CN103496951A - 一种低温烧成高强超薄陶瓷砖的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低温烧成高强超薄陶瓷砖的制备方法，属于材料科学领域。本发明的制备方法为将铝土尾矿经600℃煅烧2小时，获得煅烧铝土尾矿石，取煅烧铝土尾矿石50～71重量份，长石9～19重量份，石英砂15～25重量份，滑石1.5～4.5重量份和球土1.5～3重量份；球磨至粒度250目，喷雾造粒，干压成型，厚度3mm，1100～1170℃烧成，获得高强超薄陶瓷砖。本发明所获得的高强超薄陶瓷砖在建筑陶瓷中广泛应用。
Description
技术领域
本发明属于材料科学领域，具体涉及一种低温烧成高强超薄陶瓷砖的制备方法。
背景技术
铝土尾矿指铝硅比较低、高岭土含量高、钾、钠等熔剂性杂质或铁、钛等有色金属杂质含量较高，不符合炼铝、耐火材料、电瓷用铝土原料的标准，难以很好利用的铝土矿。铝土尾矿由于品位差常常被作为废矿在丢弃矿山，造成资源浪费和环境污染。含铝量高的原料在陶瓷行业属于比较高档的原料，普通陶瓷的氧化铝含量不超过25%，一般普通陶瓷中氧化铝以高品位高岭土或长石引入，成本较高。陶瓷行业使用低品位铝土矿比较少，因为，普通陶瓷晶相以石英和莫来石为主，玻璃相多，铝土矿高温转变成氧化铝会使陶瓷烧成温度及工艺条件发生变化，一般陶瓷厂不愿尝试。但是陶瓷工业节能减排要求进一步节约原料及能源，大规格超薄陶瓷成为建筑陶瓷发展的新趋势，由于瓷板的破坏强度与砖坯厚度成正比，为达到使用时对瓷板强度的要求，厚度减小一半，瓷板的抗折强度必须提高一倍，按照现有国家标准GB/T23266-2009《陶瓷板》规定，大于4mm厚的陶瓷板抗折强度大于等于45MPa、破坏强度大于等于800N，据此，3mm厚的超薄板强度则应大于等于80MPa。
高强度瓷砖的主要晶相必须以氧化铝为主，高铝含量原料成为发展超薄陶瓷的关键，直接使用工业氧化铝作为原料，不仅原料成本增加，而且使烧成温度大幅提高，产品成本高，对推广使用和节能减排不利，现有的一些超薄砖制备方案均存在此类缺点。
专利03114096.3超薄陶瓷墙地砖的制造方法及其陶瓷墙地砖公开一种利用流延法制备超大超薄陶瓷的方法，但没有公开这种陶瓷的各项性能参数，根据此专利提供的配方，氧化铝含量不超过30%。专利200510020723.9生产超薄陶瓷砖的工艺方法公开了一种干压制备超薄砖的方法，氧化铝含量不超过25%，通过原料使用超微细粉料、加少量硅酸铝或硅灰石纤维增强陶瓷抗弯强度、降低烧成温度，砖厚度3mm抗折强度>50MPa，根据强度原理破坏强度将仅为普通砖的一半。
文献《一次烧成大规格超薄瓷质砖的配方研制》，发表在陶瓷学报2007年12月第28卷第4期，所报道的超大规格瓷质砖氧化铝含量约25%，抗弯强度>55MPa。文献《提高大规格超薄建筑陶瓷砖瓷坯性能的研究》，发表于陶瓷学报第27卷第3期2006年9月，报道了一种以添加工业氧化铝超微粉制备高强度超薄砖的方法，氧化铝含量达到约40%，强度>140MPa，但为了降低烧成温度必须使用氧化铝超微粉并添加锂瓷石，无疑会增加陶瓷砖的原料成本。发表在中国陶瓷2006年第10期的文献《熟铝矾土在超薄瓷质砖中的应用研究》报道了一种用氧化铝含量85%以上的熟铝矾土增加超薄砖强度的方法，1200℃烧成抗弯强度可>70MPa。
若烧成温度与现有瓷砖相比保持不变或降低，瓷砖强度提高到100MPa以上可以进一步降低瓷砖的厚度，达到节约原料资源，及节约能源的目的。基于上述目的，本发明提供了一种可选的方案，使生产的陶瓷砖同时具有高强和烧成温度降低两个优点，达到降低成本和提高性能的要求。
发明内容
为克服上述现有技术的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种低温烧成高强超薄陶瓷砖的制备方法。本发明利用铝土尾矿制备一种成本低、烧成温度低、强度高的超薄陶瓷；成本低廉，力学性能好。
本发明的另一目的在于提供上述制备方法获得高强超薄陶瓷砖。
本发明的再一目的在于提供上述高强超薄陶瓷砖的应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种低温烧成高强超薄陶瓷砖的制备方法，由以下步骤组成
1）铝土尾矿经600℃煅烧2小时，获得煅烧铝土尾矿石；
2）称取步骤2）的煅烧铝土尾矿石50～71重量份，长石9～19重量份，石英砂15～25重量份，滑石1.5～4.5重量份和球土1.5～3重量份；球磨至粒度250目；
