CN102092948A

CN102092948A - 利用工业赤泥生产微晶板材的配方和生产工艺

Info

Publication number: CN102092948A
Application number: CN2009102311606A
Authority: CN
Inventors: 赵保华; 陈国华; 梁东成; 陈海
Original assignee: ZIBO YUJING NEW MATERIALS TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: ZIBO YUJING NEW MATERIALS TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2009-12-10
Filing date: 2009-12-10
Publication date: 2011-06-15

Abstract

本发明利用工业赤泥生产微晶板材的配方和生产工艺，配方包括工业赤泥粉、钙石粉、石英砂、碳酸钡、碳酸钠、硼砂、氧化铝、氧化锌及澄清剂，其主要生产工艺是将上述原料混拌均匀，放入熔化窑炉内经1380～1500℃熔化成玻璃液，再经水淬成0～6mm颗粒，装入模具后进入晶化窑内经700～1150℃晶化烧成，晶化保温时间10～80分钟，然后退火出窑，经脱模、研磨、抛光、切割、包装后即得微晶板成品，本发明具有产品成本低，晶化温度低，晶化时间短，生产效率高，产品合格率高，节省能源等特点。

Description

利用工业赤泥生产微晶板材的配方和生产工艺

技术领域：

本发明属于一种建筑建材行业产品，特别是涉及利用工业赤泥制备微晶板材的配方和生产工艺。

背景技术：

赤泥从铝土矿中制取氧化铝后排出的红褐色、粉泥状强碱性工业固体废物料。一般含氧化铁量大，外观与赤色泥土相似，因而得名，是氧化铝生产过程中必不可少的副产物，每生产1吨氧化铝同时产出1.0～1.8吨赤泥，而排出的赤泥主要采取露天筑坝堆存处理，既浪费土地又极易造成“二次扬尘”污染环境。在生产氧化铝过程中，每吨产品需铝土矿2.3吨、烧碱60-100公斤、石灰30-50公斤、产生废渣1.5吨。长期的生产会积累数千万吨以上的废矿渣。大量的废矿渣占据了数百公顷土地，严重破坏了生态环境。这些废矿渣，即赤泥具有强碱性(pH＞10)，每立方米含碱量可达6公斤。如泥浆因雨水等外部因素向周遍扩散，就会对环境造成严重损害。预计到2010年，我国赤泥产出量将达到4000万吨/年以上，加上历年累计积存量，其数量超过1亿吨，而利用率仅为15％左右。赤泥堆存不但占用大量土地，还易造成土地碱化及其附液将会严重污染下游地下水和地表水，由于大量的赤泥未得到充分利用，长期占用大量土地，造成土地碱化，地下水受到污染，危害人们的健康。同时也是资源的浪费，严重阻碍了铝工业的可持续发展。加快赤泥的综合利用、减少土地占用、保护环境迫在眉睫。因此，对赤泥堆场的防渗进行研究，对解决铝工业生产环保问题具有重要的现实意义。

微晶板材，又称玻璃陶瓷，具有优良的理化性能，其莫氏硬度为5.5~8，抗压强度为360~680MPa，抗折强度为30~70MPa，抗冲击强度为2.0~4.8Kg/cm²，光泽度为80~110℃，膨胀系数为(10~100)×10^-7/℃，吸水率＜0.05％，具有良好的耐酸碱性能，因此被广泛用作建筑装饰材料、台面板材、管材、铸件、密封件等，经抛光后的板材产品表面具有美伦美幻、感观高雅的纹理和晶莹柔和的光泽，更受到建筑设计界和业主的青睐。正是因为具有这些色泽美观、外表华丽、耐磨损、不退色、耐腐蚀、安全、环保、卫生、自洁等特殊性能，使微晶板材成为二十一世纪天然石材和陶瓷面砖的最佳替代产品，成为国际流行的环保建筑装饰新材料，被广泛应用于中高档级宾馆、饭店、商场、写字楼、车站、机场、住宅等建筑物中，用于内、外墙、地面、台面的装饰装潢以及市场上其它众多的中高档建筑如宾馆、商场、邮局、电信局、医院、银行、电力、城市建设等公共场所。

