CN103819175B - 一种低成本陶瓷地砖及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低成本陶瓷地砖及其制造方法，陶瓷地砖由以下重量百分比的原料制成：拜耳法赤泥20～25%、铬铁渣20～25%、长英岩型金矿尾矿8～12%、粉煤灰8～12%、沸腾炉渣8～12%、滑石10～15%以及生石灰10～15%。本发明的陶瓷地砖以赤泥、铬铁渣为主要原料，替代了较为昂贵和稀缺的优质高岭土，可减轻我国陶瓷行业对高岭土的依赖，缓解工业快速发展带来的优质高岭土匮乏的危机。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷地砖制造技术领域，具体涉及一种低成本陶瓷地砖及其制造方法。
背景技术
我国每年赤泥排放量已接近700万吨，赤泥成分变动大，有害成分多且难以控制，赤泥的回收和再利用一直处在实验室研究阶段。铬铁渣堆放在渣场露天久置后转变为Cr6+，污染了土壤和地下水，对人类和动植物健康产生很大危害。近几年来，国内火力发电厂为了提高燃煤转换效率，采用了循环流化床燃烧技术，产生高氧化钙、氧化铝含量粉煤灰渣。高效处理该种高钙粉煤灰成为困扰科技工作者的一个新的难题。合理利用工业废弃物，尽量发挥二次资源的最佳效能。将废弃物加工成高附加值产品，这样做对环境保护、资源再生和再利用十分有利。随着建筑陶瓷工业的迅猛发展，我国陶瓷砖年产量已接近40亿m2，传统陶瓷砖以优质高岭土为主要原料，越来越多的高岭土应用于造纸工业，使得陶瓷砖的工业原料十分缺乏。另外，当前我国面临的能源形势十分严峻，降低烧成温度可实现陶瓷地砖低碳生产。
发明内容
本发明的目的是为解决上述技术问题的不足，提供一种低成本陶瓷地砖及其制造方法，该陶瓷地砖以冶金工业废弃物为主要原料，生产成本较低且地砖的强度较高。
本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：一种低成本陶瓷地砖，由以下重量百分比的原料制成：拜耳法赤泥20～25%、铬铁渣20～25%、长英岩型金矿尾矿8～12%、粉煤灰8～12%、沸腾炉渣8～12%、滑石10～15%以及生石灰10～15%。
一种低成本陶瓷地砖，由以下重量百分比的原料制成：拜耳法赤泥20%、铬铁渣25%、长英岩型金矿尾矿8%、粉煤灰10%、沸腾炉渣10%、滑石15%以及生石灰12%。
所述长英岩型金矿尾矿的主要组成为SiO2 70～75%、Fe2O3 2～5%、Al2O3 10～15%、MgO 0.5～2%、CaO 2～5%、Na2O 2～5%和K2O 3～8%。
所述铬铁渣的主要组成为CaO 2～5%、SiO2 22～30%、Al2O3 25～30%、MgO 20～30%、Cr2O3 5～10%。
所述沸腾炉渣的主要组成为CaO 2～5%、SiO2 60～65%、Fe2O3 2～3%、Al2O3 15～20%、MgO 1～3%和K2O 5～10%。
所述赤泥的主要组成为CaO 10～15%、SiO2 20～30%、Fe2O3 20～25%、Al2O3 15～20%、Na2O 5～10%和K2O 5～10%。
所述粉煤灰的主要组成为CaO 15～23%、SiO2 30～35%、Fe2O3 5～10%、Al2O3 20～25%、MgO 5～8%和K2O 1～3%。
所述滑石的主要组成为CaO 5～10%、SiO2 50～55%、MgO 25～30%、Al2O3 2～5%。
所述低成本陶瓷地砖的制造方法，包括以下步骤：
（1）、按照重量百分比取拜耳法赤泥20～25%、铬铁渣20～25%、长英岩型金矿尾矿8～12%、粉煤灰8～12%、沸腾炉渣8～12%、滑石10～15%以及生石灰10～15%，备用；
（2）、将长英岩型金矿尾矿、铬铁渣和沸腾炉渣分别经过破碎机粗碎成10mm以下的颗粒；
（3）、将步骤（2）破碎过的长英岩型金矿尾矿、铬铁渣、沸腾炉渣以及步骤（1）取的拜耳法赤泥、粉煤灰、滑石和生石灰均150℃下烘烤4h，然后分别在球磨机球磨8h，过250目筛子；
（4）、将步骤（3）过筛后的原料放入在三维立体混料机中混合10h，得到混合料，备用；
