CN101580377B - 用碳黑着色生产砖瓦装饰建材的坯料配方及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种用碳黑着色生产砖瓦装饰建材的坯料配方及制备方法，它首创了由碳黑、铁粉、钒钛渣、软质页岩和软质粘土等原料构成染制着色的新配方及用隧道窑、推板窑生产青屋面瓦、黑墙面砖、黑地面砖等系列产品的新工艺，其产品具有抗寒冻耐风化、外形色泽纯正、耐酸碱腐蚀不易变色的优良特性，能满足文化旅游地区对古建筑物进行维修安装的质量要求，本发明具有工艺流程简捷、自动化程度高和生产效率高的显著优点，所提出的新型坯料配方为装饰砖瓦建材行业又拓宽了丰富的原料资源，符合国家“废物利用、保护环境”的产业政策，具有节能减排的环保效应和极佳的经济效益，有很好的市场前景。

Description

用碳黑着色生产砖瓦装饰建材的坯料配方及制备方法

技术领域：

本发明涉及建陶饰瓦的烧制技术，具体地说是一种用碳黑着色生产砖瓦装饰建材的坯料配方及制备方法，特别适合生产用于建筑装饰的青屋面瓦以及黑墙面砖、黑地面砖等系列产品。

背景技术：

近年来，随着我国旅游经济的高速发展，有力地推进了我国对重点文物景观修复和文化旅游景区建设的进程。就目前旅游建筑市场而言，对用于仿古建筑装饰的青屋面瓦及黑墙面砖、黑地面砖等系列产品一直都有巨大的市场需求。而我国现有的实际生产能力仍远远不能满足市场的需要。究其原因主要有二：第一是生产原料受限。现有生产企业大都是采用粘土为原料经制坯后入窑焙烧制成产品的。我国政府为保护耕地资源，已采取强制措施发出禁用粘土为原料生产建材的“禁土令”。为了开拓新的原料资源，本申请人曾提出了“以页岩为原料机压真空内燃式烧制青砖瓦的方法”(专利号：ZL200610021036.3)和“用煤矸石生产装饰瓦的原料配方和制备方法”(专利申请号：200910058223.2)的生产技术，目前这两项技术均已成功实施有批量产品上市，这在一定程度上缓解了生产原料紧缺的矛盾。当然，还应当继续探索和大力开发新型原料资源以满足市场需要。第二是现行落后的生产工艺技术制约了产量的提高。由于现行“瓦体转青、砖体发黑”的烧制工艺技术是在正常烧制完毕后，还需严密封闭窑门隔绝外界空气，继续在欠氧还原环境中焖烧5～7小时后，再向窑炉内缓缓注水降温3～4天，使所生成的缺氧水蒸汽能够在闭窑的欠氧还原环境中逐渐渗入所烧制的砖或瓦体内部直至被饱和吸收，才能使砖或瓦体整个断面完全彻底“发黑”或“转青”而制得合格成品。这种特殊的工艺要求就决定了它不能在高效的推板窑和配装有链条滚筒式输送线的隧道窑窑炉内进行输送式在线连续烧制作业，而只能使用低效的甑子窑和扇窑才能闭窑营造欠氧还原环境进行“闷烧”和“注水”作业。无需讳言，这种甑子窑或扇窑是一种靠人工码坯烧制、熄窑后搬出产品的间歇作业式窑炉，它的缺陷是：生产产量很低而工人劳动强度却很大，每窑的生产作业周期就长达十五天以上，直接导致生产成本大幅增高。怎样才能从优化原料配方着手改进传统的“瓦体转青、砖体发黑”的工艺技术呢？这是长期以来困扰我国装饰建陶建材行业正常发展的一个迫切需要解决的严峻问题，这也正是本发明所想要解决的课题。