3）将步骤2）制备的球磨颗粒进行喷雾造粒，干压成型，厚度3mm，1100～1170℃烧成，获得高强超薄陶瓷砖。
步骤1）中所述的铝土尾矿是氧化铝含量为45%以上，氧化硅含量不低于26%，氧化铁和氧化钛含量大于等于3%，主要晶相为一水硬铝石和片状高岭石；
一种高强超薄陶瓷砖由上述制备方法获得。
所述的高强超薄陶瓷砖在建筑陶瓷中应用。
本发明的原理为：煅烧铝土尾矿作为陶瓷中氧化铝成分的主要引入方法，陶瓷中氧化铝的含量在30%以上，可以形成足量的莫来石、α-氧化铝等晶相，使陶瓷产品具有较高的强度；由于矿物中含有多种金属氧化物杂质，使陶瓷在较低温度生成液相，并在较低温度形成强度相莫来石、α-氧化铝等，有利于烧结的进行，降低陶瓷的烧成温度。铝土尾矿主要晶相为晶粒较细的一水硬铝石和片状的高岭石，很容易球磨至粒度细小的粉体，对烧成有利。
本发明相对于现有技术具有以下的优点及效果：
1）本发明选取铝土尾矿并进行煅烧引入陶瓷砖中所需的氧化铝，代替现有技术中氧化铝一般以高品位高岭土或长石引入，降低了陶瓷砖的制备成本。
2）本发明中的铝土尾矿中氧化铝含量为45%以上，提供了高强度瓷砖对氧化铝的需求，同时减少了直接使用工业氧化铝作为原料的成本。
3）本发明由于以铝土尾矿作为主要成分，可以使配方中氧化铝含量较高的陶瓷砖烧成温度低于1200℃，降低能源消耗，节约生产成本。
4）本发明制备的高强超薄陶瓷砖厚度为3mm，抗折强度达到105～165MPa，能够达到现有国家标准GB/T23266-2009《陶瓷板》规定的3mm厚的超薄板强度应大于等于90MPa的要求，并超出标准要求。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
下述实施例中铝土尾矿为贵州产，氧化铝含量45～55%、氧化硅26～37%、氧化铁+氧化钛3～7%，烧失约12%，其余为金属氧化物杂质，主要晶相为一水硬铝石和片状高岭石。
实施例1：
1）铝土尾矿经600℃煅烧2小时，获得煅烧铝土尾矿石；
2）称取步骤2）的煅烧铝土尾矿石50重量份，长石19重量份，石英砂25重量份，滑石4.5重量份和球土1.5重量份；球磨至粒度250目；
3）将步骤2）制备的球磨颗粒进行喷雾造粒，干压成型，厚度3mm，1100℃烧成，获得高强超薄陶瓷砖。
获得的高强超薄陶瓷砖的抗折强度105MPa，吸水率0.5%。检测方法依照国家标准GB/T23266-2009《陶瓷板》。
实施例2：
1）铝土尾矿经600℃煅烧2小时，获得煅烧铝土尾矿石；
2）称取步骤2）的煅烧铝土尾矿石59重量份，长石17重量份，石英砂19.5重量份，滑石1.5重量份和球土3重量份；球磨至粒度250目；
3）将步骤2）制备的球磨颗粒进行喷雾造粒，干压成型，厚度3mm，1130℃烧成，获得高强超薄陶瓷砖。
获得的高强超薄陶瓷砖的抗折强度120MPa，吸水率0.45%。检测方法依照国家标准GB/T23266-2009《陶瓷板》。
实施例3：
1）铝土尾矿经600℃煅烧2小时，获得煅烧铝土尾矿石；
2）称取步骤2）的煅烧铝土尾矿石71重量份，长石9重量份，石英砂15重量份，滑石2.5重量份和球土2.5重量份；球磨至粒度250目；
3）将步骤2）制备的球磨颗粒进行喷雾造粒，干压成型，厚度3mm，1170℃烧成，获得高强超薄陶瓷砖。
获得的高强超薄陶瓷砖的抗折强度165MPa，吸水率0.3%。检测方法依照国家标准GB/T23266-2009《陶瓷板》。
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 (4)
1.一种低温烧成高强超薄陶瓷砖的制备方法，其特征在于由以下步骤组成：
1）铝土尾矿经600℃煅烧2小时，获得煅烧铝土尾矿石；
2）称取步骤2）的煅烧铝土尾矿石50～71重量份，长石9～19重量份，石英砂15～25重量份，滑石1.5～4.5重量份和球土1.5～3重量份；球磨至粒度250目；
3）将步骤2）制备的球磨颗粒进行喷雾造粒，干压成型，厚度3mm，1100～1170℃烧成，获得高强超薄陶瓷砖。
2.根据权利要求1所述的低温烧成高强超薄陶瓷砖的制备方法，其特征在于：步骤1）中所述的铝土尾矿是氧化铝含量为45%以上，氧化硅含量不低于26%，氧化铁和氧化钛含量大于等于3%，主要晶相为一水硬铝石和片状高岭石。
3.一种高强超薄陶瓷砖由权利要求1或2所述的制备方法获得。
4.权利要求3所述的高强超薄陶瓷砖在建筑陶瓷中应用。
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