CN102140831A - 一种陶瓷抛光砖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种陶瓷抛光砖及其制备方法。通过二次布料、干压成形、辊道窑烧成和机械抛光等工序，制备具有底层和面层两层结构的陶瓷抛光砖，其中底层的氧化铁含量质量百分数为0.5～3.0％，面层的氧化铁含量质量百分数低于0.5％。本发明方法可以大量利用储量丰富、含铁高的低品质陶瓷原料，从而显著节约优质陶瓷原料，降低生产成本，促进陶瓷行业的可持续发展，同时制造出具有吸水率低、强度高等特点的陶瓷抛光砖。
Description
技术领域
本发明主要涉及陶瓷工业领域，具体是一种陶瓷抛光砖及其制备方法。
背景技术
陶瓷抛光砖具有气孔率低、机械性能好、耐化学腐蚀、抗冻和耐磨等特点，问世以来就以其漂亮美观、强度高而受到人们的青睐。经过近年来的技术进步，抛光砖生产广泛采用了多次布料，计算机控制随机布料，微粉技术，辊筒印花渗花等新的技术，产品的质量得到了明显的提高，产品的花色品种层出不穷，一些产品与名贵品种石材的外观几乎完全一致。由于抛光砖装饰效果好，质量可靠，越来越受消费者的欢迎，已经成为陶瓷墙地砖中产量大、产值和附加值最高的产品，被广泛用于家居和公共场所的地面与墙面装饰。
中国陶瓷抛光砖的年产量超过20亿平方米，每年消耗原材料6000万吨以上，经过多年的开采，优质陶瓷原料已越来越少，企业原材料采购半径逐年扩大，运输费用增加，生产成本增大。并且随着优质原料资源的大量开采，不断地变换原料产地已成为陶瓷生产企业经常要面对的问题，只有通过经常调整配方才能适应生产工艺的要求，极大地影响了产品质量的稳定性和生产的正常运行。另外，目前陶瓷工业用的主要原料-含氧化铁低的粘土往往是沉积型的粘土。它是风化了的粘土矿物借雨水或风力的迁移作用搬离原母岩石后在低洼地沉积而成的矿床。这种矿床的地理位置与土质通常使其成为良田，大量的开采对土地资源与环境会造成了不可弥补的损害，并且优质的含氧化铁低的高岭土等陶瓷原料同时也是很好的造纸和涂料原料，保护和节约使用这些原料对于可持续发展具有重要的战略意义。
氧化铁含量高的原料制备成陶瓷产品后，其颜色会随着配方的氧化铁含量和烧成气氛的不同呈现灰黑至棕红色，但目前市场上需求量最大的陶瓷抛光砖是颜色偏白的浅颜色产品，制造这种产品要求原料的氧化铁含量低。此外，如果抛光砖面层氧化铁含量高，则由于氧化铁高温分解而会产生气孔，使得抛光砖表面容易吸附污渍，影响美观。氧化铁含量低的陶瓷原料大多数为优质陶瓷原料，经过多年开采，这些原料在陶瓷产区已经日渐稀少。但是，含氧化铁高的陶瓷原料却分布广泛，蕴藏量极其丰富，通过适当调整配方和制备工艺后以这些原料作为底层，在该底层上覆盖薄薄的一层由含氧化铁低的优质原料制备的面层，可以制备出质量和外观与现有产品相当的抛光砖，从而可以节省60％左右的优质原料，降低生产成本，减少对环境和农田的破坏，有利于陶瓷工业的可持续发展。
目前，特种陶瓷中有些品种的氧化铁含量也较高，如中国发明专利中03802727.5陶瓷及陶瓷制造方法，使用的氧化铁含量超过0.5％，但该陶瓷是黑色的功能陶瓷，不是陶瓷抛光砖，只需要其深色外表避免对光的散射，对其外观并没有很高的要求。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种陶瓷抛光砖及其制备方法，利用蕴藏量丰富、氧化铁含量高的原料作为陶瓷抛光砖底层的主要原料，采用二次布料技术使氧化铁含量高的陶瓷抛光砖底层与氧化铁含量低的抛光砖面层相结合的制备陶瓷抛光砖的方法，节约优质陶瓷原料，从而有效地保护环境，促进陶瓷工业的可持续发展。
本发明的目的实现所采用的技术方案如下：
一种陶瓷抛光砖，其特征在于，所述陶瓷抛光砖具有底层和面层两层结构，其中底层的氧化铁含量质量百分数为0.5～3.0％，面层的氧化铁含量质量百分数低于0.5％。
所述底层原料中的其它化学组成如下：SiO2的质量百分数为60.0～73.0％，Al2O3的质量百分数为16.0～21.0％，MgO和CaO的质量百分数均为0.1～5.0％，K2O和Na2O的质量百分数均为4.0～6.0％。
所述面层结构的厚度为1～5mm，底层结构的厚度为5～15mm。
一种陶瓷抛光砖的制备方法，包括如下步骤：
(1)通过计算机控制的二次布料系统将底层原料的粉体与面层原料的粉体进行分别布料，形成两层结构，并干压制成坯体，成形压力为30～50MPa；
(2)将步骤(1)制得的坯体干燥，经过辊道窑烧成后得到陶瓷砖，通过磨边和抛光处理后制得陶瓷抛光砖。
所述陶瓷砖烧成温度为1170℃～1220℃，烧成时间为30～120min。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和效果：
(1)通过二次布料，将含氧化铁低的原料用于抛光砖的面层，含氧化铁为0.5％～3.0％的原料用于抛光砖的底层，生产出的抛光砖具有全部采用现有优质原料同样的装饰效果和使用性能，但优质原料可以节约60％以上。
(2)由于氧化铁中的Fe3+和Fe2+对陶瓷中的玻璃相有强化作用，提高底层原料的氧化铁含量后能够提高陶瓷产品的强度。
(3)制备底层原料时可以不经过除铁处理，简化了制造工艺，能够提高效率和节省成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
