CN103319162B

CN103319162B - 利用铝型材工业废渣制备青花瓷坯体及其方法

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Publication number: CN103319162B
Application number: CN201310247389.5A
Authority: CN
Inventors: 王慧; 刘华锋; 曾令可
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2013-06-19
Filing date: 2013-06-19
Publication date: 2015-10-28
Anticipated expiration: 2033-06-19
Also published as: CN103319162A

Abstract

本发明公开了利用铝型材工业废渣制备青花瓷坯体及其方法。该方法先将铝型材工业废渣干燥后，过筛，在高温炉中1100～1130℃煅烧处理，自然冷却，球磨，出浆过80～100目筛，烘干后过60～80目筛造粒；以质量比计，青花瓷坯体原料比为铝型材工业废渣熟料：瓷石：高岭土：羧甲基纤维素=（20～30%）：（50～60%）：（10～25%）：（0.1～0.2%）；将所得原料混合和利用行星式球磨机球磨，出浆过200～250目筛，注浆或滚压成型；坯体烘干后上青花色料，再上透明釉；进行一次烧成。本发明工业铝型材废渣中加入必要的配合料，制得高白度的青花瓷坯体，成本低，利用大量堆放的铝废渣，有利于保护环境。

Description

利用铝型材工业废渣制备青花瓷坯体及其方法

技术领域

本发明涉及一种青花瓷坯体，特别是涉及一种利用铝型材工业废渣制备青花瓷坯体及其方法。

背景技术

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。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。

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，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。因此铝型材厂的工业废渣的治理和综合利用至关重要。

目前，铝废渣的回收应用研究越来越多，比如尝试利用铝废渣制备轻质砖，制备陶瓷熔块，制备摩擦材料，甚至用于制备广场砖等。这些回收利用的途径并没有发掘铝废渣的最大价值，铝废渣颗粒具有粒度小，有的达到纳米级，白度高，含铝量高等特点，在利用铝废渣来制备青花瓷坯体时，主要是利用其高铝量和高白度，成分上的差异可以通过补充其他成分稳定的矿物原料来调整，所以铝废渣用作青花瓷坯体原料的技术上是可行的。

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青花瓷坯体及其方法，在制备高品质青花瓷坯体的同时，消耗大量堆放的工业废渣，不仅可以降低原料成本，同时也减少天然资源的浪费实现了保护环境和变废为宝的目的。

经煅烧的铝型材厂工业废渣的主要成分为Al₂O₃、K₂O、SiO₂、Na₂O及其他少量杂质，先固定铝废渣的量，再用瓷石，高岭土等原料来配合配料。使其各种化学成分达到预定要求。确定配方后进行球磨、造粒、成型、烧成。

本发明目是通过如下技术方案实现：

一种利用铝型材工业废渣制备青花瓷坯体的方法，包括如下步骤：

（1）将铝型材工业废渣干燥后，过20～30目筛，在高温炉中1100～1130℃煅烧处理，自然冷却后得到铝型材工业废渣熟料，再将该铝型材工业废渣熟料进行球磨，出浆过80～100目筛，烘干后过60～80目筛造粒，即得到铝废渣熟料；

（2）以质量比计，青花瓷坯体原料比为铝型材工业废渣熟料：瓷石：高岭土：羧甲基纤维素=（20～30%）：（50～60%）：（10～25%）：（0.1～0.2%）；

（3）将步骤（2）所得原料混合和利用行星式球磨机球磨，以每千克物料计，球磨时间为80～100min，出浆过200～250目筛，注浆或滚压成型；

（4）坯体烘干后上青花色料，再上透明釉；

（5）进行一次烧成。

为进一步实现本发明目的，所述步骤（1）中煅烧温度为1100～1130℃，保温时间为50-70min，煅烧时的升温速度为每小时升温400-600℃，球磨的时间为80～100min/kg，出浆过筛为80～100目，烘干后过60～80目筛造粒。

所述球磨均为湿磨，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）。

所述步骤（5）烧成过程中升温速率为250～300℃/h，450～550℃保温1～2小时，950～1100℃段控制为弱还原气氛，烧成温度为1280～1340℃，保温时间在3～4h。

