由片状原料合成钛酸钾镁片晶的合成方法技术领域
本发明涉及一种由片状原料合成钛酸钾镁片晶的合成方法，属于无机盐陶瓷材料
制造技术领域。
背景技术
用烧结法合成钛酸钾镁片晶，一般均使用粉末原料；此种粉末原料在合成过程中
往往会出现几个问题：一是与陶瓷坩埚的接触面烧结在一起而不能从坩埚中卸出；二是粉
末原料比较致密，窑炉中的热量不容易进入到原料的中间，导致产品的均匀性较差；三是粉
末原料合成的块状体钛酸钾镁的硬度较大，加工效率较低。
中国专利CN200510047963.8，介绍了一种钛酸钾镁片晶的合成方法，以含钛原料、
含钠原料和含钾原料按TiO2/K2O的Mol比3.5～4.5均匀混合，还加入了适量的含镁化合物，
在900～1300℃合成30分钟～10小时，在合成过程中加金属镁粉作促进剂。该技术存在问题
是：过程较为繁琐，还涉及到工业废水的处理和回收，能耗较大，周期较长，成本较高，不利
于产品的推广应用。
中国专利CN201110161396.4，介绍了一种直接利用氧化镁制备钛酸钾镁的方法，
该方法以氧化镁、含钛化合物和碳酸钾（K2CO3）为原料，混合均匀后，制成带有三维孔道结构
的坯料，经过煅烧直接合成出钛酸钾镁片晶。该方法存在的问题是：虽然直接合成了钛酸钾
镁，但三维孔道结构的坯料在制成时，要添加一定量的水，人为增加了能耗，在制坯过程中，
添加水的多少极为关键，太少的话不成型，也不容易脱模；太多的话孔道容易堵塞，且形状
不规则；模具因碱腐蚀而锈蚀严重，污染原料。
如何获得形状规则、均匀性良好、过程简单、成本低廉的钛酸钾镁片晶，是本领域
亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明目的是提供一种由片状原料合成钛酸钾镁片晶的合成方法，选用烧结法，
过程简单，能耗小，成本较低，生产周期短，且无任何环境污染，收率大，合成的产品具有良
好的外观尺寸，均匀性良好，解决了背景技术存在的上述问题。
本发明技术方案是：
由片状原料合成钛酸钾镁片晶的合成方法，包含如下步骤：
第一步，混料；将含钛原料、含钾原料和含镁原料在水溶液中进行湿法混料；同时，加入
水溶性乳化剂，搅拌，混合均匀，得到混合均匀的浆料；
第二步，干燥；上述浆料进入滚筒刮板干燥机，干燥，得到混合均匀的宽度50～100mm、
厚度0.2～0.6mm的片状原料；
第三步，煅烧；片状原料在高温炉中，以1～2℃/分钟的升温速率，升温至900～1100℃，
停留3～6小时，自然冷却；
第四步，破碎和分级；在冲击磨中破碎分级，即得到成品。
本发明具体步骤如下：
将含钛原料、含钾原料和含镁原料按照K2O∶MgO∶TiO2=1.0～2.0∶1∶4摩尔比的比例
称量，将水溶性乳化剂按TiO2量的1%比例称量；
将上述原料倒入水溶液中进行机械搅拌，湿法混料，得到混合均匀的浆料；在200-
230℃的温度下，将混合均匀的浆料进入滚筒刮板干燥机进行干燥，得到混合均匀的宽度50
～100mm、厚度0.2～0.6mm的片状原料；
将上述片状原料置于陶瓷坩埚中，在高温炉中，以1～2℃/分钟的升温速率，升温至
900～1100℃，停留3～6小时，自然冷却至室温，成为团聚的孔隙率较大白色块状体，称为团
聚的白色块状体；本发明的片状原料，大幅度降低了与坩埚的接触面积，解决了粘附坩埚而
不能卸料的难题；片状原料在陶瓷坩埚中存在巨大的空隙，热量很容易进入到物料中，减小