在欧、美、俄、日国家，微晶板材的研究起步较早，微晶板材七十年代开始流行，目前只有少数工业比较先进的国家如美国、前苏联和日本能组织工业化生产，他们是用纯化学原料SiO₂，Al₂O₃，CaO，MgO等配制而成，其生产方法主要有两种，一种是压延法，先将微晶板材原料机压成型，然后再进行晶化；另一种是水淬法，先将微晶板材原料熔化成玻璃渣料，再机压成型或利用匣钵成型，最后进行晶化。在起始阶段，产品主要使用矿渣与其它玻璃原料混合熔化后，采用压延法工艺生产制成平板结晶化玻璃，再经抛磨后，使之具有漂亮花纹的板材，用于建筑装饰。七十年代中期，日本率先研制出烧结法微晶板材并实现了工业化生产，当时由于生产工艺复杂，核心技术一直由日本人垄断，我国长期依靠进口。

微晶板材采用清洁的生产技术，生产过程中不产生污染物，并可大量利用矿山尾矿、煤矸石、粉煤灰等工业和城市固体废弃物作为生产所需原料，节省自然资源，故早在1987年就被国际环保组织认定为“可持续发展的绿色建材”。二十多年来，微晶板材以其独特优越的美感、高档质感、理化性能指标以及“安全、健康、卫生”的环保性能已被世界各国的建筑行业所认同，并广泛应用于地铁、宾馆、酒楼、机场、商业大厦等各类高级场馆中。1998年6月，在意大利卡拉拉国际博览会和德国纽伦堡国际石材博览会上，日本NEG公司在欧洲的代理商推出了超薄型微晶板材和防滑型微晶板材，立即国际建筑业界的高度关注。

十几年来，经过不懈的努力，终于克服了种种困难，研制了利用工业赤泥生产中高档微晶材料---微晶板材、微晶砖等等系列产品。为工业赤泥生态工业产业化发展的战略奠定了牢固的基石，为发展循环经济探索出一条资源节约的长效机制，实现了企业环境、社会环境、经济效益的共赢之路。原来需花费巨资来治理排放的赤泥尾矿废渣，通过这一技术将转化成为具有使用价值的新型建材！

赤泥的综合利用问题是当今世界工业固体废弃物综合利用的难题之一。若建成年产200万m²中高档微晶材料制品，则每年可处理和利用工业赤泥达8.5万吨，全国平均每省建一座这样中等规模的厂，则每年处理和利用工业赤泥近200万吨。这项技术的研发和应用为氧化铝行业建设资源节约型、环境友好型企业奠定了基础，对铝工业废渣的综合利用具有重要的示范意义。

发明内容：

本发明利用工业赤泥制备微晶板材的配方和生产工艺的目的，就是针对上述问题提供一种利用工业赤泥制备微晶板材的配方和生产工艺，它选用工业赤泥为主要原料，可以不用或少用金属氧化物，降低熔化温度，降低晶化温度，缩短晶化保温时间，提高劳动生产率，节省能源，降低产品生产成本。

本发明利用工业赤泥制备微晶板材的配方和生产工艺，选用的工业赤泥的物理性质：颗粒直径0.088～0.25毫米，比重2.7～2.9，容重0.8～1.0，熔点1200～1250℃，主要化学成分是无机的非金属硅铝酸盐、铁的氧化物、钙的氧化物，其中包括SiO₂、Fe₂O₃、FeO、CaO、Na₂O、k₂O、MgO等，其化学成份为SiO₂19％，Al₂O₃8.53％，Fe₂O₃16.61％，CaO 43％，Na₂O 2.45％，等，它是低硅、高钙、高铁，对微晶板材组成比较有利。