利用铝型材工业废渣制备青花瓷坯体，由上述方法制得。

所述烧成后坯体的化学组成为：SiO₂：67～74%，Al₂O₃：19～26%，K₂O：2.5～3%，CaO：0.3～0.8%，Na₂O：0.8～2%，Fe₂O₃：0.7～1%，MgO：0.1～0.3%。

本发明与原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，同时利用铝废渣含铝量高的特点来增强增白青花瓷瓷胎，使产品品质得到提升，增加产品附加值；

（2）本发明中，铝废渣作为青花瓷坯体的主要原料之一，原料处理简单，且废渣掺入比例高达20～30%；

（3）引入的铝废渣由于铝含量高，粒度小，烧结活性大，白度高，所得坯体白度、强度有明显的改善。

具体实施方式

下面结合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

（1）取5kg华南地区某铝型材厂工业废渣，其化学成分见表1，150℃下烘干后，过20目筛，在高温炉中1100℃保温1h，升温速度为每小时升温400-600℃/h，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500min，出浆过100目筛，烘干后过60目筛造粒，即得到铝废渣熟料，待配料。其中球磨为湿磨，磨球为氧化铝小球；物料、球磨子与水的质量比为1:2:1。

表1华南地区某铝型材厂工业废渣化学成分表

成分	Al₂O₃	SiO₂	Na₂O	Fe₂O₃	CaO	MgO	其他	烧失
									含量	47.61	4.22	10.32	0.21	2.20	0.20	0.12	35.12

（2）配制2kg坯料，按照原料的质量配比，铝型材工业废渣熟料：瓷石：高岭土：羧甲基纤维素=20%：60%：20%：0.1%；

（3）利用行星式球磨机球磨5h，出浆过200目筛，调节浆料的含水率及悬浮性，进行注浆成型；

（4）待坯体烘干后上市售青花色料，再上透明釉；

（5）进行一次烧成，烧成过程中升温速率为250℃/h，500℃保温2小时，950～1100℃段控制为弱还原气氛（空气过剩系数控制为0.9），烧成温度为1340℃，保温时间在3h。

对实施例1所得样品进行性能检测：

试样表面光滑，无明显缺陷，用西化仪（武汉）科技有限公司的M281073白度仪进行5次测试的平均白度值为78.4，用HXD-1000显微硬度计测坯体的硬度，维氏硬度为680，用湘潭湘科ZRPY热膨胀系数测定仪测定坯体的膨胀系数，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℃，4.2×10^-6m/℃，由于铝废渣的引入，试样的白度和硬度都达到一般青花瓷坯水平。

实施例2

本实施例的所用原料及处理上与实施例1相同。

（1）配制2kg坯料，按照原料的质量配比，铝型材工业废渣熟料：瓷石：高岭土：羧甲基纤维素=25%：58%：17%：0.1%；

（2）利用行星式球磨机球磨5h，出浆过200目筛，调节浆料的含水率及悬浮性，进行注浆成型；

（3）待坯体烘干后上市售青花色料，再上透明釉；

（4）进行一次烧成，烧成过程中升温速率为250℃/h，500℃保温2小时，950～1100℃段控制为弱还原气氛（空气过剩系数控制为0.9），烧成温度为1320℃，保温时间在3h。

试样表面光滑，无明显缺陷，用西化仪（武汉）科技有限公司的M281073白度仪进行5次测试的平均白度值为82.1，用HXD-1000显微硬度计测坯体的硬度，维氏硬度为702，用湘潭湘科ZRPY热膨胀系数测定仪测定坯体的膨胀系数，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℃，4.7×10^-6m/℃。试样的白度值和硬度值都较一般青花瓷坯高。

实施例3

本实施例的所用原料及处理上与实施例1相同。

（1）配制2kg坯料，按照原料的质量配比，铝型材工业废渣熟料：瓷石：高岭土：羧甲基纤维素=30%：56%：14%：0.1%；

（3）待坯体烘干后上市售青花色料，再上透明釉；

（4）进行一次烧成，烧成过程中升温速率为250℃/h，500℃保温2小时，950～1100℃段控制为弱还原气氛（空气过剩系数控制为0.9），烧成温度为1300℃，保温时间在3h。

试样表面光滑，无明显缺陷，用西化仪（武汉）科技有限公司的M281073白度仪进行5次测试的平均白度值为81.2，用HXD-1000显微硬度计测坯体的硬度，维氏硬度为713，用湘潭湘科ZRPY热膨胀系数测定仪测定坯体的膨胀系数，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℃，5.1×10^-6m/℃。试样的白度值和硬度值都较一般青花瓷坯高。