了物料中的温度梯度，提高了产品的均匀性；片状原料与目标产品微观形貌接近，便于钛酸
钾镁片晶在片状原料中的生长；片状原料有利于形成硬度较软的白色块状体，更容易进行
钛酸钾镁成品的加工；
将上述团聚的白色块状体进入超微冲击磨中进行破碎，分级，成为白色粉状物，即
为成品。
所述含钛原料，是指钛白粉、锐钛矿、钛铁矿、钛精粉、板钛矿、金红石、高钛渣的一
种或两种以上的混合物。
所述含钾原料，是指无水碳酸钾、无水碳酸氢钾、氢氧化钾等的一种或两种以上的
混合物。
所述含镁原料，是指无水碳酸镁、氢氧化镁、氧化镁等的一种或两种的混合物。
所述水溶性乳化剂，是指水溶性的烷基酚聚氧乙烯醚等，如OP-10，能够在干燥时，
形成的片状原料存在一定强度和韧性，即使在相互挤压下也不过变成较小的片状而已。
本发明的有益效果：本发明的片状原料，大幅度降低了与坩埚的接触面积，解决了
粘附坩埚而不能卸料的难题；合成出来的钛酸钾镁，不粘附陶瓷坩埚，块状体硬度低，易于
实现自动化操作，且钛酸钾镁片晶产品均匀性优良，合成过程极为简单，能耗小，成本低，生
产周期短，实现了零污染，收率大于99%，堆积密度0.60～0.70g/cm3,比表面积0.5～2.0m2/
g，中位径D50为6.5～9.5µm。
附图说明
图1为本发明实施例中片状原料的外观形貌照片；
图2为本发明实施例成品的XRD图；
图3为本发明实施例成品的SEM图（10.0µm）；
图4为本发明实施例成品的SEM图（20.0µm）；
图5为本发明实施例成品的SEM图（50.0µm）；
图6为本发明实施例成品的粒度分布图；
图7为本发明实施例成品的导热系数。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明做进一步说明。
由片状原料合成钛酸钾镁片晶的合成方法，包含如下具体步骤：
将含钛原料、含钾原料和含镁原料按照K2O∶MgO∶TiO2=1.0～2.0∶1∶4摩尔比的比例
称量，将水溶性乳化剂按TiO2量的1%比例称量；
将上述原料倒入水溶液中进行机械搅拌，湿法混料，得到混合均匀的浆料；在200-
230℃的温度下，将混合均匀的浆料进入滚筒刮板干燥机进行干燥，得到混合均匀的宽度50
～100mm、厚度0.2～0.6mm的片状原料；
将上述片状原料置于陶瓷坩埚中，在高温炉中，以1～2℃/分钟的升温速率，升温至
900～1100℃，停留3～6小时，自然冷却至室温，成为团聚的孔隙率较大白色块状体，称为团
聚的白色块状体；本发明的片状原料，大幅度降低了与坩埚的接触面积，解决了粘附坩埚而
不能卸料的难题；片状原料在陶瓷坩埚中存在巨大的空隙，热量很容易进入到物料中，减小
了物料中的温度梯度，提高了产品的均匀性；片状原料与目标产品微观形貌接近，便于钛酸
钾镁片晶在片状原料中的生长；片状原料有利于形成硬度较软的白色块状体，更容易进行
钛酸钾镁成品的加工；
将上述团聚的白色块状体进入超微冲击磨中进行破碎，分级，成为白色粉状物，即
为成品。
实施例一：
(1) 将含钛原料、含钾原料和含镁原料按照K2O∶MgO∶TiO2=1.2∶1∶4摩尔比的比例称
量，将水溶性乳化剂OP-10按TiO2量的1%比例称量；
(2) 将上述原料倒入水溶液中进行机械搅拌，湿法混料，选择温度为205℃，将混合均
匀的浆料进入滚筒刮板干燥机进行干燥，得到混合均匀的宽50mm厚度0.2～0.6mm的片状原
料，见图1；
