CN101781117B - 一种防污隔热轻质陶瓷的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防污隔热轻质陶瓷的制备方法，具体涉及一种利用陶瓷废料、煤渣、城市污泥、疏浚泥等固体废弃物制备吸水率低、防污效果好、隔热性能优良的环保型轻质陶瓷的方法。本发明提供的技术既可以很好解决工业生产及生活中固体废弃物的污染问题，又可以有效缓解陶瓷工业中原材料的过度消耗问题。一方面为固体废弃物的高效资源化利用开拓一种新途径，另一方面为新型墙体材料及建筑节能作贡献。本发明技术固体废弃物利用率高，工艺简单，操作方便，运行成本低，在不使用任何外加涂料或色釉料的情况下，所制产品即具有吸水率低、防污效果好、隔热性能优良等特点，并且孔径大小和孔隙率易于控制。
Description
技术领域
本发明涉及无机材料及环保领域，具体是指一种防污隔热轻质陶瓷的制备方法。
背景技术
近年来，我国建筑陶瓷工业得到了迅猛发展，建筑陶瓷产量已经占据了世界的半壁江山，廉价的劳动力成本和资源优势使中国企业在国际陶瓷市场中的竞争力不断提高。然而其带来的负面影响——资源(原材料和能源)的过度消耗以及环境污染问题也越来越突出。据不完全统计，我国建筑陶瓷工业每年消耗的原材料量超过1.5亿吨(平均每天消耗22万吨)，而其中每年排放的陶瓷废料量预计超过1500万吨。另外，我国煤渣(含粉煤灰)的年排放量预计在5亿吨左右，城市污泥的年排放量预计超过3000万吨(湿重)。如此大量的固体废弃物堆积如山，不仅严重污染着我们的水土资源和空气环境，也造成了我国矿产资源的极度浪费，并严重阻碍了我国工业的可持续发展。
此外，随着我国城镇化、工业化进程的加快，目前我国每年竣工的房屋建筑面积约20亿平方米。但是，到目前为止，几乎所有的建筑物都不节能，在我国总能耗中建筑物能耗占据了30％左右。
因此，充分利用陶瓷废料、煤渣、城市污泥及疏浚泥等固体废弃物制备防污、隔热、轻质陶瓷用于我国建筑节能具有重要的社会意义和经济价值。
到目前为止，有关利用固体废弃物制备轻质陶瓷的专利有：“轻质、隔热、隔音环保型陶瓷制品及其制造工艺方法”(CN 1579991A)、“轻质陶瓷材料及其生产工艺”(CN1463947A)、“一种轻质陶瓷砖及生产方法”(CN 101182232A)、“一种利用抛光废料生产陶瓷砖的方法”(CN 1587168A)、“多孔环保陶瓷材料及其制备方法”(CN 101269991A)、“一种多孔陶瓷材料及其制备方法”(CN 101186519A)等。这些技术制备的陶瓷虽然具有隔热、轻质的特点，但均未解决利用这些固体废弃物所制备的陶瓷材料的吸水率高、防污性能差的问题(由于表面孔大，容易吸水、吸污)。要降低吸水率，提高防污性能可以考虑在其表面涂敷防水、防污涂料或色釉料等，如“建筑用环保型隔热防水涂料制备方法”(CN 101153153A)、“一种墙壁防污涂料”(CN 1212355C)、“一种彩色隔热防浸涂料”(CN 1328344C)等。但这样务必会导致：1，生产成本增加；2，生产工艺复杂；3，耐高温、耐磨性能降低(由于大多含有有机高分子材料)。因此，用现有技术制备环保型防污、隔热、轻质陶瓷存在较大的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种防污隔热轻质陶瓷制备方法。根据陶瓷废料、煤渣、城市污泥、疏浚泥特有的物理、化学性质，通过调节原料配方和工艺参数，控制其物理、化学反应，在不使用任何外加涂料或色釉料的情况下，制备吸水率低、防污效果好、隔热性能优良的环保型轻质陶瓷，为我国工业的清洁生产及建筑节能作贡献。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种防污隔热轻质陶瓷的制备方法，原料的重量份数如下：
陶瓷废料 0～98份，
煤渣 0～90份，
城市污泥 0～90份，
疏浚泥 0～90份，
粘土 0～90份，
三聚磷酸钠 0～1.0份，
羧甲基纤维素 0～2.4份，
水 0～150份；
将原料按上述比例混合后，经球磨、干燥、成型、烧成制得本发明的防污隔热轻质陶瓷。
本发明原料的用量优选如下重量份数：
陶瓷废料 0～60份，
煤渣 0～30份，
城市污泥 10～50份，
疏浚泥 0～60份，
