CN101671160B - 一种利用陶瓷废料制备不发泡、不变形陶瓷的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种利用陶瓷废料制备不发泡、不变形陶瓷的方法，包括如下步骤：将各原料按如下重量百分比混合：陶瓷废料1％～99％，陶瓷粘土0％～40％，石英0％～30％，长石0％～35％，氧化铝或铝的富含物1％～50％；按上述原料总重量的50％～150％添加水，并添加0.5％～5％助磨剂和0.5％～5％粘结剂进行球磨，经干燥、成型、烧成后即可制得不发泡、不变形的陶瓷。本发明提供的技术既可以解决陶瓷工业中大量的陶瓷废料处理问题，又可以解决陶瓷行业原材料资源的过度消耗问题，大大削减陶瓷工业的废料排放，减少陶瓷废料因堆积、填埋而造成的环境污染。本发明技术具有废料利用率高、工艺简单、成本低等优点。

Description

一种利用陶瓷废料制备不发泡、不变形陶瓷的方法
技术领域
本发明涉及陶瓷废料的利用技术领域，具体涉及利用陶瓷废料制备陶瓷的方法。
背景技术
近年来，我国建筑陶瓷工业得到了迅猛发展，2007年产量达到了56亿平方米，2008年产量预计在62亿平方米左右(比2007年增长约11％)，约占世界总产量的50％，形势一片大好。然而，其带来的负面影响-资源(原材料、能源)的过度消耗以及环境污染问题也越来越突出。生产过程中产生的大量的陶瓷废料(其中抛光砖废料占据了一半以上)严重污染着我们的水土环境，严重阻碍了陶瓷工业的可持续发展。因此，开发一种陶瓷废料的高效率资源化利用技术具有广阔的发展前景。
截止目前为止，有关陶瓷废料资源化利用的报道有：“轻质陶瓷材料及其生产工艺”(CN.02114605.5)、“一种具有孔洞效果装饰陶瓷砖的生产方法”(CN.200710032904.2)、“一种多孔陶瓷材料及其制备方法”(CN.一种多孔陶瓷材料及其制备方法)、“一种利用抛光废料生产陶瓷砖的方法”(CN.200410079020.9)、“利用陶瓷抛光废渣或陶瓷废料生产超薄陶瓷抛光砖的工艺方法”(CN.200510020420.7)等。但这些技术的陶瓷废料利用率不高(陶瓷废料在原料中所占比例一般低于70％)，且在烧成中很容易引起产品的发泡与变形(陶瓷废料所占比例越高，越容易引起发泡与变形)。这些技术一方面局限于生产多孔轻质(发泡)陶瓷砖，另一方面由于其变形比较厉害，成品率较低。通过目前的现有技术来实现陶瓷废料的高效率(高比例率)资源化利用比较困难，在陶瓷行业推行陶瓷废料零排放的绿色生产具有相当大的难度。因此，开发一种陶瓷废料使用量大而在烧成中又不发泡、不变形的绿色陶瓷制备技术具有非常重要的社会经济意义。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述现有技术中存在的不足，克服陶瓷废料在烧成中的发泡与变形，提供一种利用陶瓷废料制备不发泡、不变形陶瓷的方法。该方法不仅可以为陶瓷企业带来可观的经济效益(因原料成本的节约)，而且可以促进陶瓷企业实现废料零排放的绿色生产，为我国的节能减排作贡献。
本发明通过添加氧化铝、铝粉或者富含铝的物质，增加在烧成中的液相粘度以及促使氧化铝和碳化硅表面的二氧化硅反应生成莫来石相和刚玉相，阻碍氧向碳化硅层的扩散而抑制碳化硅的氧化分解，从而避免了在烧成中的发泡与变形。具体技术方案如下：
一种利用陶瓷废料制备不发泡、不变形陶瓷的制备方法，包括如下步骤：