发明内容：

本发明的目的旨在克服现有技术在“原料配方”和“烧制工艺”上存在的技术性缺陷和不足，而提出一种用碳黑着色生产砖瓦装饰建材的坯料配方及制备方法。

本发明的关键技术核心是：

第一，用钒钛渣、铁粉、软质页岩、软质粘土为原料并选用一种对其原料进行染色的着色剂组成新的坯料配方。

上述所说的钒钛渣是指冶炼钒钛合金后所排弃的炉渣废料；所说软质页岩是指含有大量碳化有机质、细分散状硫化铁的软碳质页岩和/或黑色页岩，最常见于煤系地层；所说软质粘土是软弱粘性土的简称，又称软粘土或软土，它属于河谷相、湖沼相、溺谷相、三角洲相的粘性沉积物或河流冲积物，多分布于河流中下游或湖泊附近地区，最常见的软质粘土是淤泥和淤泥质土，这类软质粘土不在国家“禁土令”之列，特别符合国家“利旧利废变废为宝”的节能减排环保政策。

经过多次筛选对比试验：由于碳黑本身作为颜料具有着色力、遮盖力和固色稳定性最强且质优价廉的特性。最终确定碳黑作为着色剂，经试用表明它对上述原料具有极佳的染色固色效果。

上述铁粉是指钢铁厂在冶炼铁产品工艺中所排弃的黑色粉状废物料，在坯料配方中，铁粉是既作制坯原料又作着色剂使用。

第二，用高效先进的推板窑和隧道窑窑炉设备对坯件进行输送式在线连续烧制作业。

由于在制坯之前就已经对构成坯件的原料质体进行调色染制，所制成的坯件已经达到“瓦体转青”、“砖体发黑”的技术指标要求，无需再封闭窑门进行“闷烧”和“注水”作业来促使“瓦体转青”、“砖体发黑”。即是说，本发明首创的坯料配方和染色技术为使用高效先进的推板窑和隧道窑窑炉设备在线连续生产青屋面瓦、黑墙面砖和黑地面砖等系列产品新工艺提供了技术支持。

本发明是通过如下技术方案来实现的：

一种用碳黑着色生产砖瓦装饰建材的坯料配方，其特征在于：它由下述重量配比的原料组成：

碳黑    1份，

钒钛渣  25～50份，

软质页岩25～50份。

上述所说的砖瓦装饰建材是指建筑装饰用青屋面瓦系列产品以及黑墙面砖、黑地面砖系列产品。

上述碳黑作为着色剂，是一种可市购的化工产品。

上述所说的钒钛渣是指冶炼钒钛合金后所排弃的炉渣废料。

上述所说的软质页岩是指含有大量已碳化的有机质、细分散状硫化铁的软碳质页岩和/或黑色页岩。

一种用碳黑着色生产砖瓦装饰建材的坯料配方，其特征在于：它由下述重量配比的原料组成：

碳黑    1份，

钒钛渣  25～50份，

软质粘土25～50份。

上述所说的软质粘土是指软弱粘性土类的淤泥质土。

一种生产砖瓦装饰建材的坯料配方，其特征在于：它由下述重量配比的原料制成：

碳黑    1份，

铁粉    15～30份，

软质页岩20～35份，

软质粘土20～35份。

上述铁粉是指冶炼铁产品工艺中所排弃的黑色粉状废物料，它在坯料配方中既是作为制坯原料又是作为着色剂使用。

一种用上述坯料配方生产砖瓦装饰建材的制备方法，所说的砖瓦装饰建材是指建筑装饰用青屋面瓦系列产品以及黑墙面砖、黑地面砖系列产品。它依次按以下次序的步骤进行：

(1)计量配料：按如下重量配比的坯料配方分别计量称取原料放入球磨机内：

碳黑    1份，

钒钛渣  25～50份，

软质页岩25～50份。

所使用的碳黑为市购的化工产品，钒钛渣为攀钢公司在冶炼钒钛合金后所排弃的炉渣废料。

(2)球磨染浆：启动球磨机对放入的原料进行球磨加工作业，并按计量配料步骤中所称取原料总重量的30～40％向球磨机内加入清水，碳黑将充分扩散均匀分布于所磨制的原料泥浆之中并对原料泥浆的细小质体进行染制着色，随着球磨加工作业的不断进行，原料泥浆的细小质体不断被研磨细化，碳黑将对不断研磨细化的原料质体进行反复染色直至着色牢固稳定，进行球磨、染色作业5～8小时，即可制得着色泥浆，再经网目规格为190～200目的三层筛过筛滤渣后，将所制得的着色泥浆放入贮浆池备用。