粘土 10～20份，
三聚磷酸钠 0～1.0份，
羧甲基纤维素 0～2.4份，
水 0～150份；
将原料按上述比例混合后，经球磨、干燥、成型、烧成制得本发明的防污隔热轻质陶瓷。
所述陶瓷废料为陶瓷生产中产生的固体废弃物，包括废渣、抛光渣、废泥、废坯、废砖。
所述煤渣为煤燃烧后的残渣，包括炉渣、粉煤灰和未燃烧煤。
所述城市污泥为城市污水处理厂在处理污水过程中产生的沉淀物质。
所述疏浚泥为河川、海洋或港口在疏浚过程中产生的废渣和废泥。
所述球磨为干法球磨或湿法球磨，球磨时间为0～72小时。
所述过筛是将球磨后物料过80目筛，筛余为0.5～1％重量。
所述成型的成型压力为0.01～600MP。
所述烧成的烧成温度为700℃～1480℃，烧成周期为0.001～72小时。
根据陶瓷废料、煤渣、城市污泥、疏浚泥特有的物理、化学性质，通过调节原料配方和工艺参数来控制其物理、化学反应，制备吸水率低、防污效果好、隔热性能优良的环保型轻质陶瓷。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1、本发明所用原料来源广，固体废弃物利用率高，不仅大大降低了产品的原料成本，而且变废为宝，实现了固体废弃物的高效资源化利用，为固体废弃物的再利用开辟了一种新途径。
2、本发明有效解决了现有环保型轻质陶瓷的吸水率高、防污性能差的问题。在不借助于外加涂料或色釉料的情况下即具有较低的吸水率和较强的防污性能。
3、本发明的环保型轻质陶瓷无需使用含有机高分子的涂料，耐高温、耐磨性能优良。
4、本发明的环保型轻质陶瓷吸水率低、防污效果好、隔热性能优良，并且孔径大小和孔隙率易于控制。可取代传统的外墙砖，用于我国新型的建筑节能材料。
5、本发明技术灵活性强，适用范围广，生产成本低，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1
第一步 按重量份计，将15份陶瓷废渣、15份煤渣、15份疏浚泥、90份粘土、150份水、0.6份三聚磷酸钠、1.2份羧甲基纤维素混合加入球磨机中，湿法球磨72小时，过80目筛，干燥。
第二步 将上述干燥物在0.01MPa下压制成陶瓷坯体，在辊道窑内经1480℃烧成0.001小时。
所制陶瓷表面平整无缺，用液体静力称重法测得容重为793kg/m3，吸水率为0.9％，用激光闪射法测得导热系数为0.22W/m.k，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23.5Mp。
所制陶瓷吸水率低，防污性能好。现有轻质陶瓷的吸水率为10％以上，而本发明有效解决了现有环保型轻质陶瓷的吸水率高、防污性能差的问题，在不借助于外加涂料或色釉料的情况下即具有较低的吸水率和较强的防污性能，而且耐高温、耐磨性能优良。
实施例2
第一步按重量份计，将90份煤渣、40份城市污泥、20份疏浚泥、10份粘土混合加入球磨机中，干法球磨36小时，过80目筛。
第二步将上述干粉在50MPa下压制成陶瓷坯体，在辊道窑内经1300℃烧成0.1小时。
所制陶瓷表面平整无缺，用相同方法测得容重为875kg/m3，吸水率为0.8％，导热系数为0.25W/m.k，抗折强度为26.8Mp。
实施例3
第一步按重量份计，将40份城市污泥、90份疏浚泥、20份粘土、150份水、1.0份三聚磷酸钠、2.4份羧甲基纤维素混合加入球磨机中，湿法球磨6小时，过80目筛，干燥。
第二步将上述干燥物在200MPa下压制成陶瓷坯体，在辊道窑内经1100℃烧成5小时。
所制陶瓷表面平整无缺，用相同方法测得容重为983kg/m3，吸水率为0.7％，导热系数为0.28W/m.k，抗折强度为28.9Mp。
实施例4
第一步 按重量份计，将30份抛光渣、20份煤渣、90份城市污泥、30份粘土、100份水、0.8份三聚磷酸钠、1.6份羧甲基纤维素混合加入球磨机中，湿法球磨2小时，过80目筛，干燥。
第二步 将上述干燥物在400MPa下压制成陶瓷坯体，在辊道窑内经900℃烧成36小时。
所制陶瓷表面平整无缺，用相同方法测得容重为1060kg/m3，吸水率为0.5％，导热系数为0.29W/m.k，抗折强度为31.2Mp。
实施例5
第一步 按重量份计，将98份陶瓷废坯、1份煤渣、1份城市污泥混合加入球磨机中，干法球磨2小时，过80目筛，干燥。
