CN101475343B - 用煤矸石生产装饰瓦的原料配方和制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用煤矸石生产装饰瓦的原料配方和制备方法，它是利用羧甲基纤维素溶于水能形成黏合胶状液的化学特性，提出一种可将煤矸石制成具有制坯工艺性的粘性泥料的原料配方，并按称量配料、搅拌制泥、陈化发酵、真空挤坯、机压定形、干燥脱水、入窑烧制等步骤进行，所生产的琉璃瓦、青筒瓦产品具有外形豪华美观、机械强度高无渗透和耐寒抗冻耐风化的显著优点，适合在文化旅游地区和维修古建筑时安装使用，为利用煤矸石废渣开创了新的途径并为制瓦行业开辟了新的原料资源，本发明具有工艺简捷、生产方便和制造成本低的优点，符合国家“禁用土地制砖造瓦”的产业政策和节能减排的环保要求。

Description

用煤矸石生产装饰瓦的原料配方和制备方法

技术领域：

本发明涉及一种建筑材料的生产技术，它属于烧制建陶饰瓦的技术领域，特别是一种用煤矸石生产装饰瓦的原料配方和制备方法。

背景技术：

我国是一个具有悠久历史文化传承的文明古国，特别是我国现存拥有数量众多的古代建筑物积淀着渊源流长的华夏文明，这些古建筑既是中华文化的一个重要标志，同时也是全人类宝贵的文化遗产。无需置疑，虽然这些古建筑物大都已经历经沧桑而破损，却仍然是我国目前发展和推进旅游事业的重要热点场所，具有极高的文化旅游和文物价值。我国各级文化旅游和文物管理部门本着“修旧如旧”的原则正致力于对这些数量众多的古建筑物进行保护、维修和开发利用的繁重工作。客观地说，这将极大地刺激建材市场对青筒瓦、琉璃瓦等仿古饰瓦类产品的巨大需求量。据调查：我国现有青筒瓦系列产品，大都是以粘土为原料经制坯成形后送入窑炉内烧制而成的。这种传统的原料结构将会耗费宝贵的土地资源而破坏生态环境，目前，我国政府已经采取强制措施明令禁止。本申请人曾经提出了一种“以页岩为原料机压真空内燃式烧制青砖瓦的方法”(ZL200610021036.3)的技术，它是采用页岩代替粘土作原料生产仿古青筒砖瓦系列产品，该产品具有外形古朴、色彩优美、青泽纯正、豪华美观的优点，深受用户的青睐。但是由于原料来源的局限，仍不能满足市场巨大的需求量。而现行琉璃瓦系列产品，大都是选用大青、二青、缸土、碱土、紫砂、木节等软硬质原料以及废匣钵粉、瓷粉等原料经制坯烧制而成。同样受到原料紧缺的制约，更是远远不能满足市场的需求。另据调查了解：目前我国众多煤矿企业每年都将在矿区周边排弃大量的煤矸石废渣，长年累月堆积如山，已成为严重威胁矿区生态环境、至今仍很难消化解决的“废渣山”公害。怎样才能开发利用这座庞大的“废渣山”并将煤矸石用作烧制青筒瓦、琉璃瓦等仿古饰瓦系列产品的生产原料呢？这既是我国烧制建陶饰瓦生产企业急需寻找开发的原料宝库，又是煤矿企业迫切需要消化解决“煤矸石废渣山”公害的环保课题，这也正是本发明所想要解决的问题。迄今为止，在国内外文献中尚未检索到有关“完全采用煤矸石为原料生产青筒瓦琉璃瓦等装饰瓦系列产品”的相关报道。究其原因，主要是由于煤矸石粉料疏散而无黏合性，所制成泥料的粘结性能极弱而不具有制坯的工艺性。

发明内容：

本发明的目的是在现有技术的基础上提出一种用煤矸石生产装饰瓦的原料配方和制备方法。本发明的突出的实质性特点和显著进步就在于：首创了一种能“将煤矸石粉料制成粘性泥料”的新型的原料配方，它能有效增强“泥料的粘结性能”并明显改善“制坯的工艺性”，采用本发明提出的原料配方和制备方法所烧制的饰瓦产品具有外形美观无裂纹、机械强度高无渗透和抗寒抗冻耐风化的优异性能，本发明提出的原料结构特别符合国家“禁用粘土”的制瓦产业政策和“变废为宝节约资源”的节能环保要求。