(3)压榨脱水：用抽浆泵将着色泥浆抽入压泥机内滤水，反复挤压1～1.2小时进行脱水作业后，即制得着色泥料，所说挤压作业是指反复进行挤搓压榨作业，能有效提高着色泥料的粘结性能，对提高产品质量有一定作用。

(4)真空挤模：将压榨脱水步骤中制得的着色泥料送入安装于真空挤压机的模具内，在真空负压作用下进行挤模压制成形，即制得所需形状的着色坯件，控制真空度为：0.55×10⁵Pa～0.65×10⁵Pa，能使所制得的着色坯件具有很好的密实度。

(5)烘制干燥：将真空挤模步骤中制得的着色坯件凉干，用流水式输送机送入烘+房内进行烘制使之进一步脱水干燥、提高坯件强度，即制得着色干坯。

(6)入窑焙烧：用链条滚筒式输送线将制成的着色干坯输送入隧道窑窑炉内并在窑炉内缓慢前移的过程中进行在线连续烧制：控制隧道窑窑炉内烧制温度为950℃～1050℃、载运着色干坯的链条滚筒式输送线在窑炉内缓慢前移时间即在线连续烧制时间为9～15小时，再由链条滚筒式输送线向窑炉外在线输出烧制合格的成品。

本发明所提出的制备方法还有如下技术特征：

一种生产青屋面瓦的制备方法，它按以下次序的步骤进行：

(1)计量配料：按照如下重量配比的坯料配方分别计量称取原料放入球磨机内：

碳黑    1份，

钒钛渣  25～50份，

软质粘土25～50份。

所使用的碳黑为市购的化工产品，钒钛渣为攀钢公司冶炼钒钛合金后排弃的炉渣废料。

(2)球磨染浆：启动球磨机对放入的原料进行球磨加工作业，并按计量配料步骤中所称取原料总重量的30～40％向球磨机内加入清水，控制球磨、染色作业5～8小时，即可制得着色泥浆，将着色泥浆经190～200目的三层筛滤渣后，放入贮浆池备用。

(3)压榨脱水：用抽浆泵将着色泥浆抽入压泥机内滤水，反复挤搓压榨1～1.2小时进行脱水后，制得着色泥料。

(4)真空挤模：将着色泥料送入安装于真空挤压机的瓦模模具内，在真空负压作用下进行挤模压制成形，即制得所需形状的着色坯件，控制真空度为：0.55×10⁵Pa～0.65×10⁵Pa。

(5)烘制干燥：将制得的着色坯件凉干后，用流水式输送机送入烘房内进行烘制脱水使之干燥以提高强度，即制得着色干坯。

(6)入窑焙烧：将着色干坯置于链条滚筒式输送线上输入隧道窑窑炉并在窑炉内缓慢前移的过程中，对着色干坯进行在线连续烧制：控制隧道窑窑炉内烧制温度为950℃～1050℃、链条滚筒式输送线载运着色干坯在窑炉内缓慢前移时间即在线连续烧制时间为9～15小时，由链条滚筒式输送线不断地在线输出烧制合格的青屋面瓦成品。

一种生产黑墙面砖、黑地面砖的制备方法，它按以下次序的步骤进行：

(1)计量配料：按照如下重量配比的坯料配方分别计量称取原料放入球磨机内：

碳黑    1份，

铁粉    15～30份，

软质页岩20～35份，

软质粘土20～35份。

上述铁粉是指冶炼铁产品工艺中所排弃的黑色粉状废物料。

上述碳黑为市购的化工产品，钒钛渣为冶炼钒钛合金后所排弃的炉渣废料。

(2)球磨染浆：按计量配料步骤中称取原料总重量的30～40％向球磨机内加入清水，启动球磨机进行球磨、染色作业5～8小时，碳黑将对不断研磨细化的原料质体进行反复染色直至着色牢固稳定，即可制得着色泥浆，将着色泥浆过滤去渣后放入贮浆池备用。

