專利名稱：一種生產(chǎn)骨質(zhì)瓷用合成骨粉的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)骨質(zhì)瓷用合成骨粉的制備方法，屬于日用陶瓷應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，主要用于高級骨質(zhì)瓷的生產(chǎn)。
背景技術(shù)：
骨質(zhì)瓷器是國際公認(rèn)的高級日用細(xì)瓷，具有瓷質(zhì)細(xì)膩、白度高、透明度、釉面光滑、 機械強度高等優(yōu)良特性。其售價相當(dāng)普通細(xì)瓷的5 10倍，但在國際市場上很受客戶的青睞。骨粉是骨質(zhì)瓷的主要原料，用量可達(dá)整個坯料的40% 50%，骨粉的質(zhì)量和用量對骨質(zhì)瓷制品的色調(diào)、透明度以及燒成溫度、強度等有較大的影響。傳統(tǒng)的骨質(zhì)瓷一般使用動物骨粉作原料，由于動物骨灰供應(yīng)困難、質(zhì)量低且不穩(wěn)定，嚴(yán)重影響了骨質(zhì)瓷器的生產(chǎn)和發(fā)展。動物骨粉是脊椎動物的骨骼經(jīng)脫脂、煅燒等工藝處理后的產(chǎn)物，其主要成分是磷酸鈣，另有少量的氟化鈣、碳酸鈣、磷酸鎂等。生產(chǎn)中使用的骨粉是牛、羊、豬等骨骼。先在 900 1000°C下用蒸汽蒸煮脫脂，然后在900 1300°C下煅燒，經(jīng)球磨機細(xì)磨，再經(jīng)水洗或酸洗、除鐵、烘干后制得。在生產(chǎn)骨質(zhì)瓷時對購入的動物骨粉還要進行以下處理骨塊(粉)一揀選一粉碎一酸洗(水洗及pH值調(diào)整)一脫水處理一干燥備用。動物骨粉的提取方法在動物骨灰予處理上對環(huán)境將造成極大地污染，同時對作業(yè)人員的身心健康也會造成極大的危害。合成骨粉有多種方法，量產(chǎn)方式目前國內(nèi)應(yīng)用最多為山東淄博產(chǎn)區(qū)的合成方法 (山東省硅酸鹽研究設(shè)計院的發(fā)明專利技術(shù)-專利號CN95112^4.0)。其制作方法是用氫氧化鈣與磷酸進行中和反應(yīng)后，經(jīng)1200 1300°C高溫煅燒，而形成的具有動物骨粉成分的合成原料。這種合成方法的在合成過程中大量地使用了磷酸，大量磷酸的使用對環(huán)境將造成一定的負(fù)荷，同時對作業(yè)人員的身心健康也會造成一定的影響。完全采用天然的礦物原料合成骨粉的研究或?qū)＠€未有報道。骨質(zhì)瓷生產(chǎn)，對原料的白度要求很嚴(yán)。而自然界產(chǎn)出的磷酸氫鈣和碳酸鈣中，往往因含有一些有機質(zhì)和鐵、鈦、錳等元素的礦物而影響其自然白度。鐵雜質(zhì)不僅影響陶瓷產(chǎn)品的燒后顏色，而且還嚴(yán)重影響陶瓷產(chǎn)品的介電性能和化學(xué)穩(wěn)定性。本研究采用物理和氧化-還原聯(lián)合除鐵法進行除鐵。有些磷酸氫鈣和碳酸鈣單獨采用物理除鐵法、氧化除鐵法或還原除鐵法均不能達(dá)到滿意的效果，本研究采用物理和氧化-還原聯(lián)合除鐵法進行除鐵漂白。該工藝是選用強氧化劑次氯酸鈉對磷酸氫鈣和碳酸鈣混合溶液中的染色有機質(zhì)和黃鐵礦等進行氧化除去， 然后再用連二亞硫酸鈉進行還原漂白，使磷酸氫鈣和碳酸鈣混合溶液中剩余的鐵的氧化物如!^e2O3等被還原成可溶性二價鐵而除去，使合成骨粉得到漂白。同時采用物理方法，即使用磁鐵進行物理除鐵