本发明是通过如下技术方案来实现的：

一种用煤矸石生产装饰瓦的原料配方，其特征在于：所说的装饰瓦是由下述重量配比的原料制成：

煤矸石                   100份，

羧甲基纤维素      0.52～0.72份，

上述所说的装饰瓦是指青筒瓦和琉璃瓦。

上述所说的羧甲基纤维素是一种可市购的化工原料。

一种用煤矸石生产装饰瓦的原料配方，其特征在于：所说的装饰瓦是由下述最佳重量配比的原料制成：

煤矸石             100份，

羧甲基纤维素      0.55份。

一种用煤矸石生产装饰瓦的原料配方，其特征在于：所说的装饰瓦是由下述重量配比的原料制成：

煤矸石                   100份，

氯化钠            0.12～0.20份，

羧甲基纤维素      0.52～0.72份。

所说的装饰瓦还可由下述重量配比的原料制成：

煤矸石                   100份，

氯化钠            0.10～0.15份，

氯化钾            0.10～0.15份，

羧甲基纤维素      0.52～0.72份。

按上述所说原料重量配比制成的装饰瓦也有很好的效果。

一种采用上述原料配方生产装饰瓦的制备方法，它依次按以下次序的步骤进行：

(1)称量配料：分别计量称取原料煤矸石100份、羧甲基纤维素0.52～0.72份，将煤矸石进行粉碎加工作业，再用滚筒筛过筛筛选制成粒度为30～180目的煤矸石粉料备用。

(2)搅拌制泥：按煤矸石重量的7～9％取用清水放入搅拌桶内，首先将计量称取的羧甲基纤维素加入搅拌桶内，搅拌制成羧甲基纤维素胶状溶液，再将煤矸石粉料加入搅拌桶内，充分搅拌制成粘性泥料，上述所说的羧甲基纤维素又名羧甲基纤维素钠，它的分子式为：[C₆H₇O₂(OH)₂CH₂COONa]n，产品名称为：CMC，它的外观为白色或微黄色絮状纤维粉末或白色粉末，无嗅无味无毒性，它易溶解于水形成胶状溶液并具有很好的黏合性能。本发明所提出的原料配方就是充分利用了羧甲基纤维素的这一特性。这是能够将疏散的煤矸石粉料制成粘性泥料并使之富有良好制坯工艺性的关键所在，这也正是能够实现用煤矸石为原料来生产青筒瓦、琉璃瓦等仿古装饰瓦的核心技术所在。

(3)陈化发酵：将在搅拌制泥步骤中制得的粘性泥料码堆存放18～22小时进行沤制发酵，即制得发酵坯泥，这对增强“泥料的粘结性能”和改善“泥料的制坯工艺性”都具有明显效果。

(4)真空挤坯：将制得的发酵坯泥送入配装于真空成形机的模具内挤压成形制成粗坯，所说的模具是按所制产品的工艺技术要求制作的，控制真空度为：0.8×10⁵Pa～0.7×10⁵Pa，即能有效地将粗坯坯体内的空气尽量排出坯体之外，能够有效提高粗坯坯体的密度，这对提高产品的机械强度具有一定效果。

(5)机压定形：将在真空挤坯步骤中制成的粗坯送入精模内进行机压整形，制成定形精坯，这对提高产品外观质量有明显效果，当然也可采用人工挤压整形，对提高产品外形质量也有一定效果。

(6)干燥脱水：将在机压定形步骤中制成的定形精坯进行干燥使之脱去水份，制成定形干精坯，可采用流水式输送线作业方式将定形精坯输送入烘房内进行烘干干燥使之脱水，能提高定形干精坯的坯体强度，可大大方便于入窑烧制作业。当然，也可采用自然凉干的方式使之脱水干燥。

(7)入窑烧制：将在干燥脱水步骤中制成的定形干精坯送入窑炉内进行烧制，即可制得合格的装饰瓦成品。

本发明所提出的制备方法还有如下技术特征：

一种用煤矸石生产青筒瓦的制备方法，它依次按以下步骤进行：

(1)称量配料：分别计量称取原料煤矸石100份、羧甲基纤维素0.52～0.72份，将煤矸石进行粉碎加工作业，再用滚筒筛过筛筛选制成粒度为30～180目的煤矸石粉料，

(2)搅拌制泥：按煤矸石重量的7～9％取用清水放入搅拌桶内，首先将羧甲基纤维素加入搅拌桶内，搅拌制成羧甲基纤维素胶状液，再将煤矸石粉料加入搅拌桶内，进行充分搅拌制成粘性泥料。