(3)压榨脱水：用抽浆泵将着色泥浆抽入压泥机内滤水，挤搓压榨1～1.2小时进行脱水作业后，即制得着色泥料。

(4)真空挤模：将压榨脱水步骤中制得的着色泥料送入安装于真空挤压机的砖模模具内进行挤模压制成形作业，即制得所需形状的着色坯件，控制真空度为：0.55×10⁵Pa～0.65×10⁵Pa，能使制得的着色坯件具有很好的密实度。

(5)烘制干燥：将制得的着色坯件凉干，用流水式输送机送入烘房内进行烘制脱水使之干燥提高强度，即制得着色干坯。

(6)入窑焙烧：将着色干坯堆码放置于一组推板上依次输送入推板窑窑炉内并在窑炉内依次缓慢前移进行在线连续烧制：控制推板窑窑炉内烧制温度为950℃～1050℃、载运着色干坯的推板在窑炉内缓慢前移的时间即在线连续烧制时间为9∽15小时，每隔7～10分钟由推板向窑炉外依次出料一次，输出烧制合格的黑墙面砖和/或黑地面砖成品。

本发明的突出的实质性特点和显著进步就在于：首创了“碳黑、铁粉对钒钛渣、软质页岩、软质粘土等原料构成调色染色的新配方”和“使用隧道窑、推板窑在线连续烧制”的新工艺，在制坯之前即对原料质体进行调色染制达到所需“青瓦黑砖”的色泽要求，彻底扬弃了现行“闭窑闷烧注水使瓦体转青、砖体发黑”的低效落后的工艺，为采用先进高效低成本的隧道窑、推板窑生产青瓦黑砖系列产品提供了技术保障。

本发明具有如下显著优点：

1.本发明提出了一种对原料进行调色染色的新的坯料配方及工艺技术，为生产装饰用青屋面瓦、黑面墙地砖系列产品开辟了新的原料途径，它在制坯之前对原料质体进行调色染制达到所需“青瓦黑砖”的色泽质量要求，调色操作简便、色度容易控制。

2.本发明采用自动化水平高的隧道窑、推板窑先进窑炉生产装饰用青瓦黑砖系列产品，大大减轻劳动强度、降低生产成本，大幅度提高生产产量，可为市场提供大宗质优的装饰建材。

3.按本发明提出的原料配方和制备方法所烧制的装饰用青屋面瓦及黑墙面砖、黑地面砖系列产品，具有抗寒冻耐风化、外形美观色泽纯正和耐酸碱腐蚀不易变色的优点，经使用表明：完全满足在文化旅游地区对古建筑物进行安装维修使用的质量要求。

