CN101979359A

CN101979359A - 一种超低温烧结瓷砖及其制备方法

Info

Publication number: CN101979359A
Application number: CN 201010290095
Authority: CN
Inventors: 周健儿; 汪永清; 刘昆; 胡海泉
Original assignee: Jingdezhen Ceramic Institute
Current assignee: Jingdezhen Ceramic Institute
Priority date: 2010-09-20
Filing date: 2010-09-20
Publication date: 2011-02-23
Anticipated expiration: 2030-09-20
Also published as: CN101979359B

Abstract

本发明公开了一种超低温烧结瓷砖及其制备方法，其坯体具有复合溶剂体系，能够大大降低共熔点温度而提前烧结，并且在不同烧成温度区逐步出现粘度较高的液相，大幅度降低了烧结温度的同时，扩大了坯体的烧结温度范围，从而保证了产品的性能指标。本发明制备方法不仅实现了节能降耗目的，而且大大减少了CO₂废气的排放，经济效益和社会效益显著，对保护自然环境具有重要意义，有利于促进行业生产的可持续性发展。

Description

一种超低温烧结瓷砖及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑陶瓷技术领域，尤其涉及一种超低温烧结瓷砖及其制备方法。

背景技术

我国建筑陶瓷产品年产量约30亿平方米，按每平方米重量20～24公斤计算，每年消耗的泥料与矿石料为6000～7200万吨。按每平方米产品消耗燃油1.4～1.5升计算，每年消耗燃油则达到4.2～4.5亿升。瓷砖(例如玻化砖)是建筑陶瓷的主要产品之一，由于其具有强度高、耐腐蚀、大方美观等特点，因而广泛应用于家居、生活、娱乐场所等领域。目前，这类瓷砖的生产制备，通常是在烧成温度1150～1220℃之间进行，烧成周期为48～100分钟。因此，现有技术建筑陶瓷的生产，不仅耗费了大量的原料和燃料，生产成本高，同时也排放了大量的CO₂废气，从而加剧了地球温室效应，对自然环境造成了严重的影响，是国内外CO₂废气排放重灾行业之一。

基于上述情况，目前针对瓷砖原料进行了大量的研究，通过原料的替换使用及配方设计，较大地降低了原料成本，但生产过程中仍然需要在1200℃左右进行烧制。而对于降低烧结温度的研究，目前现有技术多是采用大量加入单一低温熔剂的方法，使坯体在较低共熔点温度下提前烧结。但这种方法存在着以下技术缺陷：坯体在接近最低共熔点时并无液相生成，然而一旦到达最低共熔点温度便突然出现大量液相，而且液相量随温度升高而迅速增加，从而导致瓷坯急剧变形。因此，现有技术这种方法在降低烧结温度的同时，也缩短了烧成温度范围，通常烧成温度范围很窄只有30℃左右，产品容易变形且脆性大，因此在生产过程中难以保证产品的各项性能指标。

然而，在建筑陶瓷行业生产中，如果烧成温度降低100℃左右，总能耗可降低20～30％，并能够大大减少CO₂废气的排放，其经济效益和社会效益十分显著，对保护大气环境有着重要的意义。显然，在保证产品性能指标的前提下，实现烧成温度降低100℃左右，烧成周期仍然维持48～100分钟，不仅是技术突破的方向，同时也是建筑陶瓷行业生产的迫切需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种原料易得、价格低廉、可保证产品性能指标的超低温烧结瓷砖。本发明的另一目的在于提供上述超低温烧结瓷砖的制备方法，通过大幅度降低烧成温度，实现节能降耗的目的，并大大减少CO₂废气的排放，以利于保护大气环境，促进行业生产的可持续性发展。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供的一种超低温烧结瓷砖，其坯体为以下通式化学组分：

式中，R₂O为碱金属氧化物，RO为碱土金属氧化物，R₂O₃为两性氧化物，RO₂为酸性氧化物。具体可采取以下方案：所述R₂O为Na₂O+K₂O+Li₂O；RO为CaO+MgO；R₂O₃为Al₂O₃+Fe₂O₃或Al₂O₃+Fe₂O₃+B₂O₃；RO₂为SiO₂。

