一種生產(chǎn)骨質(zhì)瓷用合成骨粉的制備方法
【專利摘要】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(jī)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(jī)中，室溫濕法粉碎12～24小時(shí)；將得到的白色乳濁液除鐵、洗滌、沉淀、干燥；干燥物在1050～1250℃高溫環(huán)境下煅燒1～3小時(shí)，即得到所需的生產(chǎn)骨質(zhì)瓷用合成骨粉。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(dòng)物骨灰的理想代用品，且性能優(yōu)于動(dòng)物骨灰，環(huán)境負(fù)荷極小。
【專利說明】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】
[0001]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)】 [0002]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(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)良特性。其售價(jià)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(gè)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(qiáng)度等有較大的影響。傳統(tǒng)的骨質(zhì)瓷一般使用動(dòng)物骨粉作原料，由于動(dòng)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。
[0003]動(dòng)物骨粉是脊椎動(dòng)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(jī)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(shí)對購入的動(dòng)物骨粉還要進(jìn)行以下處理:
[0004]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。
[0005]動(dòng)物骨粉的提取方法在動(dòng)物骨灰予處理上對環(huán)境將造成極大地污染，同時(shí)對作業(yè)人員的身心健康也會(huì)造成極大的危害。
[0006]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(jì)院的發(fā)明專利技術(shù)-專利號:CN95112294.0)。其制作方法是用氫氧化鈣與磷酸進(jìn)行中和反應(yīng)后，經(jīng)1200~1300°C高溫煅燒，而形成的具有動(dòng)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(shí)對作業(yè)人員的身心健康也會(huì)造成一定的影響。
[0007]采用天然的礦物原料合成骨粉的研究或?qū)＠€未有報(bào)道。
[0008]骨質(zhì)瓷生產(chǎn)，對原料的白度要求很嚴(yán)。而自然界產(chǎn)出的碳酸鈣和磷酸氫鈣中，往往因含有一些有機(jī)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。
[0009]本研究采用物理和氧化-還原聯(lián)合除鐵法進(jìn)行除鐵。
[0010]碳酸鈣和磷酸氫鈣有單獨(dú)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(jìn)行除鐵漂白。該工藝是選用強(qiáng)氧化劑次氯酸鈉對碳酸鈣和磷酸氫鈣混合溶液中的染色有機(jī)質(zhì)和黃鐵礦等進(jìn)行氧化除去，然后再用連二亞硫酸鈉進(jìn)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Fe2O3等被還原成可溶性二價(jià)鐵而除去，使合成骨粉得到漂白。同時(shí)采用物理方法，即使用磁鐵進(jìn)行物理除鐵。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0011]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。
[0012]本項(xiàng)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(jī)理合成粒徑為3~5 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(shí)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。
[0013]1.骨粉前軀體的制備
[0014](I)骨粉前軀體的制備
[0015]將Ca/P mo I比為3/2~5/3的磷酸氫鈣(CaHPO4 *2H20)和碳酸鈣(CaCO3)以及加入固體粉料50~300%的純水于球磨機(jī)中，同時(shí)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(shí)加入一種氧化-還原聯(lián)合除鐵法用除鐵劑，室溫濕法粉碎12~24小時(shí)，機(jī)速為50rmp ；
[0016](2)合成骨粉的制備
[0017]將所得白色乳濁液除鐵、洗滌2~3次；然后置于自然環(huán)境中靜置2~5天進(jìn)行沉淀，再除去上層清液，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。
