CN103570340B - 一种利用工业固体废渣干法制备的建筑陶瓷及其工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用工业固体废渣干法制备的建筑陶瓷及其工艺，按质量百分比计，包括30~60%的固体废渣、40~70%的陶瓷原料以及1~3%的陶瓷添加剂，其中，所述陶瓷原料，选自粘土类原料、长石类原料或滑石中的一种或几种组合物，所述陶瓷添加剂为三聚磷酸钠、硅酸钠、氯化铵、柠檬酸铵、腐植酸钠、木质素磺酸钠、乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸中的一种或几种的组合。固体废渣经过预处理后颗粒较细，用干混方式与喷雾干燥的配料进行混匀后直接用于砖坯压制或进入料仓备用，降低了球磨能耗及解胶成本，省去了增湿造粒和流化床干燥环节，并可根据产品功能特征快速调节配方，工艺控制简便，且产品具有保温隔热、高强等良好性能。
Description
技术领域
本发明属于建筑陶瓷产品的制备领域，具体涉及一种利用工业固体废渣干法制备功能化建筑陶瓷的配方及方法。
背景技术
目前，固体废渣的有效合理利用一直是我国政府和相关行业非常重视的问题。随着工业化、城镇化进程的加快，我国工业领域的资源消耗量将进一步加大，由于资源开采和利用带来的环境问题与过度依赖资源进口引起的资源供应安全性问题将日益突出，工业发展将面临更为严峻的资源、环境约束的挑战。我国城镇化建设每年需要160亿吨以上的非金属矿物资源，充分利用大宗工业固体废渣代替天然矿物资源，可以大幅减少天然非金属矿物资源的开发。大宗工业固体废渣综合利用是当前实现工业转型升级的重要举措，更是确保我国工业可持续发展的一项长远的战略方针。
现有技术中利用工业固体废渣制备功能化建筑陶瓷产品的主要有以下几种：
1、利用陶瓷抛光废渣制备保温隔热轻质陶瓷砖
2、利用冶金钢渣制备环保高强陶瓷砖
3、利用铝型材废渣制备陶瓷产品
但这些产品的制备，都是采用传统陶瓷湿法工艺制备而成的，即将工业固体废渣进行预处理，与其他陶瓷原料一起混合后湿法球磨，再进行喷粉干燥。此方法的缺点是：（1）工业固体废渣与陶瓷原料物理性能差异较大，一起球磨会出现研磨效率低、粉料颗粒不规则、流动性差、解胶困难等现象；（2）工业固体废渣与陶瓷原料混合经过湿法球磨后，成品烧成收缩较大、工艺难控制，会影响产品效果和最终产品的性能。
因此，现有利用废渣制备陶瓷的技术还有待于改进和发展。同时，陶瓷制备的干法和半干法工艺正在陶瓷行业中逐步发展。
申请号为201010200057.8的专利是比较典型的陶瓷干法制备专利，即物料称量混合后，进行干法粉磨并混匀，粉磨干料进一步增湿造粒，造粒后物料经流化床干燥器干燥，然后进入料仓陈腐备用；其缺点在于：干法粉磨粉尘大、增湿造粒颗粒度欠佳、粉末效率低、混匀效果差、除铁困难、筛分困难等。
申请号为201110328673.6的一种干法短流程制备工艺与申请号为201210058977.x的一种节能干法制备工艺，基本环节与典型的干法造粒相同，也存在与典型干法工艺类似的问题，其不同点在于前者将不同易磨性的物料分别干磨后，在混料机中混匀；而后者将易磨性好的物料湿磨，硬质难磨料干磨，然后将两种料在混料机中混合。这些方法虽然提高了物料粉磨效率，但是增加了物料混匀的难度。
申请号200710053371.6的半干法专利将制得的干粉又与湿料在喷雾干燥的过程中混合，而这使得工艺实施和控制的难度增加，造粒效率难以保证。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种利用工业固体废渣干法制备功能化建筑陶瓷产品的配方及工艺方法，旨在解决现有技术中利用工业固体废渣生产功能化建筑产品效率低下、生产流程不易控制、产品功能效果不佳的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种利用工业固体废渣干法制备功能化建筑陶瓷产品的配方，其中，按质量百分比计，包括30~60%的固体废渣、40~70%的陶瓷原料以及1~3%的陶瓷添加剂。其中，所述固体废渣为陶瓷抛光废渣、钢渣或铝渣中的一种或几种组合。
