CN101734905B - 煤矸石陶瓷墙地砖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤矸石陶瓷墙地砖及其制备方法，由基体层和面层复合而成，基体层包括以下重量百分含量的原料：煤矸石30—68％，粉煤灰0—25％，石英15—30％，长石15—30％，膨润土2—8％；面层包括以下重量百分含量的原料：高岭土40—55％，石英20—35％，长石20—30％，膨润土3—8％，其中，在面层料中外加入占面层料重量0—8％的色料。本发明的煤矸石陶瓷墙地砖为由基体层和面层复合而成的双层结构，且砖的工作表面(面层)的颜色比基体层的浅，呈白色、浅黄色、红色或者其它根据需要而设置的颜色，从而克服了常规方法所制煤矸石陶瓷墙地砖颜色较深、色调单一的缺点，扩大了其应用领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种陶瓷墙地砖，尤其涉及一种煤矸石陶瓷墙地砖，同时，还涉及一种该煤矸石陶瓷墙地砖的制备方法。
背景技术
高岭土是制备陶瓷墙地砖的主要原料之一，近年来，高岭土的资源储量日益减少，价格逐年攀升，导致陶瓷墙地砖的成本上升。因此，探索开发高岭土的替代品势在必行。
煤矸石是煤炭开采、洗选时排放的固体废弃物，不仅占用大量土地，而且还对周围环境造成较大的污染。煤矸石由高岭石、蒙脱石、石英等矿物以及一些稀有金属元素和有机碳组成，化学成分主要为SiO2、Al2O3和少量的Fe2O3、TiO2、CaO、MgO等，与传统高岭土的成分接近，某些煤矸石中的高岭石含量高达90％以上，因此是传统高岭土的最佳替代原料。
在各种建筑工程施工中需要使用大量的陶瓷墙地砖。因此，利用煤矸石制备陶瓷墙地砖具有重要的意义。然而，煤矸石中含有较高的Fe2O3、TiO2和有机碳等杂质，使用其制备而成的陶瓷墙地砖制品常呈现深灰色，色调单一，大大限制了其推广应用。为了扩大煤矸石陶瓷墙地砖应用领域，需要使其工作表面呈白色或浅色或者根据不同人的爱好而呈现不同的颜色。传统方法是在墙地砖的表面施釉，但是釉层一般较薄，耐磨性差，并且还需要增加制釉、施釉，甚至烧釉等工艺环节，工艺过程很复杂，生产成本也较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种煤矸石陶瓷墙地砖，以变废为宝，扩大应用范围。
同时，本发明的目的还在于提供一种煤矸石陶瓷墙地砖的制备方法，以简化生产工艺，降低成本。
为了实现上述目的，本发明的技术方案采用了一种煤矸石陶瓷墙地砖，由基体层和面层复合而成，基体层包括以下重量百分含量的原料：煤矸石30—68％，粉煤灰0—25％，石英15—30％，长石15—30％，膨润土2—8％；面层包括以下重量百分含量的原料：高岭土40—55％，石英20—35％，长石20—30％，膨润土3—8％；其中，在面层料中外加入占面层料重量0—8％的色料。
所述的色料为锰红、棕红、橘黄、钴蓝中的任意一种。
同时，本发明的技术方案还采用了一种煤矸石陶瓷墙地砖的制备方法，包括以下步骤：(1)取重量百分含量分别为：30—68％的煤矸石，0—25％的粉煤灰，15—30％的石英，15—30％的长石及2—8％的膨润土做为基体层料；取重量百分含量分别为40—55％的高岭土，20—35％的石英，20—30％的长石，3—8％的膨润土，外加0—8％的色料做为面层料；(2)将上述各原料粉碎，然后进行配料，分别将基体层料和面层料在球磨机中湿法球磨混料4—8小时后，于50—100℃的温度下烘干至含水量4％—8％时备用；(3)分别将混合均匀的基体料及面层料先、后加入到模具中，然后在30—70MPa的压力下压制成型，制得生坯；(4)将生坯干燥至含水量小于3％后，在1150—1300℃的温度下烧结0.5—3小时，即得煤矸石陶瓷墙地砖。
步骤(2)中各原料粉碎至粒度为100—300目。
所述的基体料与面层料的重量比为：2:1—6:1。