(3)陈化发酵：将在搅拌制泥步骤中制得的粘性泥料码堆存放18～22小时沤制发酵，制得发酵坯泥。

(4)真空挤坯：将制得的发酵坯泥送入配装于真空成形机的模具内进行挤压成形，即制成粗坯，所说的模具是按产品工艺技术要求制作的，控制真空度为：0.8×10⁵Pa～0.7×10⁵Pa。

(5)机压定形：将在真空挤坯步骤中制成的粗坯送入精模内进行机压整形，制成定形精坯。

(6)干燥脱水：将在机压定形步骤中制成的定形精坯采用流水式输送线作业的方式输送入烘房内进行烘干干燥使之脱水，制成定形干精坯。

(7)入窑烧制：将在干燥脱水步骤中制成的定形干精坯送入码装于甑子窑或扇窑窑炉内进行烧制时，按照如下升温温段控制窑炉内的烧制温度：点火后在40～48小时内缓慢升温至68～70℃、继之在10～14小时内匀加速升温至940～960℃，在940～960℃的温度下继续保火烧制8～10小时，然后封闭窑门，在隔绝外界空气的欠氧状态下向窑炉内缓缓注水40～46小时，降温后出窑自然冷却即制得青筒瓦成品。

采用上述如此缓慢的“升温温段”控制窑炉内的焙烧烧制温度的目的是：使坯件内外整体烧制反应速度均匀平缓稳定，能有效地确保所烧制青筒瓦的整个横截断面全部色质青纯、均匀一致。

采用上述“封闭窑门”和“向窑炉内缓缓注水”技术措施的目的是：为了隔绝外界空气在窑炉内营造欠氧还原环境，当向窑炉内缓缓注水降温时，可在窑炉内生成浓密雾状的缺氧水蒸汽并形成一定的蒸汽气压，能使雾状的缺氧水蒸汽渗透进入所烧制的青筒瓦内部，可使处于欠氧还原环境的青筒瓦成品能饱和地吸收雾状缺氧水蒸汽，能够有效促使所烧制青筒瓦的内部整个横截断面完全彻底“转青”。经过试烧实践表明：上述技术措施对稳定青筒瓦产品的“转青成色”和防止日后出现“翻红”现象都具有明显效果。

上述所说的甑子窑或扇窑是一种不配装流水式输送作业线的窑炉，烧制作业时：待烧制的定形干精坯是由人工送入码装于窑炉内，然后再点火进行烧制作业，待烧制完毕后，仍需由人工搬出窑炉。

一种用煤矸石生产琉璃瓦的制备方法，它按以下步骤进行：

(1)称量配料：分别计量称取煤矸石100份、羧甲基纤维素0.52～0.72份，将煤矸石进行粉碎加工作业，再用滚筒筛过筛筛选制成粒度为30～180目的煤矸石粉料，

(2)搅拌制泥：按煤矸石重量的7～9％取用清水放入搅拌桶内，首先将羧甲基纤维素加入搅拌桶内，搅拌制成羧甲基纤维素胶状液，再将煤矸石粉料加入搅拌桶内进行充分搅拌制成粘性泥料。

(3)陈化发酵：将在搅拌制泥步骤中制得的粘性泥料码堆存放沤制18～22小时，即制得发酵坯泥。

(4)真空挤坯：将制得的发酵坯泥，送入配装于真空成形机的模具内挤压成形制成粗坯，所说的模具是按所制产品的工艺技术要求制作的，控制真空度为：0.8×10⁵Pa～0.7×10⁵Pa。

(5)机压定形：将在真空挤坯步骤中制成的粗坯送入精模内机压整形，制成定形精坯，所说的精具是按所制产品的工艺技术要求制作的。

(6)干燥脱水：将在机压定形步骤中制成的定形精坯采用流水式输送线作业方式输送入烘房内进行烘干干燥使之脱水，制成定形干精坯。

(7)着色上釉：对干燥脱水步骤中所制得的定形干精坯进行表面清洁处理后，再根据工艺技术要求对定形干精坯进行绘画、上色和均匀覆涂釉料的加工作业，制成上釉的定形干精坯。

(8)入窑烧制：将上釉的定形干精坯送入推板式窑炉内进行烧制：控制窑炉内的烧制温度为1100～1200℃，连续烧制10～14小时，出窑自然冷却即制得琉璃瓦成品。

上述所说的推板式窑炉是一种安装有流水式输送作业线可连续输送进行烧制作业的窑炉。烧制作业时：将上釉的定形干精坯放置于流水式输送作业线上缓缓输入窑炉内，并由流水式输送作业线带动在窑炉内极为缓慢地前移过程中进行烧制作业，已烧制合格的成品仍由流水式输送作业线输出窑炉外。

