CN103193462A

CN103193462A - 一种黑色瓷砖及其制备方法

Info

Publication number: CN103193462A
Application number: CN2013101104376A
Authority: CN
Inventors: 马国军; 张翔; 金一标; 薛正良; 匡步肖; 杜龙
Original assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Current assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Priority date: 2013-04-01
Filing date: 2013-04-01
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2033-04-01
Also published as: CN103193462B

Abstract

本发明涉及一种黑色瓷砖及其制备方法，其技术方案是：先将不锈钢粉尘和氧化铬按质量比为1︰(0.3~0.5)混合均匀，在1175~1225℃条件下保温30~60min，粉碎至粒度＜0.074mm，制得黑色颜料；再将制备瓷砖用原料和所制得的黑色颜料按质量比为1︰(0.04~0.2)混合均匀，制得混合料，然后向混合料中加入8~12wt%的水，混合均匀，压制成型，在1150~1200℃条件下保温30~120min，制得黑色瓷砖。本发明能实现对不锈钢粉尘的回收利用，并能消除不锈钢粉尘对环境污染；用该方法制备的黑色瓷砖呈色效果好，抗压强度高，所述瓷砖中的有毒物质如Cr、Cr⁶⁺、Cd、Pb、Zn和As的离子浸出浓度均小于国家标准。

Description

一种黑色瓷砖及其制备方法

技术领域

本发明属于黑色瓷砖技术领域。尤其涉及一种综合利用不锈钢粉尘合成黑色颜料和制备黑色瓷砖的方法。

背景技术

如今全球不锈钢产量迅速增长，不锈钢厂粉尘产生量也越来越大，如何对粉尘处理和综合利用成为当今亟须解决的问题。由于不锈钢粉尘粒度小、成分复杂，导致其处理十分困难。最常规的处理方法一般是填埋，但填埋时粉尘中重金属元素会渗透浸出，对土壤和地下水造成污染。目前对不锈钢厂粉尘的回收处理工艺主要有火法冶金、湿法冶金、火法与湿法相结合的冶金方法。但均存在处理成本高，能耗高，二次污染大等一系列问题，实施方法也较复杂。

同时，黑色颜料制品给人以深厚、稳重、肃穆的色感，受广大消费者喜爱，也一直都是装饰市场的主要产品。目前，由于制备黑色颜料的主要原料Co₂O₃价格高，使黑色颜料生产成本居高不下，从而限制了含钴黑色颜料在瓷砖中的批量应用。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种能回收利用不锈钢粉尘、消除不锈钢粉尘对环境污染的制备黑色瓷砖的方法，用该方法制备的瓷砖呈色效果好和抗压强度高，瓷砖中有毒离子的浸出浓度均小于国家标准。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

1）将不锈钢粉尘和氧化铬按质量比为1︰(0.3~0.5)混合均匀，在1175~1225℃条件下保温30~60min，粉碎至粒度＜0.074mm，制得黑色颜料。

2）将制备瓷砖用原料和所制得的黑色颜料按质量比为1︰(0.04~0.2)混合均匀，制得混合料，再向混合料中加入8~12wt%的水，混合均匀，压制成型，在1150~1200℃条件下保温30~120min，制得黑色瓷砖。

所述不锈钢粉尘的化学成分及其含量为：SiO₂为2~12wt%，Fe₂O₃为50~60wt%，Al₂O₃为1~4wt%，CaO为1~10wt%，MgO为1~4wt%，MnO为2~5wt%，ZnO为1~2wt%，NiO为2~5wt%，Cr₂O₃为12~16wt%；不锈钢粉尘的颗粒粒径＜200μm。

所述氧化铬的Cr₂O₃含量≥99wt%。

所述制备瓷砖用原料的化学成分及其含量：SiO₂为60~70wt%；Fe₂O₃为0.1~3wt%；Al₂O₃为15~25wt%；CaO为0.5~3wt%；MgO为0.5~2.5wt%；TiO₂为0.1~2wt%；K₂O为0.5~3wt%；Na₂O为1.5~3.5wt%。