4.本发明工艺流程简捷、操作管理方便，利用现行砖瓦企业常规设备即可进行规模化批量生产，具有很好的经济效益和节能减排的环保效应。

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：

一种生产青屋面瓦系列产品的坯料配方，它由下述重量配比的原料组成：

碳黑    1份，

钒钛渣  42份，

软质页岩42份。

上述碳黑作为着色剂，是可市购的化工产品。

上述所说的钒钛渣是指攀钢公司冶炼钒钛合金所排弃的炉渣废料。

上述所说的软质页岩是指含有大量已碳化的有机质与细分散状硫化铁的软碳质页岩和/或黑色页岩。

实施例二：

一种生产青屋面瓦系列产品的坯料配方，其特征在于：它由下述重量配比的原料组成：

碳黑    1份，

钒钛渣  45份，

软质粘土50份。

上述所说的软质粘土是指软弱粘性土类的淤泥质土。

实施例三：

一种生产黑墙面砖、黑地面砖系列产品的坯料配方，其特征在于：它由下述重量配比的原料制成：

碳黑    1份，

铁粉    25份，

软质页岩30份，

软质粘土30份。

上述铁粉是指冶炼铁产品工艺中所排弃的黑色粉状废物料。

上述所说软质页岩是指软碳质页岩和/或黑色页岩。

上述所说的软质粘土是指软弱粘性土类的淤泥质土。

实施例四：

一种生产青屋面瓦的制备方法，它依次按以下次序的步骤进行：

(1)计量配料：按照如下重量配比的坯料配方分别计量称取原料放入球磨机内：

碳黑    1份，

钒钛渣  42份，

软质页岩42份。

所使用的碳黑为市购的化工产品。

钒钛渣为攀钢公司在冶炼钒钛合金后所排弃的炉渣废料。

软质页岩是指软碳质页岩和/或黑色页岩。

(2)球磨染浆：按计量配料步骤中称取原料总重量的35％向球磨机内加入清水，启动球磨机进行球磨作业，随着球磨加工作业的不断进行，碳黑将充分扩散均匀分布于所磨制的原料泥浆之中并对原料泥浆的细小质体进行染色直至着色牢固稳定，控制球磨、染色作业7小时，制得着色泥浆，用200目的三层筛过滤除渣后放入贮浆池备用。

(3)压榨脱水：用抽浆泵将着色泥浆抽入压泥机内反复挤搓压榨1小时进行压滤脱水，即制得着色泥料，进行挤搓压榨有利于提高着色泥料的粘结性能。

(4)真空挤模：将压榨脱水步骤中制得的着色泥料送入安装于真空挤压机的瓦模模具内，瓦模模具可按青屋面瓦系列产品的标准尺寸规格订做，在真空负压作用下进行挤模压制成形，即制得青屋面瓦的着色坯件，控制真空度为：0.6×10⁵Pa，能有效提高着色坯件的密实度。

(5)烘制干燥：将真空挤模步骤中制得的着色坯件用流水式输送机送入烘房内进行烘干脱水、提高强坯强度，即制得着色干坯。

(6)入窑焙烧：用链条滚筒式输送线将制成的着色干坯输送入隧道窑窑炉内并在窑炉内缓慢前移的过程中进行连续烧制：控制隧道窑窑炉内烧制温度为1000℃，控制载运着色干坯的链条滚筒式输送线在窑炉内缓慢前移时间即连续烧制时间为12小时，再由链条滚筒式输送线向窑炉外输出烧制合格的青屋面瓦成品。

实施例五：

一种生产青屋面瓦的制备方法，它按以下步骤进行：

(1)计量配料：按照如下重量配比的坯料配方分别计量称取原料放入球磨机内：

碳黑    1份，

钒钛渣  45份，

软质粘土50份。

所使用的碳黑为市购的化工产品，钒钛渣为攀钢公司冶炼钒钛合金后所排弃的炉渣废料。

它的第(2)至(5)的步骤是按照实施例四所述的方式进行。

(6)入窑焙烧：用一组推板依次将着色干坯输入推板窑窑炉内并在窑炉内缓慢前移进行在线连续烧制：控制推板窑窑炉烧制温度为1050℃，控制载运着色干坯的每台推板在窑炉内缓慢前移总的时间即在线连续烧制时间为10小时，每隔7分钟由推板依次向窑炉外出料一次，输出烧制合格的青屋面瓦成品。

实施例六：

一种生产黑墙面砖的制备方法，它按以下步骤进行：

(1)计量配料：按照如下重量配比的坯料配方分别计量称取原料放入球磨机内：

碳黑    1份，

铁粉    25份，

软质页岩30份，

软质粘土30份。

上述所使用的软质页岩是指软碳质页岩和/或黑色页岩；软质粘土是指软弱粘性土类的淤泥质土；铁粉是指冶炼铁产品工艺中所排弃的黑色粉状废物料，它是既作制坯原料又作着色剂使用。