实施例4

（1）取5kg华北某铝型材厂铝废渣（铝废渣化学成分见表2），150℃下烘干后，过30目筛，在高温炉中1130℃煅烧，保温1h，自然冷却后得到铝型材工业废渣熟料；再将该铝型材工业废渣熟料进行球磨，球磨时间为500min，出浆过80目筛，烘干后过80目筛造粒，即得到铝废渣熟料；

表2华北某铝型材厂废渣成分表

组分	Na₂O	MgO	Al₂O₃	SiO₂	Fe₂O₃	CaO	I.L
								含量（%）	10.24	0.23	38.38	3.45	0.12	22.37	25.46

（4）待坯体烘干后上市售青花色料，再上透明釉；

（5）进行一次烧成，烧成过程中升温速率为250℃/h，500℃保温2小时，950～1100℃段控制为弱还原气氛（空气过剩系数控制为0.9），烧成温度为1330℃，保温时间在3h。

试样表面光滑，无明显缺陷，用西化仪（武汉）科技有限公司的M281073白度仪进行5次测试的平均白度值为77.5，用HXD-1000显微硬度计测坯体的硬度，维氏硬度为630，用湘潭湘科ZRPY热膨胀系数测定仪测定坯体的膨胀系数，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℃，4.3×10^-6m/℃。试样的白度值和硬度值都达到一般青花瓷坯水平。

实施例5

本实施例的所用原料及处理上与实施例4相同。

（3）待坯体烘干后上市售青花色料，再上透明釉；

（4）进行一次烧成，烧成过程中升温速率为250℃/h，500℃保温2小时，950～1100℃段控制为弱还原气氛（空气过剩系数控制为0.9），烧成温度为1310℃，保温时间在3h。

试样表面光滑，无明显缺陷，用西化仪（武汉）科技有限公司的M281073白度仪进行5次测试的平均白度值为80.3，用HXD-1000显微硬度计测坯体的硬度，维氏硬度为673，用湘潭湘科ZRPY热膨胀系数测定仪测定坯体的膨胀系数，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℃，4.6×10^-6m/℃。试样的白度值和硬度值都略高于一般青花瓷坯水平。

本发明中，铝废渣作为青花瓷坯体的主要原料之一，原料处理简单，且废渣掺入比例高达20～30%；对工业废渣的回收利用，实现了变废为宝，具有保护环境、降低成本和节能降耗，同时利用铝废渣含铝量高的特点来增强增白青花瓷瓷胎，使产品品质得到提升，增加产品附加值；

上述实施例为本发明的几个举例，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

1.利用铝型材工业废渣制备青花瓷坯体的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将铝型材工业废渣干燥后，过20～30目筛，在高温炉中1100～1130℃煅烧处理，自然冷却后得到铝型材工业废渣熟料，再将该铝型材工业废渣熟料进行球磨，出浆过80～100目筛，烘干后过60～80目筛造粒，即得到铝废渣熟料；

(2)以质量比计，青花瓷坯体原料比为铝型材工业废渣熟料：瓷石：高岭土：羧甲基纤维素＝(20～30％)：(50～60％)：(10～25％)：(0.1～0.2％)；

(3)将步骤(2)所得原料混合和利用行星式球磨机球磨，以每千克物料计，球磨时间为80～100min，出浆过200～250目筛，注浆或滚压成型；

(4)坯体烘干后上青花色料，再上透明釉；

(5)进行一次烧成；所述烧成的升温速率为250～300℃/h，烧成的温度为1250～1350℃，保温时间为3～4h；其中在450～550℃保温1～2小时，950～1100℃段控制为弱还原气氛。

2.根据权利要求1所述的利用铝型材工业废渣制备青花瓷坯体的方法，其特征在于，所述步骤(1)中1100～1130℃煅烧处理的保温时间为50-70min，升温速度为每小时升温400-600℃。

3.根据权利要求1所述的利用铝型材工业废渣制备青花瓷坯体的方法，其特征在于，以每千克物料计，所述步骤(1)球磨的时间为80～100min。

4.根据权利要求1所述的利用铝型材工业废渣制备青花瓷坯体的方法，其特征在于，所述步骤(1)和步骤(3)的球磨均为湿磨，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)。