所述压制成型的压强为25~30MPa。

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比，具有如下积极效果：

本发明提供一种综合利用不锈钢粉尘合成黑色颜料，并用该黑色颜料制备黑色瓷砖，无害化利用不锈钢粉尘。既能降低不锈钢粉尘对环境污染，又能合理利用不锈钢粉尘中的有价金属元素，为不锈钢粉尘的综合利用提供新的途径。

不锈钢粉尘主要成分为Fe和Cr，调整Fe/Cr比例后烧制成尖晶石类型的黑色颜料，制得的黑色颜料主要物相为铁铬尖晶石（FeCr₂O₄）和Cr_1.3Fe_0.7O₃。再添加到制备瓷砖用原料中用于制备黑色陶瓷。所制备的瓷砖具有较好的呈色效果，瓷砖的抗压强度30~220MPa，超过国家标准（27MPa）。经过HJ/T299-2007标准方法浸出试验检测，瓷砖中的有毒物质如Cr、Cr⁶⁺、Cd、Pb、Zn和As的离子浸出浓度均小于国家标准。

因此，本发明能实现对不锈钢粉尘的回收利用和消除不锈钢粉尘对环境的污染，用该方法制备的瓷砖呈色效果好，抗压强度高，瓷砖中有毒物质低于国家标准。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制：

为避免重复，现将本具体实施方式所涉及的原料统一描述如下，实施例中不再赘述：

不锈钢粉尘的化学成分及其含量为：SiO₂为2~12wt%，Fe₂O₃为50~60wt%，Al₂O₃为1~4wt%，CaO为1~10wt%，MgO为1~4wt%，MnO为2~5wt%，ZnO为1~2wt%，NiO为2~5wt%，Cr₂O₃为12~16wt%；不锈钢粉尘的颗粒粒径＜200μm。

制备瓷砖用原料的化学成分及其含量：SiO₂为60~70wt%，Fe₂O₃为0.1~3wt%，Al₂O₃为15~25wt%，CaO为0.5~3wt%，MgO为0.5~2.5wt%，TiO₂为0.1~2wt%，K₂O为0.5~3wt%，Na₂O为1.5~3.5wt%。

氧化铬的Cr₂O₃含量≥99wt%。

压制成型的压强为25~30MPa。

实施例1

一种黑色瓷砖及其制备方法。其制备方法是：

1）将不锈钢粉尘和氧化铬按质量比为1︰(0.3~0.4)混合均匀，在1175~1200℃条件下保温30~40min，粉碎至粒度＜0.074mm，制得黑色颜料；

2）将制备瓷砖用原料和所制得的黑色颜料按质量比为1︰(0.04~0.10)混合均匀，制得混合料，再向混合料中加入8~10wt%的水，混合均匀，压制成型，在1150~1175℃条件下保温30~60min，制得黑色瓷砖。

本实施例制备的黑色瓷砖的抗压强度为30~85MPa，超过国家标准(27MPa)。经过浸出试验检测，瓷砖中的有毒物质如Cr、Cr⁶⁺、Cd、Pb、Zn和As的离子浸出浓度均小于国家标准。

实施例2

一种黑色瓷砖及其制备方法。其制备方法是：

1）将不锈钢粉尘和氧化铬按质量比为1︰(0.35~0.45)混合均匀，在1190~1210℃条件下保温40~50min，粉碎至粒度＜0.074mm，制得黑色颜料；

2）将制备瓷砖用原料和所制得的黑色颜料按质量比为1︰(0.10~0.15)混合均匀，制得混合料，再向混合料中加入9~11wt%的水，混合均匀，压制成型，在1160~1185℃条件下保温60~90min，制得黑色瓷砖。