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種組成簡單，能源消耗小，環(huán)境污染小，成本低，易于生產(chǎn)的骨質(zhì)瓷用合成骨粉的制備方法。本項目采用天然的礦物石灰石和磷酸氫鈣為初始原料，采用濕式粉碎法，依據(jù)磷灰石的形成機理合成粒徑為3 5μπι的粒狀微細(xì)骨粉。本發(fā)明是通過以下技術(shù)法案加以實現(xiàn)的，一種生產(chǎn)骨質(zhì)瓷用合成骨粉的制備方法，包括以下過程。1.骨粉前軀體的制備(1)骨粉前軀體的制備將Ca/P mol比為3/2 5/3的磷酸氫鈣(CaHPO4 ·2Η20)和碳酸鈣(CaCO3)以及加入固體粉料50 300%的純水于球磨機中，同時加入固體粉料50 300%的氧化鋁球攪拌子，氧化鋁球大小為15 60mm(大中小氧化鋁球比為1 1 1)，同時加入一種氧化-還原聯(lián)合除鐵法用除鐵劑，室溫濕法粉碎12 M小時，機速為50rmp ；(2)合成骨粉的制備將所得白色乳濁液除鐵、洗滌2 3次、沉淀、干燥；然后置于自然環(huán)境中靜置2 5天，再傾倒除去上層清液，得到沉淀物置于60 90°C干燥器中干燥3 5天或置于自然環(huán)境中晾干。干燥物在1050 1250°C高溫環(huán)境下煅燒2 3小時，即得到所需的具有動物骨粉成分相同的合成骨粉。采用人工合成的方法成功研制了一種十分適合于骨質(zhì)瓷生產(chǎn)使用的合成骨粉，其 Ca/P = 1. 5 1. 67，主晶相為缺鈣型羥基磷酸鈣，含量99%以上，成分穩(wěn)定，粒徑滿足制瓷要求，是傳統(tǒng)骨質(zhì)瓷主體原料-動物骨灰的理想代用品，且性能優(yōu)于動物骨灰，環(huán)境負(fù)荷極小。同時可實現(xiàn)原料的標(biāo)準(zhǔn)化。


圖1為本發(fā)明具體實施例中所得到的骨粉微粒的X線衍射圖譜。該X線衍射圖譜說明本實施例合成的骨粉粉末結(jié)晶度較高。圖2為本發(fā)明具體實施例中所得到的骨粉微粒的SEM電鏡圖。
具體實施方式
。實施例1步驟一骨粉前軀體的制備將Ca/P mol 比為 3/2 的磷酸氫鈣(CaHPO4 · 2H20) 100. Omol 和碳酸鈣 (CaCO3) 50. Omol以及22. 2Kg純水中(其中加水比例為100% )加入到IOOKg的球磨機中， 同時加入44. 5kg的氧化鋁球攪拌子，氧化鋁球大小為15、30、45mm，(大中小氧化鋁球比為 1:1: 1)，為去除混合溶液中的鐵等雜質(zhì)及漂白，分別加入1.0%的次氯酸鈉和1.5%連二亞硫酸鈉，室溫濕法粉碎12小時，機速為60rmp。步驟二 合成骨粉的制備將得到的白色乳濁液采用物理法除鐵、洗滌3次、沉淀、干燥；然后置于自然環(huán)境中靜置4天，再傾倒除去上層清液，得到沉淀物置于60°C干燥器中干燥5天。干燥物在1100°C高溫環(huán)境下煅燒3小時，即得到所需的具有動物骨粉成分的合成骨粉。實施例2步驟一骨粉前軀體的制備將Ca/P mol比為5/3的磷酸氫鈣(CaHPO4 · 2H20) 30. Omol和碳酸鈣 (CaCO3) 20. Omol以及10. 7Kg純水中(其中加水比例為150% )加入到50Kg的球磨機中， 同時加入14kg的氧化鋁球攪拌子，氧化鋁球大小為20、40、60mm，(大中小氧化鋁球比為 1:1: 1)，為去除混合溶液中的鐵等雜質(zhì)及漂白，分別加入2.0%的次氯酸鈉和1.5%連二亞硫酸鈉，室溫濕法粉碎18小時，機速為50rmp。步驟二 合成骨粉的制備將得到的白色乳濁液采用物理法除鐵、洗滌3次、沉淀、干燥；然后置于自然環(huán)境中靜置3天，再傾倒除去上層清液，得到沉淀物置于70°C干燥器中干燥4天。干燥物在1150°C高溫環(huán)境下煅燒2小時，即得到所需的具有動物骨粉成分的合成骨粉。實施例3步驟一骨粉前軀體的制備將Ca/P mol比為8/5的磷酸氫鈣(CaHPO4 · 2H20) 25. Omol和碳酸鈣 (CaCO3) 15. Omol以及5. 8Kg純水中(其中加水比例為100% )加入到30Kg的球磨機中， 同時加入11. 6kg的氧化鋁球攪拌子，氧化鋁球大小為10、20、30mm，(大中小氧化鋁球比為 1:1: 1)，為去除混合溶液中的鐵等雜質(zhì)及漂白，分別加入2.0%的次氯酸鈉和2.0%連二亞硫酸鈉，室溫濕法粉碎M小時，機速為40rmp。