一、前言

钻英石基陶瓷颜料是以ZrSiO4晶体为基体的陶瓷色料，具有优异的性能，如在各类釉中显色稳定、鲜艳、高温稳定性好、耐化学侵蚀，能与很多种其它种类的色料配色，混溶性好等优点。根据色元素在ZrSiO4基体中的不同状态，可以分为固溶体型如铬钒蓝、锆谱黄和包裹型如锆铁红两类。锆英石颜料是基于ZrO2和SiO2合成ZrSiO4的机理而形成。传统的方法是以氧化锆和石英为基本生产原料，由于使用昂贵的氧化锆为原料，使得锆英石颜料成本很高。本实验直接利用锆英砂这种较为廉价的原料，替代氧化锆和石英，直接合成锆英石基颜料——锆钒蓝、锆镨黄、锆铁红。

二、原理

锆钒蓝、锆镨黄是在ZrSiO4形成过程中分别由V4+和Pr4+。占据ZrSiO4中Zr4+。的位置，进入ZrSiO4晶格而呈色。铬铁红是ZrSiO4的晶体内包裹Fe2O3而呈色。为了降低合成温度和使更多着色离子进入ZrSiO4晶格而选用适量的氯化钠和氟化钠作为矿化剂。

由于锆英石中ZrSiO4结合的化学键非常牢固，晶体结构非常稳定，着色离子无法直接进入其中而显色。要想使着色离子进入锆英石晶体，必须便ZrO2和SiO2实现分离，然后在其重新合成锆英石的过程中使着色离子进入晶体而呈色。

本实验以NaCO3，和锆英石为原料，使锆英石在高温下分解，再用硫酸对其分解产物进行中和处理，化学反应式如下ZrSi04+Na2CO3，=Na2SiZrO5+CO2(1)其中部分Na2SiO5用硫酸处理生成ZrO2)xSO3。Na2SiZrO5+ZrO2xSO3+SiO2=(X+1)ZrSiO4+Na2SO4(2)，在(2)反应进程中添加着色离子pr4+、V4+生产镨黄、天蓝。

三、实验过程

1、将磨细的锆英石约300M与大致等当量的Na2CO3，(当量比为11.0～2.0混合均匀，混合物煅烧至1050～1100℃保温1～2小时。

2、将煅烧分解物置于水中，制成悬浮液，接着往悬浮液中添加98%的硫酸。添加酸后原先具有自由流动性的混合物缓慢硬化，最后则完全固化。为了保证质量，必须将酸混合均匀，可将适量的各成分连续或者间歇引入，并要在尽量缩短湍流的时间内进行混合。

3、将上述固化物预先干燥之后，加适量的NaF、V2O3NH4VO3制成天蓝，煅烧温度在900～1150℃；加适量的NaF、Pr6O11制成镨黄，煅烧温度在900～1150℃；加适量的NaF、Fe2O3制成锆铁红，煅烧温度在900～1150℃。

四、实验结果与讨论

l、锆英砂的细度对合成天蓝、镨黄的影响很大，锆英砂与Na2CO3比例也是，最佳比例为11.2～1.5。

2、固化物添加NaF与着色氧化物的比例，通过实验，最佳是

天蓝NaF5wt%V2O53wt%

镨黄NaF5wt%Pr11O53.5wt%

锆铁红NaF6wt%Fe2O38wt%

五、结论

1、利用锆英砂能够合成性能优异的锆英石基陶瓷颜料，其中锆钒蓝、锆镨黄呈色效果与传统产品基本相同，锆铁红呈色效果稍差。

2、通过实验，确定了利用锆英砂合成锆英石基陶瓷颜料的工艺制度。

3、用锆英石合成锆基陶瓷颜料的方法与ZrO2、SiO2合成法相比，每吨颜料大概能降低成本4000-5000元，具有很好的经济效益。

参考文献

l、华南理工大学《陶瓷工艺学》，北京中国建筑工业出版社，1981年。

2、俞康泰，《现代陶瓷色釉料与装饰技术手册》，1999年。