浅谈氧化锑在陶瓷行业中的应用
时间：2021-01-08 12:02:41 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要：本文简要阐述了三氧化二锑的物理和化学性质以及生产工艺，并就氧化锑在陶瓷行业中的应用进行了详细的分析和介绍。
关键词：氧化锑；陶瓷；应用；桔黄；乳浊剂
1 前言
三氧化二锑为白色立方晶体，熔点为656℃，相对密度为5.2，属于两性物质，易溶于酸；在水中的溶解度为0.002g/100mL。三氧化二锑在空气中加热至300～400℃变黄，可得锑酸锑〔Sb(SbO4)〕，其相对密度为5.82，高温条件下放出氧，成为三氧化二锑。二聚物Sb4O6在800℃条件下开始离解为Sb2O3，到1800℃几乎完全离解。
锑的氧化物有两种形式：Sb2O3和Sb2O5。在陶瓷行业中一般三氧化二锑应用较多，通常要求单质锑的含量在60%以上，低于这个标准的氧化锑用于钛系列产品生产时，由于所含杂质铅和砷过高，容易导致产品中间层夹生或黑心等问题的出现。如果使用五氧化二锑，它对环境保护有一定的益处。工业级氧化锑含量在80%以上，其五氧化二锑较三氧化二锑更具有粘性，在混料过程中可以减少粉尘产生。但五氧化二锑的价格会略高于三氧化二锑产品，导致产品成本略有上升。
需要说明的是，三氧化二锑具有一定的毒性，吸入后会引起上呼吸道刺激、头痛、恶心、呕吐、呼吸困难，对眼睛和皮肤也有刺激。摄入后会引起胃肠道刺激、恶心、呕吐、口腔和咽喉烧伤及中枢神经系统抑制等症状，长时间后会导致肝、肾损害，以及皮肤损害，引起皮肤干燥、皲裂，还可能引起皮炎或湿疹。因而，陶瓷厂家在使用含锑产品时，一定要做好防护工作。
2 氧化锑的生产工艺
目前市场中的氧化锑产品主要来源于湖南，通过初步的球磨和浮选工艺，能够从铅锌矿或者是铅锑矿中提取出含量达60%左右的硫化锑精矿。然后，将硫化锑精矿进行去硫提纯工艺处理，可以得到金属单质锑。三氧化二锑由金属锑在空气中熔化或燃烧制得。直接燃烧锑单质能得到Sb2O3。Sb2O5则通常由锑单质被硝酸氧化到H[Sb(OH)6]，再脱水而得。Sb2O3是两性偏碱性的氧化物，难溶于水。而Sb2O5是两性偏酸性的物质，水合Sb2O5不溶于硝酸溶液，仅稍溶于水，但溶于KOH溶液生成K[Sb(OH)6](锑酸钾)，锑酸钾是鉴定Na＋的试剂。五氧化二锑为淡黄色粉末，难溶于水，微溶于碱生成锑酸盐，由金属单质锑或三氧化二锑与浓硝酸反应制得。
3 氧化锑在陶瓷行业中的应用
3.1氧化锑在钛黄系列色料中的应用
钛系列产品一直占据着坯体色料的大部分市场，特别是在稀土镨黄产品价格暴涨后，部分厂家开始逐步使用钛系列中的米黄产品来代替镨黄。钛系列产品主要由钛白粉、氧化锑和铬绿组成，其中钛白粉作为载体，氧化锑作为发色体。因此，氧化锑的产品含量将直接影响钛系列产品的最终品质。当然，并不是说氧化锑的含量越高生产出来的钛黄就越好。
一般来说，钛黄中氧化锑的含量在3%~14%之间，根据氧化锑的含量可以适当地调整配方，从而达到最佳的发色效果。氧化锑的纯度一般要求在65%~90%之间，锑含量高的产品在配方中可以适当减少其用量。如配方中同比例使用锑量情况下，使用五氧化二锑时，其产品的黄度值明显提升。当然，铬绿也是主要的发色元素之一。但是铬绿的总量超过5%时，在配方中没有很大的影响作用。桔黄和米黄配方中锑含量和锑用量的对比效果，如表1、2所示，其中色料含量为3wt%，所使用的坯料的化学组成见表3。
由表1可知，氧化锑纯度越高，色料越鲜艳，黄度值高。作为米黄来说，由表2可知，当氧化锑的纯度不变，随锑的含量增加，其颜色发生明显变化，可以调配出黄到橘黄的色调。
3.2氧化锑在锑锡灰色料中的应用