1)各原料按如下重量百分比混合：陶瓷废料1％～99％，陶瓷粘土0％～40％，石英0％～30％，长石0％～35％，氧化铝或铝的富含物1％～50％；
2)按上述原料总重量的50％～150％添加水，并添加0.5％～5％助磨剂和0.5％～5％粘结剂进行球磨，经干燥、成型、烧成后即可制得不发泡、不变形的陶瓷。
上述方法中，所述陶瓷废料包括陶瓷工业中废渣、废泥、废坯、废砖、抛光渣或废液经沉淀、压滤处理后得到的废料。视其情况可以进行破碎、球磨、干燥处理等。
上述方法中，所述陶瓷粘土包括中级球土或高岭土。
上述方法中，所述助磨剂为三聚磷酸钠或腐殖酸钠，所述粘结剂为羧甲基纤维素或聚乙烯醇。
上述方法中，所述长石包括钾长石或钠长石，等助溶剂类原料。
上述方法中，所述氧化铝为高纯氧化铝或工业氧化铝；所属铝的富含物包括铝粉或铝型材厂的铝废渣或铝废泥。
上述方法中，所述球磨为干法球磨或湿法球磨。
上述方法中，球磨时间为20～120分钟，球磨后物料过30目筛，筛余重量分数为0.5～1％，然后采用振动干燥造粒或喷雾干燥造粒。
上述方法中，所述成型压力为5～100MP。
上述方法中，所述烧成温度为1100℃～1300℃，烧成周期为30～150分钟。
为了更好地实现本发明，所述陶瓷废料包括陶瓷行业地板砖抛光所产生的废水、废渣混合物，经沉淀、压滤以及陈腐处理后获得的废料，视其尺寸大小可以进行球磨或干燥、破碎处理；所用的助磨剂有三聚磷酸钠、腐殖酸钠等；所用的粘结剂有聚乙烯醇，羧甲基纤维素等；所述球磨可以是湿法球磨，也可以是干法球磨，球磨后过30目筛，筛余0.5～1％，然后采用振动干燥造粒法或喷雾干燥造粒；所述造粒后的物料采用陶瓷压机在5～100MP下压制成型陶瓷砖坯体；所述烧制温度为1100℃～1300℃，烧制周期为30～150分钟。
本发明通过改善原料配方及工艺参数来抑制陶瓷废料在烧制中的发泡、变形，为陶瓷废料的高效资源化利用开拓一种新途径，提高我国有限的矿产资源的综合利用率，降低企业生产成本；另一方面大大削减陶瓷工业的废料排放，减少陶瓷废料因堆积、填埋而造成的环境污染，促进陶瓷工业实现绿色生产。本发明具有废料利用率高、工艺简单、操作方便、运行成本低等优点。与现有技术相比，总的来说具有如下优点和有益效果：
1、本发明所用陶瓷废料来源广，废料利用率高且可达99％(即陶瓷废料占总原料的质量分数可达99％)，不仅大大降低产品的原料成本，而且变废为宝，实现了陶瓷废料的高效资源化利用，为废料的再利用开辟了广泛的途径。
2、本发明根据废料在烧成中的发泡原理，通过添加氧化铝、铝或其富含物，解决了陶瓷废料在烧成中的发泡与变形的技术难题，一方面为陶瓷企业实现废料零排放的绿色生产提供了一种新途径，另一方面也提高了材料的强度，抗折强度最大可以达到45MPa。
3、本发明技术灵活性强，适用范围广，工艺简单，操作方便，易于产业化推广。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明做进一步的详细说明：
实施例一
第一步  将1克陶瓷抛光废料、40克高岭土、30克石英砂、28克钾长石、1克工业氧化铝、150克水、0.6克三聚磷酸钠、1.2克羧甲基纤维素混合加入球磨机中，湿法球磨20分钟，过30目筛干燥；
第二步  将物料在陶瓷压机上5MPa压制成陶瓷砖坯体，干燥至恒重，在1300℃烧制150分钟。烧制后样品无发泡、无变形且表面平整光滑，用湘潭仪器仪表有限公司数显陶瓷砖抗折试验机SKZ-500测试其抗折强度达到45MPa。
实施例二