本发明具有如下显著优点：

1.本发明提出了一种利用羧甲基纤维素溶于水形成黏合胶状液的化学特性，能将煤矸石粉料制成粘性泥料的新型的原料配方。它能明显改善“用煤矸石粉料拌泥制坯的工艺性能”，为利用煤矸石废渣开创了新的途径，并为制瓦企业开辟了新的原料资源。

2.本发明提出的用煤矸石生产青筒瓦、琉璃瓦等系列产品的制备方法，工艺流程非常简捷，无需重新配置专门设备和新增投资，利用现行砖瓦企业的常规设备即可进行规模化批量生产，制造成本较低，具有很好的经济效益。

3.采用本发明提出的原料配方和制备方法所烧制的青筒瓦和琉璃瓦等系列产品，具有外形豪华美观、机械强度高的优点，还特别具有耐酸碱腐蚀、抗寒抗冻耐风化的性能，完全适合在文化旅游地区和对古建筑物进行维修时安装使用。

4.本发明提出的原料配方结构完全合符国家“禁用粘土制砖造瓦”的产业政策和“变废为宝节约资源”的节能环保要求，对保护生态环境和节能减排工作都具有重大意义。

附图说明：

附图是本发明的生产工艺流程图。

具体实施方式：

实施例一：

一种用煤矸石生产琉璃瓦的原料配方，所说的琉璃瓦是由下述重量配比的原料制成：

煤矸石           100份，

羧甲基纤维素    0.55份。

实施例二：

一种用煤矸石生产琉璃瓦的原料配方，所说的琉璃瓦是由下述重量配比的原料制成：

煤矸石           100份，

羧甲基纤维素    0.72份。

实施例三：

一种用煤矸石生产青筒瓦的原料配方，所说的青筒瓦是由下述重量配比的原料制成：

煤矸石           100份，

羧甲基纤维素    0.60份。

实施例四：

一种用煤矸石生产青筒瓦的原料配方，所说的青筒瓦是由下述重量配比的原料制成：

煤矸石           100份，

羧甲基纤维素    0.60份，

水              8.0份。

实施例五：

一种用煤矸石生产青筒瓦的原料配方，所说的青筒瓦是由下述重量配比的原料制成：

煤矸石          100份，

氯化钠          0.15份，

羧甲基纤维素    0.52份。

实施例六：

一种用煤矸石生产琉璃瓦的制备方法，它按以下步骤进行：

(1)称量配料：分别计量称取煤矸石100份、羧甲基纤维素0.55份，将计量称取的煤矸石原料进行粉碎加工，采用滚筒筛进行过筛筛选制成粒度为160目的煤矸石粉料。

(2)搅拌制泥：按煤矸石重量的8％取用清水放入搅拌桶内，先将计量称取的羧甲基纤维素原料加入搅拌桶内搅拌制成羧甲基纤维素胶状液后，再将煤矸石粉料加入搅拌桶内，进行充分搅拌即可制成粘性泥料。

(3)陈化发酵：将制得的粘性泥料码堆存放22小时进行沤制发酵，即可制得发酵坯泥。

(4)真空挤坯：将制得的发酵坯泥，送入配装于真空成形机的模具内挤压成形制成粗坯，所说的模具是按所制产品的工艺技术要求制作的，控制真空度为：0.8×10⁵Pa，能提高坯体的致密度。

(5)机压定形：将制成的粗坯送入精模内进行机压整形加工作业，即可制成定形精坯，所说的精模是按所制产品的工艺技术要求制作的。

(6)干燥脱水：将制成的定形精坯采用流水式输送线的方式输送入烘房内进行烘干干燥使之脱水，制成定形干精坯。

(7)着色上釉：首先对制得的定形干精坯进行表面清洁处理后，再根据工艺技术要求对定形干精坯进行绘画、上色和均匀覆涂釉料的加工作业，即可制成上釉的定形干精坯。

(8)入窑烧制：由流水式输送作业线将上釉的定形干精坯输送入推板式窑炉内并在窑炉内缓慢前移进行烧制：控制窑炉内的烧制温度为1150℃，窑炉内的烧制时间为14小时，再由流水式输送作业线输出窑炉外自然冷却即制得琉璃瓦成品。

实施例七：

一种用煤矸石生产琉璃瓦的制备方法，按实施例六所述方法制成上釉的定形干精坯后，在入窑烧制的步骤中：由流水式输送作业线将上釉的定形干精坯输送入推板式窑炉内并在窑炉内缓慢前移进行烧制：控制窑炉内的烧制温度为1200℃、烧制时间为12小时，再由流水式输送作业线输出窑炉外自然冷却即制得琉璃瓦成品。