本发明的煤矸石陶瓷墙地砖为由基体层和面层复合而成的双层结构，且砖的工作表面(面层)的颜色比基体层的浅，呈白色、浅黄色、红色或者其它根据需要而设置的颜色，从而克服了常规方法所制煤矸石陶瓷墙地砖颜色较深、色调单一的缺点，扩大了其应用领域。另外，本发明的基体层采用煤矸石为原料，实现了变废为宝，解决了煤炭企业长期以来期待解决的煤矸石处置问题，并在一定程度上大大降低了陶瓷墙地砖的生产成本。本发明制备煤矸石陶瓷墙地砖的方法为将基体层与面层一次压制成型、一次烧结而成，省去了传统施釉法所需的制釉、施釉，甚至烧釉等工艺环节，大大简化了工艺过程，缩短了生产周期，降低了生产成本。
具体实施方式
实施例1
本实施例的煤矸石陶瓷墙地砖，由基体层和面层复合而成，基体层包括以下重量百分含量的原料：煤矸石50％，石英25％，长石20％，膨润土5％；面层包括以下重量百分含量的原料：高岭土42％，石英30％，长石25％，膨润土3％。
本实施例的制备方法如下：(1)取重量百分含量为50％的煤矸石，25％的石英，20％的长石，5％的膨润土做基体层料；取重量百分含量为42％的高岭土，30％的石英，25％的长石及3％的膨润土做面层料；(2)将基体层料及面层料分别粉碎至粒度为200目，然后配料，分别将基体层料和面层料在球磨机中湿法球磨4小时后，于80℃烘干至含水量7％；(3)将混合均匀的基体料、面层料按2:1的质量比分别称量，首先向模具中加入基体层坯料，摊平后再加入面层坯料，然后同时将基体层和面层于50MPa压力下压制成型，制得生坯；(4)生坯干燥至含水量小于3％后，于1230℃的温度下烧结2小时，即得煤矸石陶瓷墙地砖。
本实施例的煤矸石陶瓷墙地砖的基体层呈青灰色，工作表面(面层)呈白色，吸水率为0.91％，断裂模数为70.5MPa，抗热震性、耐化学腐蚀性等物理、化学性能指标均达到或超过了国标GB/T4100—2006规定的“干压陶瓷砖：炻瓷砖技术要求”。
实施例2
本实施例的煤矸石陶瓷墙地砖，由基体层和面层复合而成，基体层包括以下重量百分含量的原料：煤矸石40％，粉煤灰16％，石英20％，长石20％，膨润土4％；面层包括以下重量百分含量的原料：高岭土40％，石英25％，长石30％，膨润土5％。
本实施例的制备方法如下：(1)取重量百分含量为40％的煤矸石，16％的粉煤灰，20％的石英，20％的长石，4％的膨润土做为基体层料；取重量百分含量分别为40％的高岭土，25％的石英，30％的长石，5％的膨润土做为面层料；(2)将基体层料及面层料分别粉碎至粒度为200目，然后配料，分别将基体层料和面层料在球磨机中湿法球磨5小时后，于90℃烘干至含水量4％；(3)将混合均匀的基体料、面层料按2:1的质量比分别称量，首先向模具中加入基体层坯料，摊平后再加入面层坯料，然后同时将基体层和面层于55MPa压力下压制成型，制备生坯；(4)将生坯干燥至含水量小于3％后，于1210℃的温度下烧结2小时，即得煤矸石陶瓷墙地砖。
本实施例所制备的煤矸石陶瓷墙地砖的基体层呈青灰色，工作表面(面层)呈白色，吸水率为0.98％，断裂模数为62.9MPa，抗热震性、耐化学腐蚀性等物理、化学性能指标均达到或超过了国标GB/T4100—2006规定的“干压陶瓷砖：炻瓷砖技术要求”。
实施例3
本实施例的煤矸石陶瓷墙地砖，由基体层和面层复合而成，基体层包括以下重量百分含量的原料：煤矸石55％，石英20％，长石20％，膨润土5％；面层包括以下重量百分含量的原料：高岭土45％，石英25％，长石25％，膨润土5％；另外，在面层料中外加入占面层料重量5％的色料锰红。
本实施例的制备方法如下：(1)取重量百分含量为55％的煤矸石，20％的石英，20％的长石，5％的膨润土做为基体层料；取重量百分含量分别为45％的高岭土，25％的石英，20％的长石，5％的膨润土，外加5％的色料锰红做为面层料；(2)将基体层料及面层料分别粉碎至粒度为200目，然后配料，分别将基体层料和面层料在球磨机中湿法球磨6小时后，于85℃烘干至含水量6％；(3)将混合均匀的基体料、面层料按3:1的质量比分别称量，首先向模具中加入基体层坯料，摊平后再加入面层坯料，然后同时将基体层和面层于45MPa压力下压制成型，制得生坯；(4)将生坯干燥至含水量小于3％后，于1230℃的温度下烧结1.5小时，即得煤矸石陶瓷墙地砖。