步驟二 合成骨粉的制備將得到的白色乳濁液使用物理法除鐵、洗滌3次后沉淀、干燥；然后置于自然環(huán)境中靜置5天，再傾倒除去上層清液，得到沉淀物置于自然環(huán)境中晾干。干燥物在1200°C高溫環(huán)境下煅燒2小時，即得到所需的具有動物骨粉成分的合成骨粉。礦物的化學(xué)組成Ca/P = 1. 5 1. 67，主晶相羥基磷酸鈣含量在99%以上，成分穩(wěn)定。粉體特性< 2μπι顆粒約占15% ；，< 5μπι顆粒約占70% ；< ΙΟμπι顆粒約占90% ； 中值粒徑(D50) = 4· 3μπι。塑性具有微弱可塑性。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)骨質(zhì)瓷用合成骨粉的制備方法，其特征在于(1)骨粉前軀體的制備將Ca/P mol比為3/2 5/3的磷酸氫鈣和碳酸鈣以及加入固體粉料50 300%的純水于球磨機中，再加入固體粉料50 300%的氧化鋁球攪拌子，氧化鋁球大小為20 60mm， 同時加入一種除鐵劑，室溫濕法粉碎12 M小時，機速為40 70rmp ；(2)合成骨粉的制備將所得到的白色乳濁液除鐵、洗滌2 3次、沉淀、干燥，然后置于自然環(huán)境中靜置2 5天，再傾倒除去上層清液，得到沉淀物置于60 90°C干燥器中干燥3 5天或置于自然環(huán)境中晾干。干燥物在1050 1250°C高溫環(huán)境下煅燒2 3小時，即得到所需的具有動物骨粉成分相同的合成骨粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所敘述的一種生產(chǎn)骨質(zhì)瓷用合成骨粉的制備方法，其特征是所使用的初始原料為磷酸氫鈣和碳酸鈣，其化學(xué)式分別為CaHPO4 · 2H20和CaC03。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所敘述的一種生產(chǎn)骨質(zhì)瓷用合成骨粉的制備方法，其特征是采用物理和氧化-還原聯(lián)合除鐵法進行除鐵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所敘述的采用物理方法除鐵，其特征是使用磁鐵進行物理方法除鐵。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所敘述的氧化-還原聯(lián)合除鐵法進行除鐵，其特征是選用1 5%的強氧化劑次氯酸鈉和1 5%的還原劑連二亞硫酸鈉進行除鐵。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)骨質(zhì)瓷用合成骨粉的制備方法，其特征是以天然礦物碳酸鈣和磷酸氫鈣為初始原料，采用濕式粉碎法，依據(jù)磷灰石的形成機理合成粒徑為3～5μm的粒狀微細(xì)骨粉。其特征是將Ca/P mol比為3/2～5/3的磷酸氫鈣(CaHPO4·2H2O)和碳酸鈣(CaCO3)及50～300％的純水加入到球磨機中，室溫濕法粉碎12～24小時；將得到的白色乳濁液除鐵、洗滌、沉淀、干燥；將干燥物在1050～1250℃高溫環(huán)境下煅燒1～3小時，即得到所需的與動物骨粉成分相同的合成骨粉。采用人工合成方法成功研制了一種十分適合于骨質(zhì)瓷生產(chǎn)使用的合成骨粉，其Ca/P＝1.5～1.67，主晶相為缺鈣型羥基磷酸鈣，含量99％以上，成分穩(wěn)定，是傳統(tǒng)骨質(zhì)瓷主體原料-動物骨灰的理想代用品，且性能優(yōu)于動物骨灰，環(huán)境負(fù)荷極小。
文檔編號C04B35/447GK102219497SQ201110056388
公開日2011年10月19日 申請日期2011年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月10日
發(fā)明者張垠 申請人:張垠