第一步抛光砖底层原料的化学组成为：
第二步将第一步确定的化学组成换算成要使用的原材料配方，经过配料-球磨-泥浆陈腐-喷雾干燥-均化得到用于抛光砖底层的粉体。
第三步将已制备好用于抛光砖面层的粉体与第二步所得的用于底层的粉体，通过计算机控制的二次布料系统布料，在30MPa压力下干压成形，制造成面层厚度为3mm，底层厚度为9mm，边长为680mm的正方形生坯。
第四步将第三步所得生坯经过干燥后，在辊道窑中烧成，烧成温度为1200℃，烧成周期为70min。
第五步将第四步烧成的陶瓷砖经过磨边、抛光处理，制造出厚度为10.2mm(面层厚度为2mm，底层厚度为8.2mm)，边长为600mm的正方形抛光砖。
测试表明其吸水率为0.03％，破坏强度为2850N，符合干压陶瓷砖国家标准GB/T4100-2006的要求。
实施例2
第一步抛光砖底层化学组成为：
第二步将第一步确定的化学组成换算成要使用的原材料配方，经过配料-球磨-泥浆陈腐-喷雾干燥-均化得到用于抛光砖底层的粉体。
第三步将已制备好的用于抛光砖面层的粉体与第二步所得的用于底层的粉体，通过计算机控制的二次布料系统布料，在30MPa压力下干压成形，制造成面层厚度为3mm，底层厚度为9mm，边长为680mm的正方形生坯。
第四步将第三步所得生坯经过干燥后，在辊道窑中烧成，烧成温度为1180℃，烧成周期为60min。
第五步将第四步烧成的陶瓷砖经过磨边、抛光处理，制造出厚度为10.0mm(面层厚度为1.8mm，底层厚度为8.2mm)，边长为600mm的正方形抛光砖。
测试表明其吸水率为0.08％，破坏强度为2150N，符合干压陶瓷砖国家标准GB/T4100-2006的要求。
实施例3
第一步抛光砖底层原料的化学组成为：
第二步将第一步确定的化学组成换算成要使用的原材料配方，经过配料-球磨-泥浆陈腐-喷雾干燥-均化得到用于抛光砖底层的粉体。
第三步将已制备好的用于抛光砖面层的粉体与第二步所得的用于底层的粉体，通过计算机控制的二次布料系统布料，在30MPa压力下干压成形，制造成面层厚度为3mm，底层厚度为9mm，边长为680mm的正方形生坯。
第四步将第三步所得生坯经过干燥后，在辊道窑中烧成，烧成温度为1170℃，烧成周期为60min。
第五步将第四步烧成的陶瓷砖经过磨边、抛光处理，制造出厚度为10.2mm(面层厚度为2.0mm，底层厚度为8.2mm)，边长为600mm的正方形抛光砖。
测试表明其吸水率为0.1％，破坏强度为2650N，符合干压陶瓷砖国家标准GB/T4100-2006的要求。
实施例4
第一步抛光砖底层原料的化学组成为：
第二步将第一步确定的化学组成换算成要使用的原材料配方，经过配料-球磨-泥浆陈腐-喷雾干燥-均化得到用于抛光砖底层的粉体。
第三步将已制备好的用于抛光砖面层的粉体与第二步所得的用于底层的粉体，通过计算机控制的二次布料系统布料，在30MPa压力下干压成形，制造成面层厚度为3mm，底层厚度为9mm，边长为680mm的正方形生坯。
第四步将第三步所得生坯经过干燥后，在辊道窑中烧成，烧成温度为1220℃，烧成周期为70min。
第五步将第四步烧成的陶瓷砖经过磨边、抛光处理，制造出厚度为10.4mm(面层厚度为2mm，底层厚度为8.4mm)，边长为600mm的正方形抛光砖。
测试表明其吸水率为0.07％，破坏强度为3220N，符合干压陶瓷砖国家标准GB/T4100-2006的要求。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种陶瓷抛光砖，其特征在于，所述陶瓷抛光砖具有底层和面层两层结构，其中底层的氧化铁含量质量百分数为0.5～3.0％，面层的氧化铁含量质量百分数低于0.5％。
2.根据权利要求1所述的陶瓷抛光砖，其特征在于，所述底层的其它原料组分如下：SiO2的质量百分数为60.0～73.0％，Al2O3的质量百分数为16.0～21.0％，MgO和CaO的质量百分数均为0.1～5.0％，K2O和Na2O的质量百分数均为4.0～6.0％。
3.根据权利要求2所述的陶瓷抛光砖，其特征在于，所述底层的其它原料组分如下：SiO2的质量百分数为71.0～73.0％，Al2O3的质量百分数为16.0～21.0％，MgO的质量百分数为0.2～1.5％，CaO的质量百分数为0.1～4.0％，K2O的质量百分数为1.0～2.5％，Na2O的质量百分数为2.5～5.0％。
4.根据权利要求3所述的陶瓷抛光砖，其特征在于，所述面层的厚度为1～5mm，底层的厚度为5～15mm。
5.权利要求1～4任意一项所述陶瓷抛光砖的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)通过计算机控制的二次布料系统将底层原料的粉体与面层原料的粉体进行分别布料，形成两层结构，并压制成坯体；
(2)将步骤(1)制得的坯体干燥，经过辊道窑烧成后得到陶瓷砖，通过磨边和抛光处理后制得陶瓷抛光砖。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中陶瓷砖烧成温度为1170℃～1220℃，烧成时间为30～120min。
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