所述陶瓷原料，包括粘土类原料、长石类原料、滑石。
所述粘土类原料为高岭土、伊利石、膨润土、叶腊石、高密土、广东白泥、白莱阳土、红莱阳土中一种或几种的组合；
所述长石类原料为钾长石、钾钠长石、蒙阴长石、莱芜长石、霞石中一种或几种的组合。
所述陶瓷抛光废渣，按质量百分比计，包括65~75%SiO2、15~25%Al2O3、2~4%CaO、1~3%MgO、1~3%K2O以及2~4%Na2O；
所述钢渣，按质量百分比计，包括10~20%SiO2、1~5%Al2O3、30~40%CaO、5~10%MgO、0.2%K2O以及0.1%Na2O；
所述铝渣，按质量百分比计，包括0.5%SiO2、55~65%Al2O3、2%CaO、1%MgO、0.05%K2O以及2.5%Na2O。
所述陶瓷添加剂为三聚磷酸钠、硅酸钠、氯化铵、柠檬酸铵、腐植酸钠、木质素磺酸钠、乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸中的一种或几种的组合。
本发明同时公开了一种利用工业固体废渣的干法制备功能化建筑陶瓷产品的工艺方法，该方法无需增湿造粒和流化床干燥工艺，直接将混匀后的粉料用于砖坯压制，主要包括如下步骤：
（1）将按配方称取的固体废渣直接进行混合或者预处理后混合，干燥后过100目筛得到粉料；
（2）将按配方称取的陶瓷原料混合制成混合物，并采用湿法球磨将混合物制得浆料，浆料粒度为250目筛余0.8~1.2%；
（3）将浆料过筛除铁，并将过筛除铁后的浆料进行喷雾干燥；
（4）将喷雾干燥后得到的粉料与固体废渣粉料进行干法混合，混合方式为采用混料机或者打粉机混合，混匀物料过20目筛；
（5）将混合后的粉料输送料仓陈腐待用或者直接送至压机成型得到砖坯；
（6）将成型好的砖坯干燥，在1155~1220℃烧成。
有益效果
本发明利用工业固体废渣干法制备建筑陶瓷产品的工艺方法与现有的利用工业固体废渣制备陶瓷产品的方法相比，降低了能耗及浆料解胶成本，提高了研磨效率，减少烧成收缩，并可根据产品功能特征快速调节配方，工艺控制简便；同时，与陶瓷干法和半干法制备工艺相比，省去了增湿造粒和流化床干燥环节及部分原料（细度小于100目的固体废渣）的粉磨环节，同时全部采用传统工艺设备，并保证了产品的性能，技术便于实施和推广。
附图说明
图1为实施例1得到的保温隔热产品显微照片-导热系数为0.15W/(m·K)；
图2为实施例2得到的高强耐磨产品XRD图谱-主晶相为石英、钙长石及透辉石。
具体实施方式
一种利用工业固体废渣干法制备功能化建筑陶瓷产品的配方，其中，按质量百分比计，包括30~60%的固体废渣、40~70%的陶瓷原料以及1~3%的陶瓷添加剂。其中，所述固体废渣为陶瓷抛光废渣、钢渣或铝渣中的一种或几种组合。
所述陶瓷原料，包括粘土类原料、长石类原料、滑石。
所述粘土类原料为高岭土、伊利石、膨润土、叶腊石、高密土、广东白泥、白莱阳土、红莱阳土中一种或几种的组合；
所述长石类原料为钾长石、钾钠长石、蒙阴长石、莱芜长石、霞石中一种或几种的组合。
所述陶瓷抛光废渣，按质量百分比计，包括65~75%SiO2、15~25%Al2O3、2~4%CaO、1~3%MgO、1~3%K2O以及2~4%Na2O；
所述钢渣，按质量百分比计，包括10~20%SiO2、1~5%Al2O3、30~40%CaO、5~10%MgO、0.2%K2O以及0.1%Na2O；
所述铝渣，按质量百分比计，包括0.5%SiO2、55~65%Al2O3、2%CaO、1%MgO、0.05%K2O以及2.5%Na2O。
所述陶瓷添加剂为三聚磷酸钠、硅酸钠、氯化铵、柠檬酸铵、腐植酸钠、木质素磺酸钠、乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸中的一种或几种的组合。
本发明同时公开了一种利用工业固体废渣干法制备功能化建筑陶瓷产品的工艺方法，包括如下步骤：
（1）将按配方称取的固体废渣直接进行混合或者预处理后混合，干燥后过100目筛得到粉料；