本实施例所制备的煤矸石陶瓷墙地砖的基体层呈青灰色，工作表面(面层)呈红色，吸水率为1.05％，断裂模数为72.6MPa，抗热震性、耐化学腐蚀性等物理、化学性能指标均达到或超过了国标GB/T4100—2006规定的“干压陶瓷砖：炻瓷砖技术要求”。
实施例4
本实施例的煤矸石陶瓷墙地砖，由基体层和面层复合而成，基体层包括以下重量百分含量的原料：煤矸石40％，粉煤灰16％，石英20％，长石20％，膨润土4％；面层包括以下重量百分含量的原料：高岭土42％，石英25％，长石30％，膨润土3％，在面层料中外加入占面层料重量3％的色料橘黄。
本实施例的制备方法如下：(1)取重量百分含量为40％的煤矸石，16％的粉煤灰，20％的石英，20％的长石，4％的膨润土做为基体层料；取重量百分含量分别为42％的高岭土，25％的石英，30％的长石，3％的膨润土，外加3％的色料橘黄做为面层料；(2)将基体层料及面层料分别粉碎至粒度为300目，然后配料，分别将基体层料和面层料在球磨机中湿法球磨8小时后，于90℃烘干至含水量6％；(3)将混合均匀的基体料、面层料按3：1的质量比分别称量，首先向模具中加入基体层坯料，摊平后再加入面层坯料，然后同时将基体层和面层于60MPa压力下压制成型，制得生坯；(4)将生坯干燥至含水量小于3％后，于1210℃的温度下烧结2小时，即得煤矸石陶瓷墙地砖。
本实施例制得的煤矸石陶瓷墙地砖的基体层呈青灰色，工作表面(面层)呈黄色，吸水率为0.95％，断裂模数为66.8MPa，抗热震性、耐化学腐蚀性等物理、化学性能指标均达到或超过了国标GB/T4100—2006规定的“干压陶瓷砖：炻瓷砖技术要求”。
Claims (5)
1.一种煤矸石陶瓷墙地砖，其特征在于：由基体层和面层复合而成，基体层包括以下重量百分含量的原料：煤矸石30—68%，粉煤灰16—25%，石英15—30%，长石15—30%，膨润土2—8%，基体层各组分含量之和为100%；面层包括以下重量百分含量的原料：高岭土40—55%，石英20—35%，长石20—30%，膨润土3—8%，其中，在面层料中外加入占面层料重量0—8%的色料。
2.根据权利要求1所述的煤矸石陶瓷墙地砖，其特征在于：所述的色料为锰红、棕红、橘黄、钴蓝中的任意一种。
3.一种煤矸石陶瓷墙地砖的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）取重量百分含量分别为： 30—68%的煤矸石，16—25%的粉煤灰，15—30%的石英，15—30%的长石及2—8%的膨润土做为基体层料，基体层各组分含量之和为100%；取重量百分含量分别为40—55%的高岭土，20—35%的石英，20—30%的长石，3—8%的膨润土及外加的0—8%的色料做为面层料；（2）将上述各原料粉碎，然后进行配料，分别将基体层料和面层料在球磨机中湿法球磨混料4－8小时后，于50—100℃的温度下烘干至含水量4%—8%时备用；（3）分别将混合均匀的基体料及面层料先、后加入到模具中，然后在30－70MPa的压力下压制成型，制得生坯；（4）将生坯干燥至含水量小于3％后，在1150－1300℃的温度下烧结0.5－3小时，即得煤矸石陶瓷墙地砖。
4.根据权利要求3所述的煤矸石陶瓷墙地砖的制备方法，其特征在于：步骤（2）中各原料粉碎至粒度为100—300目。
5.根据权利要求3所述的煤矸石陶瓷墙地砖的制备方法，其特征在于：所述的基体料与面层料的重量比为：2 : 1 — 6 : 1。
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