本发明超低温烧结瓷砖在Na₂O-Al₂O₃-SiO₂或K₂O-Al₂O₃-SiO₂三元系统中，通过采用K₂O-Na₂O-Li₂O或K₂O-Na₂O-Li₂O-B₂O₃复合熔剂体系烧结而成。多元素复合熔剂的使用，能够大大降低共熔点温度而使坯体提前烧结，并且在不同烧成温度区逐步出现粘度较高的液相，从而在大幅度降低了烧结温度的同时，扩大了坯体的烧结温度范围，为保证产品质量提供了前提保障。

本发明超低温烧结瓷砖采用常用的天然矿物原料，由于采用复合熔剂体系而增加了熔剂的用量，为此，本发明通过粘土类原料的优化配合使用，以提高坯料的成型性能，本发明所述坯体按重量百分比其原料组成为：锂瓷石20～35％、低温砂20～30％、钾钠长石15～25％、霞石5～12％、滑石3～5％、混合土5～10％、水洗纯泥0～10％、硼钙石0～3％。优选地，所述坯体按重量百分比其原料组成为：锂瓷石20～30％、低温砂20～25％、钾钠长石15～22％、霞石5～10％、滑石4～5％、混合土5～8％、水洗纯泥3～8％、硼钙石2～3％。

本发明的另一目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供的上述超低温烧结瓷砖的制备方法，包括以下步骤：

(1)将所述原料加入球磨机内进行混合球磨；

(2)依次进行过筛、干燥、造粒、压制成型；

(3)在1050～1120℃烧成温度范围下烧制后即得产品。

本发明制备方法基于通用的建筑瓷砖生产工艺流程，但烧成温度大幅度降低且烧成温度范围宽。如上所述，基于本发明瓷砖的配方设计，通过加入多元素复合熔剂，使坯体可提前烧结并在不同烧成温度区逐步出现液相，从而克服了因突然出现大量液相而导致瓷坯易变形的缺陷，使得生产过程中瓷坯体烧成温度低且烧成温度范围宽，产品不易变形且脆性小。

本发明制备方法，优选地，所述步骤(1)中按照原料∶球∶水＝1∶1.5～2.0∶0.6～0.8混合进行球磨；所述步骤(3)烧制过程中烧成总用时为50～70分钟，其中保温时间为10～20分钟。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过多元素复合熔剂的使用，能够大大降低共熔点温度而使坯体提前烧结，并且在不同烧成温度区逐步出现粘度较高的液相，克服了现有技术因突然出现大量液相而导致瓷坯易变形的缺陷。本发明在大幅度降低了烧结温度的同时，扩大了坯体的烧结温度范围，产品不易变形且脆性小，从而保证了产品质量。

2、在保证产品性能指标的前提下，大幅度降低了烧成温度，从而实现节能降耗目的，并大大减少了CO₂废气的排放，经济效益和社会效益显著，对保护自然环境具有重要意义，有利于促进行业生产的可持续性发展。