第一步  将80克陶瓷抛光废料、10克陶瓷废坯，10克工业氧化铝、50克水，0.6克三聚磷酸钠、0.5克羧甲基纤维素混合加入球磨机中，湿法球磨60分钟，过30目筛干燥；
第二步  将物料在陶瓷压机上50MPa压制成陶瓷砖坯体，干燥至恒重，在陶瓷辊道窑内经1200℃烧制30分钟。
烧制后样品无发泡、无变形现象且表面平整光滑，同样方法测试其抗折强度可达到38MPa。
实施例三
第一步  将70克陶瓷抛光废料、15克陶瓷废砖，15克铝粉、100克水、0.5克三聚磷酸钠、0.5克羧甲基纤维素混合加入球磨机中，湿法球磨80分钟，过30目筛干燥；
第二步  将物料在陶瓷压机上60MPa压制成陶瓷砖坯体，干燥至恒重，在陶瓷辊道窑内经1150℃烧制60分钟。
烧制后样品无发泡、无变形现象且表面平整，同样方法测试其抗折强度可达到32MPa。
实施例四
第一步  将85克陶瓷抛光废料、14克陶瓷废坯，1克高纯氧化铝、100克水、0.8克三聚磷酸钠、1.5克羧甲基纤维素混合加入球磨机中，湿法球磨40分钟，过30目筛干燥；
第二步  将物料在陶瓷压机上100MPa压制成陶瓷砖坯体，干燥至恒重，在陶瓷辊道窑内经1180℃烧制80分钟。
烧制后样品无发泡、无变形现象且表面平整无缺陷，同样方法测试其抗折强度可达40MPa
实施例五
第一步  将50克陶瓷抛光废料、50克铝型材厂的铝渣、100克水、0.6克三聚磷酸钠、1.2克羧甲基纤维素混合加入球磨机中，湿法球磨120分钟，过30目筛干燥；
第二步  将物料在陶瓷压机上100MPa压制成陶瓷砖坯体，干燥至恒重，在陶瓷辊道窑内经1300℃烧制150分钟。
烧制后样品无发泡、无变形现象且表面平整无缺陷，测试其抗折强度大于40MPa。

Claims (7)

1.一种利用陶瓷废料制备不发泡、不变形陶瓷的方法，其特征包括如下步骤：
1)各原料按如下重量百分比混合：陶瓷废料1％～99％，陶瓷粘土0％～40％，石英0％～30％，长石0％～35％，氧化铝或铝的富含物1％～50％；
2)按上述原料总重量的50％～150％添加水，并添加0.5％～5％助磨剂和0.5％～5％粘结剂进行球磨，经干燥、成型、烧成后即可制得不发泡、不变形的陶瓷；所述助磨剂为三聚磷酸钠或腐殖酸钠，所述粘结剂为羧甲基纤维素或聚乙烯醇；所述球磨的时间为20～120分钟，球磨后物料过30目筛，筛余重量分数为0.5～1％，然后采用振动干燥造粒或喷雾干燥造粒；所述烧成的温度为1100℃～1300℃，烧成周期为30～150分钟。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述陶瓷废料包括陶瓷工业中废渣、废泥、废坯、废砖或废液经沉淀、压滤处理后得到的废料。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述陶瓷粘土包括中级球土或高岭土。
4.根据权利要求1所述方法，其特征是所述长石包括钾长石或钠长石。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述氧化铝为高纯氧化铝或工业氧化铝；所述铝的富含物包括铝粉或铝型材厂的铝废渣或铝废泥。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述球磨为干法球磨或湿法球磨。
7.根据权利要求1～6任一项所述的方法，其特征是所述成型压力为5～100MPa。
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