CN102976794A - 利用铝型材工业废渣制备陶瓷熔块的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用铝型材工业废渣制备陶瓷熔块的方法。该方法将铝型材工业废渣熟料、石英、硼酸、碳酸锂、轻质碳酸钙、纯碱和硅酸锆按照质量比(45～55％)∶(25～40％)∶(5～8％)∶(2～4％)∶(0～6％)∶(2～4％)∶(0～1％)混合配料；利用粉料混合机对配料均匀混料；在玻璃池炉中，1350～1400℃保温2.5～3小时熔制；直接水淬，烘干得熔块；作为熔块釉布施在坯体上，在1150～1220℃下烧成，制得陶瓷熔块。本发明在预处理过的工业铝型材废渣中加入必要的配合料，制得陶瓷基础熔块，可再添加着色剂得到色彩丰富的熔块，装饰效果好，成本低，并且消耗掉大量堆放的铝废渣，保护了环境。
Description
技术领域
本发明涉及一种陶瓷熔块制备方法，尤其是涉及一种利用铝型材工业废渣制备陶瓷熔块的方法。
背景技术
目前，我国工业铝型材废渣的处理方法仍比较落后，以农用和简单的堆埋为主，不仅严重影响铝型材厂正常生产，造成二次污染，还占用了大量的土地，并使得废渣中许多有用的化学成分流失和浪费，因此铝型材厂的工业废渣的治理和综合利用至关重要，据统计，一条年生产铝型材20000t的氧化铝着色流水线，每年产生污泥约600t，废渣15000t，2011年全国铝型材产量高达850万t，废渣数量极大。
目前陶瓷行业熔块的用量极大，现流行的抛晶、抛釉砖由于釉层厚度大，致使釉料消耗量大大增加，生产成本很大程度取决于熔块成本，所以寻找到成本低，性能稳定的熔块，是陶瓷行业的迫切需要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用铝型材工业废渣制备陶瓷熔块的方法，在制备性能稳定的熔块的同时，处理掉大量堆放的工业废渣，不仅降低原料成本，同时也实现了保护环境和变废为宝的目的，具有显著的经济、社会效益和推广应用价值。
经煅烧的铝型材厂工业废渣的主要成分为Al2O3、CaO、CaF2、SiO2、Na2O及其他少量杂质，从成分上看，只要加入一些补充成分就可以烧制熔块，首先其氧化铝含量较高，而氧化硅含量较低，所得熔块硬度高熔点高，所以补充氧化硅和助溶剂，调节烧制温度，调节膨胀系数，控制析晶，就可得到预期效果的熔块。
本发明目的通过如下技术方案实现：
一种利用铝型材工业废渣制备陶瓷熔块的方法，包括如下步骤：
(1)铝型材工业废渣的预处理：将铝型材工业废渣在120～150℃下烘干后，在高温炉中1000～1100℃煅烧处理，自然冷却后得熟料；再将该熟料进行球磨，出浆过80～100目筛，烘干后过20～30目筛造粒，即得到铝型材工业废渣熟料；
(2)熔块的配料：将铝型材工业废渣熟料、石英、硼酸、碳酸锂、轻质碳酸钙、纯碱和硅酸锆按照质量比(45～55％)∶(25～40％)∶(5～8％)∶(2～4％)∶(0～6％)∶(2～4％)∶(0～1％)混合配料；
(3)利用粉料混合机对步骤(2)的配料均匀混料；
(4)在玻璃池炉中，1350～1400℃保温2.5～3小时熔制；
(5)直接水淬，烘干得熔块；
(6)作为熔块釉布施在坯体上，在1150～1220℃下烧成，制得陶瓷熔块。
为进一步实现本发明目的，所述步骤(1)中球磨的时间优选为10～15min/100g。
所述煅烧的时间优选为50-70min，煅烧时的升温速度优选为每小时升温400-600℃，从室温升温到煅烧温度。
所述粉料混合机优选为V型混合机。
所述球磨为湿磨，球磨介质为氧化铝小球；物料、球磨介质与水的质量比为(0.8～1)∶(1.8～2)∶(0.8～1)。
步骤(6)中熔块釉布施在坯体上，优选在1150～1200℃下烧成。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明是对工业废渣的回收利用，变废为宝，具有保护环境、降低成本和节能降耗的多重意义。