实施例八：

一种用煤矸石生产青筒瓦的制备方法，它依次按以下的步骤进行：

(1)称量配料：分别计量称取原料煤矸石100份、羧甲基纤维素0.6份，将煤矸石进行粉碎加工作业，再经滚筒筛过筛筛选制成粒度为120目的煤矸石粉料，

(2)搅拌制泥：按煤矸石重量的9％取用水放入搅拌桶内，将羧甲基纤维素加入搅拌桶内搅拌制成羧甲基纤维素胶液，再将煤矸石粉料加入搅拌桶内，进行充分搅拌制成粘性泥料。

(3)陈化发酵：将制得的粘性泥料码堆存放沤制发酵20小时，制得发酵坯泥。

(4)真空挤坯：将制得的发酵坯泥，送入配装于真空成形机的模具内挤压成形制成粗坯，所说的模具是按产品工艺技术要求制作的，控制真空度为：0.75×10⁵Pa。

(5)机压定形：将在真空挤坯步骤中制成的粗坯送入精模内进行机压整形加工作业，即制成定形精坯。

(6)干燥脱水：将制成的定形精坯采用流水式输送线的方式输送入烘房内进行烘干干燥使之脱去水份，制成定形干精坯。

(7)入窑烧制：将制成的定形干精坯送入码装于甑子窑窑炉内进行烧制时，采用红外线测温仪按照如下升温温段控制窑炉内的烧制温度：点火后在44小时内缓慢升温至68℃、继之在12小时内匀加速升温至950℃，在950℃的温度下继续保火烧制10小时，封闭窑门，在隔绝外界空气的欠氧状态下向窑炉内缓缓注水40小时，待窑炉内温度降低后，打开窑门即可取出已经烧制合格的青筒瓦成品。

实施例九：

一种用煤矸石生产青筒瓦的制备方法，按照实施例八所述方法制成定形干精坯后，在入窑烧制的步骤中：将制成的定形干精坯送入码装于扇窑窑炉内进行烧制时，采用红外线测温仪按照如下升温温段控制窑炉内的烧制温度：点火后在48小时内缓慢升温至70℃、继之在14小时内匀加速升温至960℃，并在960℃的温度下继续保火烧制9小时，封闭窑门，在隔绝外界空气的欠氧状态下向窑炉内缓缓注水45小时，待窑炉内温度降低后，打开窑门即可取出已经烧制合格的青筒瓦成品。

Claims (3)

1.一种用煤矸石生产装饰瓦的制备方法，它依次按以下次序的步骤进行：

(1)称量配料：分别计量称取煤矸石100份、羧甲基纤维素0.52～0.72份，将煤矸石粉碎、筛选制成30～180目的煤矸石粉料，

(2)搅拌制泥：按煤矸石重量的7～9％取水放入搅拌桶内，将羧甲基纤维素加入搅拌桶内搅拌制成羧甲基纤维素溶液，再将煤矸石粉料加入搅拌桶内，搅拌制成粘性泥料，

(3)陈化发酵：将制得的粘性泥料码堆存放18～22小时，制得发酵坯泥，

(4)真空挤坯：将制得的发酵坯泥，送入真空成形机内挤压成形制成粗坯，控制真空度为：0.8×10⁵Pa～0.7×10⁵Pa，

(5)机压定形：将在真空挤坯步骤中制成的粗坯送入精模内机压整形，制成定形精坯，

(6)干燥脱水：将制成的定形精坯进行干燥，制成定形干精坯，

(7)入窑烧制：将制成的定形干精坯送入窑炉内进行烧制，即可制得装饰瓦成品。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在所说的入窑烧制步骤中，将定形干精坯送入码装于窑炉内进行烧制时，按照如下升温温段控制窑炉内的烧制温度：点火后在40～48小时内缓慢升温68～70℃、继之在10～14小时内匀加速升温至940～960℃，在940～960℃的温度下继续保火烧制8～10小时，封闭窑门，向窑炉内缓缓注水40～46小时，降温后出窑即制得青筒瓦成品。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在干燥脱水与入窑烧制的步骤之间还有着色上釉的步骤：即对干燥脱水步骤中所制得的定形干精坯表面清洁处理，再根据工艺技术要求对定形干精坯进行上色涂釉加工，制成上釉的定形干精坯，在所说的入窑烧制步骤中，将上釉的定形干精坯送入窑炉内进行烧制：控制窑炉内的烧制温度为1100～1200℃，烧制10～14小时，出窑冷却即制得琉璃瓦成品。