锑锡灰色料多半应用在复古砖产品中，由于氧化锑和氧化锡之间可以生成比较稳定的晶型结构，因而高温稳定性非常好，较常规的钛系列和锆系列产品更能经受高温反应，因此可应用在一些日用瓷上。当然，由于锑锡灰的色调比较复古，氧化锡的价格也在逐年上涨，目前许多色料厂家基本上不再生产锑锡灰，通常通过钴蓝等耐高温色料调制而成。纯度相同，用量不同的氧化锑对锑锡灰色料的影响见表4。不同纯度，用量相同的氧化锑对锑锡灰色料的影响见表5，其中所用色料含量为3wt%。所采用熔块的化学组成如表6所示，该熔块的烧成温度为1050~1100℃。
由表5可知，氧化锑的纯度对锑锡灰的影响非常明显，纯度越高的氧化锑烧出的锑锡灰色调蓝度值越高。由表4可知，氧化锑的用量低于10%时，对色料的饱和度有一定的影响，当氧化锑的用量超过10%时，增加氧化锑的用量对色料的饱和度影响不大。
3.3氧化锑在釉料中的应用
在陶瓷熔块配方中，部分需要乳浊度高的产品，需要适当加入氧化锑来提高产品的乳浊度。锑在釉料中起乳浊剂和着色剂的作用，单独使用氧化锑不能制成有色玻璃。乳浊釉在陶瓷工业中，包括日用陶瓷、建筑陶瓷、卫生洁具等各个方面都具有广泛的应用。乳浊釉就是在透明釉中加入乳浊剂，会促使釉中出现细小结晶体、气泡、熔析等现象，对光线产生散射作用，而获得不透明的乳浊状釉面。
乳浊剂是乳浊釉中最关键的成分，在现代陶瓷工业中常用的乳浊剂主要有：硅酸锆（ZrSiO4）、氧化锆（ZrO2）、氧化钛（TiO2）、氧化锡（SnO2）、氧化铈（CeO2）、五氧化二锑（Sb2O5）、氧化锌（ZnO）、氧化铝（Al2O3）、含锂矿物、含磷矿物、氟化物等。五氧化二锑（Sb2O5）作为陶瓷釉料乳浊剂，易于溶解、不稳定。熔块洁白，而面砖烧成后呈淡黄色。
3.4氧化锑在其它行业的应用及危害
三氧化二锑是一种白色颜料，可用于油漆等工业，并可制备各种锑化物。最初用于降低锐钛型二氧化钛的粉化，该颜料呈惰性，透光性差。作为阻燃剂可广泛用于聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龙、工程塑料(ABS)、橡胶、油漆、涂料、合成树脂、纸张等材料的阻燃。作为消泡剂用于熔化玻璃，清除气泡、在聚脂纤维中的催化剂。用于石油中重油、渣油、催化裂化、催化重整过程中作钝化剂。
三氧化二锑的毒性来源于产品所含的氧化砷（砒霜）含量过高。由于作为阻燃剂的三氧化二锑价格近年来一直快速攀升，一些企业为了降低成本，采购使用一些价格较低的三氧化二锑的产品，其价格明显低于正品的氧化锑产品。但是这些产品并不是严格按照国家规定的标准进行生产的，不仅氧化锑的含量不能达到国家规定，同时，由于在生产过程中使用的是一些未经严格选矿处理的锑矿来进行生产，造成产品中所含氧化砷含量过高，致使出现毒性问题。
需要说明的是，使用这种有毒的氧化锑产品不仅会对直接接触的生产人员的健康有很大的危害，同时所生产出来的阻燃产品在使用过程中也会造成环境污染。对于陶瓷色料企业来说，对此问题也应给予高度重视。
4 结语
陶瓷色釉料行业属于对有色金属矿物资源需求量很大的消耗型企业。特别是对部分稀缺的元素，如稀土、氧化锑、氧化锆等消耗量更大。目前国家正在逐步整理矿山资源和进行资源税的开征工作，相信有色类金属矿物价格还会继续上涨。陶瓷色釉料行业中常用的三氧化二锑（含量85%）的价格也从之前的3万/吨涨至目前的5万/吨左右。
三氧化二锑在陶瓷色料行业的应用主要集中在坯体钛黄系列产品的生产上，以目前我国陶瓷色料坯体市场的钛黄系列年产量80万吨计算，每年用于坯体色料市场的氧化锑用量达到6.2万吨。作为陶瓷行业的技术科研人员来讲，应将今后的研究方向放在降低产品中的氧化锑用量，另外就是需要寻找其它成本低廉的材料来代替氧化锑。