(2)本发明中，铝废渣作为熔块原料，其有用成分高，杂质少，原料处理简单，且废渣掺入比例高达50％左右，废渣消耗量大。
(3)引入铝废渣制作的熔块由于其铝含量高，所以强度相对较高。
(4)相比价格昂贵的化学纯原料，本发明所用原料成本低，其中铝废渣是免费的。
(5)本发明所制备的熔块品种丰富，可以做成透明和乳浊效果，加入相应的发色氧化物可做成色彩多样的熔块。
(6)熔块适应性强，本发明所制熔块膨胀系数可调范围较大，适应于各种陶瓷坯体。
附图说明
图1为实施例1中白色乳浊熔块釉样品电镜图。
图2为实施例4所得透明熔块电镜图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述，但本发明的实施方式不限于此，对未特别说明的工艺参数，可参照常规技术进行。
实施例1
一种利用铝型材工业废渣制备陶瓷熔块的方法，包括如下步骤：
(1)取500g华南地区某铝型材厂工业废渣150℃下烘干后，在高温炉中1000℃煅烧保温1h，自然冷却后得到铝型材工业废渣熟料；再将该熟料进行球磨，球磨时间为10-15min/100g，出浆过80-100目筛，烘干后过20-30目筛造粒，即得到铝废渣熟料，待配料；铝型材厂工业废渣是铝型材在表面脱脂、酸洗、碱洗、阳极氧化、封孔、着色等表面加工处理过程中产生的废液，经污水处理、沉淀、压滤等工序所得的固体废弃物。本实施例中铝废渣的化学成分见表1。目前，我国不同铝型材厂的加工工艺和废水处理工艺是大同小异，只是在酸洗、碱洗及后续废水处理时选用的化学试剂有所不同，导致铝废渣的化学成分略有不同，在利用铝废渣来制备陶瓷熔块时，主要是利用其中的Al2O3及其他溶剂性氧化物，成分上的差异可以通过补充其他成分稳定的化工原料或矿物原料来调整，所以铝废渣用作陶瓷熔块原料具有普遍的适应性，技术上是可行的。
表1华南地区某铝型材厂工业废渣铝废渣的成分表
球磨为湿磨，球磨子为氧化铝小球；物料、球磨子与水的质量比为1∶2∶1。
(2)配制300g熔块料，按照质量配比，铝型材厂工业废渣熟料∶石英∶硼酸∶碳酸锂∶轻质碳酸钙∶纯碱∶硅酸锆＝45∶35∶7∶3∶6∶3∶1；
(3)利用粉料混合机(V型混合机)均匀混料；
(4)在玻璃池炉中，1300～1350℃保温3小时熔制；
(5)直接水淬，烘干得熔块。
(6)熔块过6～10目筛，选用膨胀系数适当的素烧坯，将所得熔块均匀撒布于坯体上，在1180～1220℃下进行烧成，即得该熔块的试验样品，对样品进行性能检测：
如图1所示，本实施例所得熔块釉面呈乳白色，用白度计测白度，值为80，釉面光亮平整，参考GB/T 23460.1-2009陶瓷釉料性能测试方法第1部分：高温流动性测试熔流法，测得烧成温度为1200±20℃，用HXD-1000显微硬度计测釉面的硬度，维氏硬度为638，表面硬度较高，用湘潭湘科ZRPY热膨胀系数测定仪测定熔块的膨胀系数(先用钢模熔制出符合测试条件的试样)，参照GB/T3810.8-2006对陶瓷砖线膨胀系数的测定，膨胀系数为：室温～300℃，3.9×10-6m/℃。
该熔块可调膨胀系数范围较大，若在配料时添加适当的发色氧化物可以制得色彩更加丰富的熔块，可用于陶瓷釉面砖的装饰。
实施例2
本实施例与实施例1不同之处在于，铝型材厂工业废渣熟料∶石英∶硼酸∶碳酸锂∶轻质碳酸钙∶纯碱∶硅酸锆＝50∶30∶7∶3∶6∶3∶1；
本实施例所得熔块釉面呈乳白色，用白度计测白度，值为76，釉面光亮平整，维氏硬度为602，室温～300℃下膨胀系数为3.6×10-6m/℃。
实施例3
本实施例与实施例1不同之处在于，铝型材厂工业废渣熟料∶石英∶硼酸∶碳酸锂∶轻质碳酸钙∶纯碱∶硅酸锆＝55∶25∶7∶3∶6∶3∶1；
本实施例所得熔块釉面呈乳白色，用白度计测白度，值为78，釉面光亮平整，维氏硬度为615，膨胀系数为：室温～300℃，3.4×10-6m/℃。