(3) 将上述混合均匀的片状原料置于陶瓷坩埚里，在高温炉中，以2℃/分钟的升温速
率，升温至1050℃，停留5小时，自然冷却至室温，成为团聚的孔隙率较大白色块状体；此白
色块状体与陶瓷坩埚无粘附，孔隙率大，硬度小；
⑷将上述团聚的白色块状体进入超微冲击磨中进行破碎，分级，成为白色粉状物，即为
成品，见图2、图3、图4、图5、图6和图7。
实施例2：
(1) 将含钛原料、含钾原料和含镁原料按照K2O∶MgO∶TiO2=1.1∶1∶4摩尔比的比例称
量，将水溶性乳化剂OP-10按TiO2量的1%比例称量；
(2) 将上述原料倒入水溶液中进行机械搅拌，湿法混料，选择温度为210℃，将混合均
匀的浆料进入滚筒刮板干燥机进行干燥，得到混合均匀的宽60mm厚度0.2～0.6mm的片状原
料；
(3) 将上述混合均匀的片状原料置于陶瓷坩埚中，在高温炉中，以1℃/分钟的升温速
率，升温至1100℃，停留5小时，自然冷却至室温，成为团聚的孔隙率较大白色块状体；此白
色块状体与陶瓷坩埚无粘附，孔隙率大，硬度小；
⑷将上述团聚的白色块状体进入超微冲击磨中进行破碎，分级，成为白色粉状物，即为
成品。
实施例3：
(1) 将含钛原料、含钾原料和含镁原料按照K2O∶MgO∶TiO2=1.5∶1∶4摩尔比的比例称
量，将水溶性乳化剂OP-10按TiO2量的1%比例称量；
(2) 将上述原料倒入水溶液中进行机械搅拌，湿法混料，选择温度为220℃，将混合均
匀的浆料进入滚筒刮板干燥机进行干燥，得到混合均匀的宽50mm厚度0.2～0.6mm的片状原
料；
(3) 将上述混合均匀的片状原料置于陶瓷坩埚中，在高温炉中，以1℃/分钟的升温速
率，升温至1000℃，停留5小时，自然冷却至室温，成为团聚的孔隙率较大白色块状体；此白
色块状体与陶瓷坩埚无粘附，孔隙率大，硬度小；
⑷将上述团聚的白色块状体进入超微冲击磨中进行破碎，分级，成为白色粉状物，即为
成品。
实施例4：
(1) 将含钛原料、含钾原料和含镁原料按照K2O∶MgO∶TiO2=1.5∶1∶4摩尔比的比例称
量，将水溶性乳化剂OP-10按TiO2量的1%比例称量；
(2) 将上述原料倒入水溶液中进行机械搅拌，湿法混料，选择温度为200℃，将混合均
匀的浆料进入滚筒刮板干燥机进行干燥，得到混合均匀的宽80mm厚度0.2～0.6mm的片状原
料；
(3) 将上述混合均匀的片状原料置于陶瓷坩埚中，在高温炉中，以2℃/分钟的升温速
率，升温至1080℃，停留5小时，自然冷却至室温，成为团聚的孔隙率较大白色块状体；此白
色块状体与陶瓷坩埚无粘附，孔隙率大，硬度小；
⑷将上述团聚的白色块状体进入超微冲击磨中进行破碎，分级，成为白色粉状物，即为
成品。
实施例5：
(1) 将含钛原料、含钾原料和含镁原料按照K2O∶MgO∶TiO2=1.5∶1∶4摩尔比的比例称
量，将水溶性乳化剂OP-10按TiO2量的1%比例称量；
(2) 将上述原料倒入水溶液中进行机械搅拌，湿法混料，选择温度为230℃，将混合均
匀的浆料进入滚筒刮板干燥机进行干燥，得到混合均匀的宽70mm厚度0.2～0.6mm的片状原
料；
(3) 将上述混合均匀的片状原料置于陶瓷坩埚中，在高温炉中，以2℃/分钟的升温速
率，升温至1100℃，停留5小时，自然冷却至室温，成为团聚的孔隙率较大白色块状体；此白
色块状体与陶瓷坩埚无粘附，孔隙率大，硬度小；
⑷将上述团聚的白色块状体进入超微冲击磨中进行破碎，分级，成为白色粉状物，即为
成品。