[0018]干燥物在1050~1250°C高溫環(huán)境下煅燒2~3小時(shí)，即得到所需的生產(chǎn)骨質(zhì)瓷用合成骨粉。
[0019]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(dòng)物骨灰的理想代用品，且性能優(yōu)于動(dòng)物骨灰，環(huán)境負(fù)荷極小。同時(shí)可實(shí)現(xiàn)原料的標(biāo)準(zhǔn)化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明具體實(shí)施例中所得到的合成骨粉微粒的X線衍射圖譜。
[0021]該X線衍射圖譜說明本實(shí)施例的合成骨粉粉末結(jié)晶度較高。
[0022]圖2為本發(fā)明具體實(shí)施例中所得到的合成骨粉微粒的SEM電鏡圖。
【具體實(shí)施方式】。
[0023]實(shí)施例1
[0024]步驟一:骨粉前軀體的制備
[0025]將Ca/P mo I 比為 3/2 的磷酸氫鈣(CaHPO4 ? 2H20) 100.0mol 和碳酸鈣(CaCO3) 50.0mol以及22.2Kg純水中(其中加水比例為100% )加入到IOOKg的球磨機(jī)中，同時(shí)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(shí),機(jī)速為60rmp。
[0026]步驟二:合成骨粉的制備
[0027]將得到的白色乳濁液采用物理法除鐵、洗滌3次；然后置于自然環(huán)境中靜置4天進(jìn)行沉淀，再除去上層清液，得到沉淀物置于60°C干燥器中干燥5天。
[0028]干燥物在1100°C高溫環(huán)境下煅燒3小時(shí)，即得到所需的生產(chǎn)骨質(zhì)瓷用合成骨粉。[0029]實(shí)施例2
[0030]步驟一:骨粉前軀體的制備
[0031]將Ca/P mo I比為5/3的磷酸氫鈣(CaHPO4 ? 2H20) 30.0mol和碳酸鈣(CaCO3) 20.0mol以及10.7Kg純水中(其中加水比例為150% )加入到50Kg的球磨機(jī)中，同時(shí)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(shí),機(jī)速為50rmp。
[0032]步驟二:合成骨粉的制備
[0033]將得到的白色乳濁液采用物理法除鐵、洗滌3次；然后置于自然環(huán)境中靜置3天進(jìn)行沉淀，再除去上層清液，得到沉淀物置于70°C干燥器中干燥4天。
[0034]干燥物在1150°C高溫環(huán)境下煅燒2小時(shí)，即得到所需的生產(chǎn)骨質(zhì)瓷用合成骨粉。
[0035]實(shí)施例3
[0036]步驟一:骨粉前軀體的制備
[0037]將Ca/P mo I比為8/5的磷酸氫鈣(CaHPO4 ? 2H20) 25.0mol和碳酸鈣(CaCO3) 15.0mol以及5.8Kg純水中(其中加水比例為100% )加入到30Kg的球磨機(jī)中，同時(shí)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24小時(shí)，機(jī)速為40rmp。
[0038]步驟二:合成骨粉的制備
[0039]將得到的白色乳濁液使用物理法除鐵、洗滌3次；然后置于自然環(huán)境中靜置5天進(jìn)行沉淀，再除去上層清液，得到沉淀物置于自然環(huán)境中晾干。
[0040]干燥物在1200°C高溫環(huán)境下煅燒2小時(shí)，即得到所需的生產(chǎn)骨質(zhì)瓷用合成骨粉。
[0041]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。
[0042]粉體特性:< 2 ii m顆粒約占15 % ； , < 5 U m顆粒約占70 % ； < 10 U m顆粒約占90% ;中值粒徑(D50) = 4.3 Um0
[0043]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 mo I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(jī)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(shí)加入一種除鐵劑，室溫濕法粉碎12~24小時(shí)，機(jī)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，然后置于自然環(huán)境中靜置2~5天進(jìn)行沉淀，再除去上層清液，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(shí)，即得到所需的生產(chǎn)骨質(zhì)瓷用合成骨粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(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，其特征是采用物理除鐵法和氧化-還原聯(lián)合除鐵法進(jìn)行除鐵。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種生產(chǎn)骨質(zhì)瓷用合成骨粉的制備方法，其特征在于:所述物理除鐵法是指使用磁鐵進(jìn)行物理方法除鐵。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種生產(chǎn)骨質(zhì)瓷用合成骨粉的制備方法，其特征在于:所述氧化-還原聯(lián)合除鐵法是指選用I~5%的強(qiáng)氧化劑次氯酸鈉和I~5%的還原劑連二亞硫酸鈉進(jìn)行除鐵。
【文檔編號】C01B25/32GK103641095SQ201310664636
【公開日】2014年3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