（2）将按配方称取的陶瓷原料混合制成混合物，并采用湿法球磨将混合物制得浆料，浆料粒度为250目筛余0.8~1.2%；
（3）将浆料过筛除铁，并将过筛除铁后的浆料进行喷雾干燥；
（4）将喷雾干燥后得到的粉料与固体废渣粉料进行干法混合，混合方式为采用混料机或者打粉机混合，混匀物料过20目筛；
（5）将混合后的粉料输送料仓陈腐待用或者直接送至压机成型得到砖坯；
（6）将成型好的砖坯干燥，在1155~1220℃烧成。
本发明的工艺方法原料主要为固体废渣，所述固体废渣，包括陶瓷抛光废渣、钢渣及铝渣中的一种或几种组合。其中的陶瓷抛光废渣、钢渣以及铝渣等都是生产过程产生的固体废渣，所以采用这些固体废渣为原料重新制备功能陶瓷产品，将大大降低生产成本，而且由于这些固体废渣经过预处理后颗粒较细，直接采用干混方式引入，降低了球磨能耗及解胶成本，避免了增湿造粒、流化床干燥工艺，并可根据产品功能特征快速调节配方，工艺控制简便。
下面以具体的实施例来对本发明进行具体说明。
实施例1：
按质量百分比计，将35%的陶瓷抛光废渣进行预处理，干燥后过100目筛。将63%的陶瓷原料以及3%的羟甲基纤维素一起混合，湿法球磨至浆料粒度为250目筛余0.8~1.2%；其中陶瓷原料的组成为20%的高岭土、10%的伊利石、5%的膨润土、5%的滑石、60%的钾钠长石。将球磨好的浆料过筛除铁；浆料进行喷雾干燥。喷雾干燥后的粉料与陶瓷抛光废渣进入混料机进行干法混合，混合后过20目筛。过筛后的粉料输送到压机成型，压制好的砖坯进入干燥窑干燥，干燥好的砖坯进入辊道窑经1200℃烧成。烧成后的产品容重小于900kg/m3，抗压强度大于15MPa，具有轻质保温隔热功能，导热系数为0.15W/(m·K)，保温隔热节能效果显著。
实施例2：
按质量百分比计，将40%的钢渣进行预处理，干燥后过100目筛。将59%的陶瓷原料以及1%的硅酸钠一起混合，湿法球磨至浆料粒度为250目筛余0.8~1.2%；其中陶瓷原料的组成为22%的白莱阳土、14%的红莱阳土、13%的高密土、16%的蒙阴长石、28%的莱芜长石7%的滑石。将球磨好的浆料过筛除铁；浆料进行喷雾干燥。喷雾干燥后的粉料与陶瓷抛光废渣送入打粉机进行干法混合，混合后后过20目筛。过筛后的粉料输送到压机成型，压制好的砖坯进入干燥窑干燥，干燥好的砖坯进入辊道窑经1185℃烧成。烧成后的产品主晶相为石英、钙长石及透辉石，产品具有高强耐磨的性能，抗折强度可达到55~65MPa。
实施例3：
按质量百分比计，将20%的陶瓷抛光废渣、20%的钢渣、10%的铝渣进行预处理，干燥后过100目筛。将48%的陶瓷原料以及2%的阿拉伯树胶一起混合，湿法球磨至浆料粒度为250目筛余0.8~1.2%；其中陶瓷原料的组成为其中陶瓷原料的组成为18%的叶腊石、20%的高岭土、43%的钾长石、4%的霞石、10%的广东白泥、5%的滑石。将球磨好的浆料过筛除铁；浆料进行喷雾干燥。喷雾干燥后的粉料与陶瓷抛光废渣、钢渣进行干法混合并经过打粉机打粉混合，混合后过20目筛。过筛后的粉料输送到压机成型，压制好的砖坯进入干燥窑干燥，干燥好的砖坯进入辊道窑经1220℃烧成。
比较实施例：
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (1)
1.一种利用工业固体废渣干法制备建筑陶瓷的工艺，其特征在于：所述建筑陶瓷按质量百分比计，将40%的钢渣进行预处理，干燥后过100目筛，将59%的陶瓷原料以及1%的硅酸钠一起混合，湿法球磨至浆料粒度为250目筛余0.8~1.2%；其中陶瓷原料的组成为22%的白莱阳土、14%的红莱阳土、13%的高密土、16%的蒙阴长石、28%的莱芜长石7%的滑石，将球磨好的浆料过筛除铁；浆料进行喷雾干燥，喷雾干燥后的粉料与陶瓷抛光废渣送入打粉机进行干法混合，混合后过20目筛，过筛后的粉料输送到压机成型，压制好的砖坯进入干燥窑干燥，干燥好的砖坯进入辊道窑经1185℃烧成，烧成后的产品主晶相为石英、钙长石及透辉石。
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