本发明利用工业赤泥制备微晶板材的配方和生产工艺包括下列步骤：

1.混合原料：将原料按下列重量百分比混合在一起，混拌均匀：

工业赤泥粉粒度0.08~0.5mm 25~60％

方解石粉粒度0.1~0.7mm 0~8％

石英砂粒度0.1~0.3mm 30~50％

碳酸钠 0~5.5％

硼砂 0~3％

氧化铝 0~5％

碳酸钡 1~5％

氧化锌 0~5％

澄清剂 0~1％

注：工业赤泥中本身所含有的氧化铁和氧化亚铁比较高，一般不需要添加着色剂，这样就充分利用工业赤泥中本身所含有的铁的氧化物作为着色剂；

2.高温熔化：将上述混合原料放入玻璃熔化炉内熔化成玻璃液，熔化温度1380~1500℃；

3.水淬：使玻璃液流入水槽内，水淬成直径0~6mm的颗粒料；

4.装模：将上述粒料装入模具内；

5.加热晶化：将上述布好粒料的模具放入晶化窑炉内加热晶化，晶化温度700~1150℃，晶化保温时间10~80分钟；

6.出窑：在晶化窑内退火，退火至温度150~250℃，时间3~6小时，出窑冷却；

7.脱模：出窑冷却，把模具内的半成品即微晶毛板取出，放置微晶毛板区域，待加工；

8.加工处理：对微晶毛板进行研磨、抛光、切割，包装为成品，待售。

本产品生产工艺采用水淬烧结晶化法，水淬烧结晶化法是将特定的配合原料熔化成玻璃液流出，经水淬压片后，成为特定范围细度的小颗粒，然后干燥铺放在特制耐火材料模具上，进入晶化窑炉，完成热处理受控晶化过程而成为微晶毛板，出窑冷却后，再进行磨抛处理，切割包装为成品。本生产工艺独到之处是应用了表面玻璃粒料预处理工艺和多阶段工序的受控晶化热处理工艺新技术，并使用国内外先进水准的热工界面柔性调整控制系统技术，最大限度地缩小了在窑内燃烧过程中的各个阶段性温差，确保形成产品的最低可控制平整度指标，并使得产品表面晶纹和立体效果达到最佳状态，从而使产品各项综合性能指标得到大幅度提高。

附图说明：图1为本发明利用工业赤泥生产微晶板材的配方和生产工艺示意图。由原料1、混合2、熔化3、水淬4、入模5、晶化处理6、出窑7、检验8、磨抛9、切割10、检验11、包装12、成品13组成。

用本发明的生产工艺制备的微晶板材的机械性能及理化指标为：

比重 2.6~2.75 耐酸率 99.7％

莫式硬度 6.0~8.5 光泽度 95℃

抗拉强度 360mpa 吸水率＜0.005％

抗折强度 48mpa 耐碱率 98％

本发明与现有技术比较其主要优点是，利用工业赤泥为主要原料，可不用和少用金属氧化物，大大降低原料成本，降低晶化温度和缩短晶化时间，可连续生产，从而提高生产效率，产量提高，节省能源，提高企业经济效益。

下面结合实施例做进一步描述。

实施例一

工业赤泥粉 44％方解石粉 5％石英砂 40％

碳酸钡 3％碳酸钠 3.5％硼砂 1.8％

氧化锌 1.2％氧化铝 1.2％澄清剂 0.3％

将上述原料混合在一起混拌均匀，放入熔化炉内经1480℃温度熔化成玻璃液，再经水淬成6mm以下的颗粒料，装入模具内，放入晶化窑内加热至1080℃进行晶化，晶化保温时间40分钟，然后退火冷却，冷却至200℃，时间5小时，出窑后经脱模、研磨、抛光、切割得到黑色微晶板材成品。