3、原料易得，价格低廉，降低了原料成本，在通用生产工艺流程基础上大幅度降低了烧结温度，便于生产实施，易于产业化推广和应用。

下面将结合实施例本发明作进一步的详细描述。

具体实施方式

实施例一：

1、本实施例超低温烧结瓷砖，按重量百分比其原料组成为：

锂瓷石35％、低温砂20％、钾钠长石23％、霞石5％、滑石5％、混合土5％、水洗纯泥5％、硼钙石2％。

2、本实施例超低温烧结瓷砖的制备方法如下：

(1)将上述原料加入球磨机内，按照原料∶球∶水＝1∶2.0∶0.8混合进行球磨；

(2)依次进行过筛、干燥、造粒、压制成型；

(3)在1050～1120℃烧成温度范围下烧制，烧成总用时为60分钟，其中保温时间为15分钟，即得产品。

所获得的坯体其坯式为：

3、产品技术指标：

抗折强度：56.47Mpa；变形率：小于5％；热稳定性、耐急冷急热性：15～145℃循环十次不开裂。

实施例二：

1、本实施例超低温烧结瓷砖，按重量百分比其原料组成为：

锂瓷石30％、低温砂30％、钾钠长石18％、霞石10％、滑石4％、混合土6％、硼钙石2％。

2、本实施例超低温烧结瓷砖的制备方法如下：

(1)将上述原料加入球磨机内，按照原料∶球∶水＝1∶1.5∶0.6混合进行球磨；

(2)依次进行过筛、干燥、造粒、压制成型；

(3)在1060～1120℃烧成温度范围下烧制，烧成总用时为50分钟，其中保温时间为20分钟，即得产品。

所获得的坯体其坯式为：

3、产品技术指标：

抗折强度：52.44Mpa；变形率：小于5％；热稳定性、耐急冷急热性：15～145℃循环十次不开裂。

实施例三：

1、本实施例超低温烧结瓷砖，按重量百分比其原料组成为：

锂瓷石30％、低温砂25％、钾钠长石15％、霞石12％、滑石5％、混合土6％、水洗纯泥4％、硼钙石3％。

2、本实施例超低温烧结瓷砖的制备方法如下：

(1)将上述原料加入球磨机内，按照原料∶球∶水＝1∶1.6∶0.7混合进行球磨；

(2)依次进行过筛、干燥、造粒、压制成型；

(3)在1060～1120℃烧成温度范围下烧制，烧成总用时为70分钟，其中保温时间为10分钟，即得产品。

所获得的坯体其坯式为：

3、产品技术指标：

抗折强度：68.42Mpa；变形率：小于5％；热稳定性、耐急冷急热性：15～145℃循环十次不开裂。

实施例四：

1、本实施例超低温烧结瓷砖，按重量百分比其原料组成为：

锂瓷石20％、低温砂26％、钾钠长石25％、霞石10％、混合土10％、水洗纯泥4％、滑石5％。

2、本实施例超低温烧结瓷砖的制备方法如下：

(1)将上述原料加入球磨机内，按照原料∶球∶水＝1∶1.8∶0.6混合进行球磨；

(2)依次进行过筛、干燥、造粒、压制成型；

(3)在1060～1120℃烧成温度范围下烧制，烧成总用时为65分钟，其中保温时间为15分钟，即得产品。

所获得的坯体其坯式为：

3、产品技术指标：

抗折强度：48.71Mpa；变形率：小于5％；热稳定性、耐急冷急热性：15～145℃循环十次不开裂。

本发明一种超低温烧结瓷砖及其制备方法，各组分的用量及工艺参数不局限于上述列举的实施例。

Claims

1.一种超低温烧结瓷砖，其坯体为以下通式化学组分：

式中，R₂O为碱金属氧化物，RO为碱土金属氧化物，R₂O₃为两性氧化物，RO₂为酸性氧化物。

2.根据权利要求1所述的超低温烧结瓷砖，其特征在于：所述R₂O为Na₂O+K₂O+Li₂O；RO为CaO+MgO；R₂O₃为Al₂O₃+Fe₂O₃或Al₂O₃+Fe₂O₃+B₂O₃；RO₂为SiO₂。

3.根据权利要求2所述的超低温烧结瓷砖，其特征在于：所述坯体采用K₂O-Na₂O-Li₂O或K₂O-Na₂O-Li₂O-B₂O₃复合熔剂体系。

4.根据权利要求1或2或3所述的超低温烧结瓷砖，其特征在于所述坯体按重量百分比其原料组成为：锂瓷石20～35％、低温砂20～30％、钾钠长石15～25％、霞石5～12％、滑石3～5％、混合土5～10％、水洗纯泥0～10％、硼钙石0～3％。

5.根据权利要求4所述的超低温烧结瓷砖，其特征在于所述坯体按重量百分比其原料组成为：锂瓷石20～30％、低温砂20～25％、钾钠长石15～22％、霞石5～10％、滑石4～5％、混合土5～8％、水洗纯泥3～8％、硼钙石2～3％。

6.权利要求3-5之一所述超低温烧结瓷砖的制备方法，包括以下步骤：

(1)将所述原料加入球磨机内进行混合球磨；

(2)依次进行过筛、干燥、造粒、压制成型；

(3)在1050～1120℃烧成温度范围下烧制后即得产品。

7.根据权利要求6所述的超低温烧结瓷砖的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)烧制过程中烧成总用时为50～70分钟，其中保温时间为10～20分钟。

8.根据权利要求6所述的超低温烧结瓷砖的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中按照原料∶球∶水＝1∶1.5～2.0∶0.6～0.8混合进行球磨。