本实施例制备的黑色瓷砖的抗压强度为55~81MPa，超过国家标准(27MPa)。经过浸出试验检测，瓷砖中的有毒物质如Cr、Cr⁶⁺、Cd、Pb、Zn和As的离子浸出浓度均小于国家标准。

实施例3

一种黑色瓷砖及其制备方法。其制备方法是：

1）将不锈钢粉尘和氧化铬按质量比为1︰(0.4~0.5)混合均匀，在1200~1225℃条件下保温50~60min，粉碎至粒度＜0.074mm，制得黑色颜料；

2）将制备瓷砖用原料和所制得的黑色颜料按质量比为1︰(0.15~0.20)混合均匀，制得混合料，再向混合料中加入10~12wt%的水，混合均匀，压制成型，在1175~1200℃条件下保温90~120min，制得黑色瓷砖。

本实施例制备的黑色瓷砖的抗压强度为65~220MPa，超过国家标准(27MPa)。经过浸出试验检测，瓷砖中的有毒物质如Cr、Cr⁶⁺、Cd、Pb、Zn和As的离子浸出浓度均小于国家标准。

本具体实施方式提供一种综合利用不锈钢粉尘合成黑色颜料，并用该黑色颜料制备黑色瓷砖，无害化利用粉尘。既能降低不锈钢粉尘对环境污染，同时又能合理利用不锈钢粉尘中的有价金属元素，为不锈钢粉尘的综合利用提供新的途径。

不锈钢粉尘主要成分为Fe和Cr，调整Fe/Cr比例后烧制成尖晶石类型的黑色颜料，制得的黑色颜料主要物相为铁铬尖晶石（FeCr₂O₄）和Cr_1.3Fe_0.7O₃。再添加到制备瓷砖用原料中用于制备黑色陶瓷。所制备的瓷砖具有较好的呈色效果，瓷砖的抗压强度30~220MPa，超过国家标准（27MPa）。经过HJ/T299-2007标准方法浸出试验检测，瓷砖中的有毒物质如Cr、Cr⁶⁺、Cd、Pb、Zn和As的离子浸出浓度均小于国家标。

因此，本具体实施方式能实现对不锈钢粉尘的回收利用、消除不锈钢粉尘对环境污染的

特点，用该方法制备的瓷砖呈色效果好、抗压强度高，瓷砖中有毒物质低于国家标准。

Claims

1.一种黑色瓷砖的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1）将不锈钢粉尘和氧化铬按质量比为1︰(0.3~0.5)混合均匀，在1175~1225℃条件下保温30~60min，粉碎至粒度＜0.074mm，制得黑色颜料；

2.如权利要求1所述黑色瓷砖的制备方法，其特征在于所述不锈钢粉尘的化学成分及其含量为：SiO₂为2~12wt%，Fe₂O₃为50~60wt%，Al₂O₃为1~4wt%，CaO为1~10wt%，MgO为1~4wt%，MnO为2~5wt%，ZnO为1~2wt%，NiO为2~5wt%，Cr₂O₃为12~16wt%；不锈钢粉尘的颗粒粒径＜200μm。

3.如权利要求1所述黑色瓷砖的制备方法，其特征在于所述氧化铬的Cr₂O₃含量≥99wt%。

4.如权利要求1所述黑色瓷砖的制备方法，其特征在于所述制备瓷砖用原料的化学成分及其含量：SiO₂为60~70wt%，Fe₂O₃为0.1~3wt%，Al₂O₃为15~25wt%，CaO为0.5~3wt%，MgO为0.5~2.5wt%，TiO₂为0.1~2wt%，K₂O为0.5~3wt%，Na₂O为1.5~3.5wt%。

5.如权利要求1所述黑色瓷砖的制备方法，其特征在于所述压制成型的压强为25~30MPa。

6.一种黑色瓷砖，其特征在于所述黑色瓷砖为权利要求1~5项中任一项所述黑色瓷砖的制备方法所制备的黑色瓷砖。