实施例二

工业赤泥粉 46％方解石粉 5％石英砂 42％

碳酸钡 3％碳酸钠 1.0％硼砂 2.2％

氧化铝 0.5％澄清剂 0.3％

将上述原料混合在一起混拌均匀，放入熔化炉内经1500℃温度熔化成玻璃液，再经水淬成6mm以下的颗粒料，装入模具内，放入晶化窑内加热至1120℃进行晶化，晶化保温时间30分钟，然后退火冷却，冷却至200℃，时间5小时，出窑后经脱模、研磨、抛光、切割得到黑褐色微晶板材成品。

实施例三

工业赤泥粉 51.5％石英砂 39％碳酸钡 3.2％

碳酸钠 2.8％硼砂 2.3％氧化铝 1.2％

将上述原料混合在一起混拌均匀，放入熔化炉内经1450℃温度熔化成玻璃液，再经水淬成6mm以下的颗粒料，装入模具内，放入晶化窑内加热至1130℃进行晶化，晶化保温时间40分钟，然后退火冷却，冷却至200℃，时间5小时，出窑后经脱模、研磨、抛光、切割得到深黑褐色微晶板材成品。

Claims

1.利用工业赤泥生产微晶板材的配方和生产工艺，其特征在于包括下列步骤：

(1).混合原料：将原料按下列重量百分比混合在一起，混拌均匀：

工业赤泥粉粒度0.08~0.5mm 25~60％

方解石粉粒度0.1~0.7mm 0~8％

石英砂粒度0.1~0.3mm 30~50％

碳酸钠 0~5.5％

硼砂 0~3％

氧化铝 0~5％

碳酸钡 1~5％

氧化锌 0~5％

澄清剂 0~1％

(2).高温熔化：将上述混合原料放入玻璃熔化炉内熔化成玻璃液，熔化温度1380~1500℃；

(3).水淬：使玻璃液流入水槽内，水淬成直径0~6mm的颗粒料；

(4).装模：将上述粒料装入模具内；

(5).加热晶化：将上述布好粒料的模具放入晶化窑炉内加热晶化，晶化温度700~1150℃，晶化保温时间10~80分钟；

(6).出窑：在晶化窑内退火，退火至温度150~250℃，时间3~6小时，出窑冷却；

(7).脱模：出窑冷却，把模具内的半成品即微晶毛板取出，放置微晶毛板区域，待加工；

(8).加工处理：对微晶毛板进行研磨、抛光、切割，包装为成品，待售。

2.根据权利要求1所述的利用工业赤泥生产微晶板材的配方和生产工艺，其特征在于调色剂主要为铁的氧化物，其它着色剂如Cr₂O₃、CoO、CuO、氧化亚镍、氧化镍、氧化锰、镉红、镉黄、硒粉可加、少加或不加。

3.根据权利要求1所述的利用工业赤泥生产微晶板材的配方和生产工艺，其特征在于水淬烧结晶化法是将特定的配合原料熔化成玻璃液流出，经水淬压片后，成为特定范围细度的小颗粒，然后干燥铺放在特制耐火材料模具上，进入晶化窑炉，完成热处理受控晶化过程而成为微晶毛板，出窑冷却后，再进行磨抛处理，切割包装为成品。本生产工艺独到之处是应用了表面玻璃粒料预处理工艺和多阶段工序的受控晶化热处理工艺新技术，并使用国内外先进水准的热工界面柔性调整控制系统技术，最大限度地缩小了在窑内燃烧过程中的各个阶段性温差，确保形成产品的最低可控制平整度指标，并使得产品表面晶纹和立体效果达到最佳状态，从而使产品各项综合性能指标得到大幅度提高。

4.根据权利要求1所述的利用工业赤泥生产微晶板材的配方和生产工艺，其特征在于其生产工艺流程是：原料→混合→熔化→水淬→入模→晶化处理→出窑→检验→磨抛→切割→检验→包装→成品。