实施例4
(1)取500g华北某铝型材厂铝废渣(本实施例中铝废渣化学成分见表2)，在高温炉中1000℃煅烧，保温1h，自然冷却后得到铝型材工业废渣熟料；再将该熟料进行球磨，球磨时间为10-15min/100g，出浆过80-100目筛，烘干后过20-30目筛造粒，即得到铝废渣熟料，表2某厂铝废渣的成分表。
表2
(2)按照质量配比配制300g熔块料，铝型材厂工业废渣熟料∶石英∶硼酸∶碳酸锂∶轻质碳酸钙∶硅酸锆＝45∶40∶7∶3∶4∶1；
(3)利用粉料混合机(V型混合机)均匀混料；
(4)在玻璃池炉中，1350～1400℃保温3小时熔制；
(5)直接水淬，烘干得熔块；
(6)熔块过6～10目筛，选用膨胀系数适当的素烧坯，将所得熔块均匀撒布于坯体上，在1180～1200℃下进行烧成，即得该熔块的试验样品，对样品进行性能检测∶
图2为本实施例所得透明熔块，施于适当的坯上，釉面透明度可达80％以上，且光亮平整，表面维氏硬度为580，表面硬度较高，室温～300℃下，膨胀系数为3.7×10-6m/℃。
实施例5
本实施例与实施例4的不同之处在于，铝型材厂工业废渣熟料∶石英∶硼酸∶碳酸锂∶轻质碳酸钙∶硅酸锆＝50∶35∶7∶3∶4∶1；
本实施例所得透明熔块，施于适当的坯上，釉面透明度可达80％以上，且光亮平整，表面维氏硬度为560，表面硬度较高，室温～300℃下膨胀系数为3.4×10-6m/℃。
实施例6
本实施例与实施例4的不同之处在于，铝型材厂工业废渣熟料∶石英∶硼酸∶碳酸锂∶轻质碳酸钙∶硅酸锆＝55∶30∶7∶3∶4∶1；
本实施例所得透明熔块，施于适当的坯上，釉面透明度可达80％以上，且光亮平整，表面维氏硬度为540，表面硬度较高，室温～300℃下膨胀系数为3.2×10-6m/℃。
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)
1.一种利用铝型材工业废渣制备陶瓷熔块的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)铝型材工业废渣的预处理：将铝型材工业废渣在120～150℃下烘干后，在高温炉中1000～1100℃煅烧处理，自然冷却后得熟料；再将该熟料进行球磨，出浆过80～100目筛，烘干后过20～30目筛造粒，即得到铝型材工业废渣熟料；
(2)熔块的配料：将铝型材工业废渣熟料、石英、硼酸、碳酸锂、轻质碳酸钙、纯碱和硅酸锆按照质量比(45～55％)∶(25～40％)∶(5～8％)∶(2～4％)∶(0～6％)∶(2～4％)∶(0～1％)混合配料；
(3)利用粉料混合机对步骤(2)的配料均匀混料；
(4)在玻璃池炉中，1350～1400℃保温2.5～3小时熔制；
(5)直接水淬，烘干得熔块；
(6)作为熔块釉布施在坯体上，在1150～1220℃下烧成，制得陶瓷熔块。
2.根据权利要求1所述的利用铝型材工业废渣制备陶瓷熔块的方法，其特征在于，所述步骤(1)中球磨的时间为10～15min/100g。
3.根据权利要求1所述的利用铝型材工业废渣制备陶瓷熔块的方法，其特征在于，所述煅烧的时间为50-70min，煅烧时的升温速度为每小时升温400-600℃，从室温升温到煅烧温度。
4.根据权利要求1所述的利用铝型材工业废渣制备陶瓷熔块的方法，其特征在于，所述粉料混合机为V型混合机。
5.根据权利要求1所述的利用铝型材工业废渣制备陶瓷熔块的方法，其特征在于，所述球磨为湿磨，球磨介质为氧化铝小球；物料、球磨介质与水的质量比为(0.8～1)∶(1.8～2)∶(0.8～1)。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(6)中熔块釉布施在坯体上，在1150～1200℃下烧成。
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