鋯，需要精確控制產(chǎn)品的煅燒過程。筆者公司研發(fā)的氧化鋁具有最優(yōu)化的比表面積和粒徑分布，以確保在應(yīng)用中達(dá)到最佳的乳濁效果和白度。這些優(yōu)勢(shì)使得氧化鋁可以在磚坯、化妝土和釉料的配方中替代鋯英砂。

（1） ARZ氧化鋁的性能

ARZ是一種低煅燒氧化鋁，具有中間比表面積，它可以用于墻磚和地磚的化妝土和釉料中替代鋯英砂。

（2） AFRZ氧化鋁的性能

AFRZ是一種低煅燒氧化鋁細(xì)粉，具有嚴(yán)格控制的、非常穩(wěn)定的粒徑分布，它可以用于白色和超白的磚坯中替代鋯英砂。

ARZ氧化鋁和AFRZ氧化鋁產(chǎn)品的比表面積對(duì)比見表1，其粒徑大小見表2，其化學(xué)成分見表3。

3 氧化鋁代替氧化鋯的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論

本實(shí)驗(yàn)的目的是在瓷磚磚坯以及化妝土的配方中引入氧化鋁，并研究氧化鋁作為乳濁劑和增白劑的效果。

3.1 氧化鋁在瓷磚磚坯中代替鋯英砂的效果

普通的瓷磚配方中采用5%的鋯英砂，通常是標(biāo)準(zhǔn)增白配方。而筆者公司在新合成的配方中使用7.5%的氧化鋁代替鋯英砂進(jìn)行試驗(yàn)。其具體配方組成見表4。其實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5。燒結(jié)密度隨溫度的變化如圖1所示。

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，氧化鋁代替鋯英砂后，其燒成溫度略有升高，其它方面的性能基本一致。因此，AFRZ可以提供和鋯英砂相同的特性，在配方中替代鋯英砂是可行的。

從圖1可以看出，隨著溫度的升高，兩樣品的密度變化趨勢(shì)一致，先升高后降低，在溫度達(dá)到1210℃左右時(shí)，兩樣品的密度達(dá)到最大，約為2.48g/cm3左右。同時(shí)，隨著燒成溫度的升高，兩樣品的吸水率變化趨勢(shì)一致，當(dāng)溫度達(dá)到1200℃時(shí)，吸水率基本一致，并<0.1%。

綜上所述，加入7.5%的AFRZ可以完全取代磚坯配方中的鋯英砂，并獲得相同的白度。此外，在配方中使用氧化鋁，使陶瓷廠家在原材料和成本控制方面有更多的選擇。

3.2 氧化鋁在化妝土配方中代替鋯英砂的效果

在化妝土配方中使用8%的鋯英砂，而筆者公司新配方中使用8%的氧化鋁來代替原有配方中的鋯英砂。為了獲得更好的效果，筆者公司對(duì)新配方稍作改動(dòng)，主要是提高了熔塊的百分比。其具體配方組成見表6，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表7。新配方樣品和標(biāo)準(zhǔn)鋯英砂樣品的燒成曲線如圖2所示。

從表7中可以看出，使用ARZ配方與使用鋯英砂的配方具有非常相似的特征。