它的(2)至(6)的步骤是按照实施例四所述的方式进行，即可制得合格的黑墙面砖成品。

实施例七：

一种生产黑地面砖的制备方法，它按以下步骤进行：

(1)计量配料：按照如下重量配比的坯料配方分别计量称取原料放入球磨机内：

碳黑    1份，

铁粉    30份，

软质页岩30份，

软质粘土30份。

上述所说软质页岩是指软碳质页岩和/或黑色页岩。

上述所说的软质粘土是指软弱粘性土类的淤泥质土。

上述铁粉是指冶炼铁产品工艺中所排弃的黑色粉状废物料，它是既作制坯原料又作着色剂使用。

它的(2)至(5)的步骤是按照实施例四所述的方式进行。

(6)入窑焙烧：用一组推板依次将着色干坯输入推板窑窑炉内并在窑炉内缓慢前移进行在线连续烧制：控制推板窑窑炉烧制温度为950℃，控制载运着色干坯的每台推板在窑炉内缓慢前移总的时间即在线连续烧制时间为10小时，每隔8分钟由推板依次向窑炉外出料一次，输出烧制合格的黑地面砖成品。

事实上，在实际生产中，还可分别在推板窑或者隧道窑窑炉内在线连续烧制不上釉的小青瓦系列产品。也可分别在推板窑或者隧道窑窑炉内同时在线连续混烧青屋面瓦、黑墙面砖、黑地面砖和不上釉的小青瓦等多品种系列产品。

上述实施例仅仅是能够实现本发明技术方案的方式之一，本发明要求保护的范围并不局限于上述实施例，还应包括由本领域的普通技术人员按照本发明的技术方案所能变化的其它实施方式。

Claims (6)

1.一种用碳黑着色生产砖瓦装饰建材的坯料，其特征在于：它由下述重量配比的原料组成：

碳黑                1份，

钒钛渣              25～50份，

软质页岩            25～50份，

所说的钒钛渣是指冶炼钒钛合金后所排弃的炉渣废料，

所说的砖瓦装饰建材是指建筑装饰用青屋面瓦系列产品以及黑墙面砖、黑地面砖系列产品。

2.一种用碳黑着色生产砖瓦装饰建材的坯料，其特征在于：它由下述重量配比的原料组成：

碳黑                1份，

钒钛渣              25～50份，

软质粘土            25～50份，

所说的钒钛渣是指冶炼钒钛合金后所排弃的炉渣废料。

3.一种用碳黑着色生产砖瓦装饰建材的坯料，其特征在于：它由下述重量配比的原料制成：

碳黑                1份，

铁粉                15～30份，

软质页岩            20～35份，

软质粘土            20～35份，

上述铁粉是指冶炼铁产品工艺中所排弃的黑色粉状废物料。

4.一种生产砖瓦装饰建材的制备方法，它依次按以下次序的步骤进行：

(1)计量配料：按如下重量配比的坯料配方分别计量称取原料放入球磨机内：

碳黑                1份，

钒钛渣              25～50份，

软质页岩            25～50份，

(2)球磨染浆：按计量配料步骤中称取原料总重量的30～40％向球磨机内加入清水，进行球磨、染色作业5～8小时，即制得着色泥浆，

(3)压榨脱水：用抽浆泵将着色泥浆抽入压泥机内挤压1～1.2小时进行脱水作业，即制得着色泥料，

(4)真空挤模：将在压榨脱水步骤中制得的着色泥料送入真空挤压机内进行挤模压制成形，制得所需形状的着色坯件，控制真空度为：0.55×10⁵Pa～0.65×10⁵Pa，

(5)烘制干燥：将在真空挤模步骤中制得的着色坯件送入烘房内进行烘制，即制得着色干坯，

(6)入窑焙烧：用链条滚筒式输送线将制成的着色干坯输送入隧道窑窑炉内并在窑炉内缓慢前移进行连续烧制：控制隧道窑窑炉内烧制温度为950℃～1050℃，连续烧制时间为9～15小时，由链条滚筒式输送线向窑炉外输出烧制合格的成品。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：在所说的球磨染浆的步骤中，进行球磨、染色作业6～7小时，将所制得的着色泥浆经网目为190～200目的三层筛过筛滤渣后，放入贮浆池。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：在烘制干燥后的入窑焙烧步骤，它是用一组推板将着色干坯依次输送入推板窑窑炉内并在窑炉内依次缓慢前移进行连续烧制：控制推板窑窑炉内烧制温度为950℃～1050℃，烧制时间为9∽15小时，每隔7～10分钟由推板向窑炉外依次出料一次，输出烧制合格的成品。

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