第二步 将上述干燥物在600MPa下压制成陶瓷坯体，在辊道窑内经700℃烧成72小时。
所制陶瓷表面平整无缺，用相同方法测得容重为967kg/m3，吸水率为0.9％，导热系数为0.36W/m.k，抗折强度为28.4Mp。
实施例6
第一步 按重量份计，将60份抛光渣、10份煤渣、10份城市污泥、10份疏浚泥、10份粘土、150份水、0.6份三聚磷酸钠、1.2份羧甲基纤维素混合加入球磨机中，湿法球磨72小时，过80目筛，干燥。
第二步 将上述干燥物在0.01MPa下压制成陶瓷坯体，在辊道窑内经1480℃烧成0.001小时。
所制陶瓷表面平整无缺，用液体静力称重法测得容重为792kg/m3，吸水率为0.9％，用激光闪射法测得导热系数为0.22W/m.k，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23.5Mp。
实施例7
第一步 按重量份计，将30份煤渣、40份城市污泥、20份疏浚泥、10份粘土混合加入球磨机中，干法球磨36小时，过80目筛。
第二步 将上述干粉在50MPa下压制成陶瓷坯体，在辊道窑内经1300℃烧成0.1小时。
所制陶瓷表面平整无缺，用相同方法测得容重为874kg/m3，吸水率为0.8％，导热系数为0.25W/m.k，抗折强度为26.8Mp。
实施例8
第一步 按重量份计，将20份城市污泥、60份疏浚泥、20份粘土、150份水、1.0份三聚磷酸钠、2.4份羧甲基纤维素混合加入球磨机中，湿法球磨6小时，过80目筛，干燥。
第二步 将上述干燥物在200MPa下压制成陶瓷坯体，在辊道窑内经1100℃烧成5小时。
所制陶瓷表面平整无缺，用相同方法测得容重为982kg/m3，吸水率为0.7％，导热系数为0.28W/m.k，抗折强度为28.9Mp。
实施例9
第一步 按重量份计，将20份抛光渣、10份煤渣、50份城市污泥、20份粘土、100份水、0.8份三聚磷酸钠、1.6份羧甲基纤维素混合加入球磨机中，湿法球磨2小时，过80目筛，干燥。
第二步 将上述干燥物在400MPa下压制成陶瓷坯体，在辊道窑内经900℃烧成36小时。
所制陶瓷表面平整无缺，用相同方法测得容重为1060kg/m3，吸水率为0.5％，导热系数为0.29W/m.k，抗折强度为31.2Mp。
Claims (5)
1.一种防污隔热轻质陶瓷的制备方法，其特征在于：原料的重量份数如下：
陶瓷废料 15～98份，
煤渣 1～90份，
城市污泥 1～90份，
疏浚泥 0～90份，
粘土 0～90份，
三聚磷酸钠 0～1.0份，
羧甲基纤维素 0～2.4份，
水 0～150份；
将原料按上述比例混合后，经球磨、过筛、干燥、成型、烧成制得本发明的防污隔热轻质陶瓷；
所述球磨为干法球磨或湿法球磨，球磨时间为2～72小时；
所述过筛是将球磨后物料过80目筛，筛余为0.5～1%重量；
所述成型的成型压力为50～600MP；
所述烧成的烧成温度为700℃～1480℃，烧成周期为0.1～72小时。
2.根据权利要求1所述的一种防污隔热轻质陶瓷的制备方法，其特征在于，所述陶瓷废料为陶瓷生产中产生的固体废弃物，包括废渣、抛光渣、废泥、废坯或废砖。
3.根据权利要求1所述的一种防污隔热轻质陶瓷的制备方法，其特征在于，所述煤渣为煤燃烧后的残渣，包括炉渣、粉煤灰和未燃烧煤。
4.根据权利要求1所述的一种防污隔热轻质陶瓷的制备方法，其特征在于，所述城市污泥为城市污水处理厂在处理污水过程中产生的沉淀物质。
5.根据权利要求1所述的一种防污隔热轻质陶瓷的制备方法，其特征在于，所述疏浚泥为河川、海洋或港口在疏浚过程中产生的废渣和废泥。
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| CN101585714A (zh) * | 2009-06-19 | 2009-11-25 | 台州方远新型建材有限公司 | 一种完全利用生物污泥和淤泥制作陶粒的方法 |
| CN101585672A (zh) * | 2009-06-19 | 2009-11-25 | 台州方远新型建材有限公司 | 一种生物污泥和淤泥混合型陶粒 |
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