（5）、在混合料中加入水，用油压机在25MPa压力下，制得生坯，然后将烘干的生坯试样置入马弗炉内按下列几个阶段进行焙烧：
25～500℃，升温速率为3℃/min；
500℃保温60min；
500～700℃，升温速率为2℃/min；
700℃保温60min；
700～900℃，升温速率为2℃/min；
900℃保温60min；
900～1130℃，升温速率为2℃/min；
1130℃保温60min；
1130～800℃，降温速率为0.8℃/min；
800～350℃，自然降温，降至250-350℃时出炉即可得到成品。
有益效果
1、本发明的陶瓷地砖以赤泥、钢渣为主要原料，替代了较为昂贵和稀缺的优质高岭土，可减轻我国陶瓷行业对高岭土的依赖，缓解工业快速发展带来的优质高岭土匮乏的危机。
2、本发明的陶瓷地砖原料具有粉煤灰，铬铁渣中的三氧化二铬、赤泥和粉煤灰中三氧化二铁在陶瓷地砖烧制过程中易形成低共溶点化合物，降低了主晶相透辉石的形成温度，比原陶瓷地砖烧成温度降低了100℃，实现了陶瓷地砖低碳生产，节约了能源。
3、本发明的陶瓷地砖原料具有粉煤灰、生石灰、沸腾炉渣、长英岩型金矿尾矿和拜耳法赤泥，生石灰中的CaO，沸腾炉渣、长英岩型金矿尾矿和拜耳法赤泥中的SiO2以及铬铁渣和滑石中的MgO在高温烧制过程中会形成透辉石，并且控制了CaO和MgO质量比例在1.4附近，能够形成足够多柱状透辉石，在陶瓷地砖烧制过程中，拜耳法赤泥中所含的氧化钾和氧化钠可作为助熔剂，能够提供大量液相物质，促进了原料中化合物固溶反应，使固相和液相充分的粘结在一起，提高成品的密实度。
具体实施方式
一种低成本陶瓷地砖的制造方法，包括以下步骤：
（1）、按照重量百分比取拜耳法赤泥20～25%、铬铁渣20～25%、长英岩型金矿尾矿8～12%、粉煤灰8～12%、沸腾炉渣8～12%、滑石10～15%以及生石灰10～15%，备用；
（2）、将长英岩型金矿尾矿、铬铁渣和沸腾炉渣分别经过破碎机粗碎成10mm以下的颗粒；
（3）、将步骤（2）破碎过的长英岩型金矿尾矿、铬铁渣、沸腾炉渣以及步骤（1）取的拜耳法赤泥、粉煤灰、滑石和生石灰均150℃下烘烤4h，然后分别在球磨机球磨8h，过250目筛子；
（4）、将步骤（3）过筛后的原料放入在三维立体混料机中混合10h，得到混合料，备用；
（5）、在混合料中加入水，用油压机在25MPa压力下，制得生坯，然后将烘干的生坯试样置入马弗炉内按下列几个阶段进行焙烧：
25～500℃，升温速率为3℃/min；
500℃保温60min；
500～700℃，升温速率为2℃/min；
700℃保温60min；
700～900℃，升温速率为2℃/min；
900℃保温60min；
900～1130℃，升温速率为2℃/min；
1130℃保温60min；
1130～800℃，降温速率为0.8℃/min；
800～350℃，自然降温，降至250-350℃时出炉即可得到成品。
以下是本发明的具体实施例：
实施例1
一种低成本陶瓷地砖的制造方法，包括以下步骤：
（1）、按照重量百分比取拜耳法赤泥20%、铬铁渣25%、长英岩型金矿尾矿8%、粉煤灰10%、沸腾炉渣10%、滑石15%以及生石灰12%，备用；
（2）、将长英岩型金矿尾矿、铬铁渣和沸腾炉渣分别经过破碎机粗碎成10mm以下的颗粒；
（3）、将步骤（2）破碎过的长英岩型金矿尾矿、铬铁渣、沸腾炉渣以及步骤（1）取的拜耳法赤泥、粉煤灰、滑石和生石灰均150℃下烘烤4h，然后分别在球磨机球磨8h，过250目筛子；
（4）、将步骤（3）过筛后的原料放入在三维立体混料机中混合10h，得到混合料，备用；
（5）、在混合料中加入水，用油压机在25MPa压力下，制得生坯，然后将烘干的生坯试样置入马弗炉内按下列几个阶段进行焙烧：
25～500℃，升温速率为3℃/min；
500℃保温60min；
500～700℃，升温速率为2℃/min；
700℃保温60min；
700～900℃，升温速率为2℃/min；
900℃保温60min；
900～1130℃，升温速率为2℃/min；
1130℃保温60min；
1130～800℃，降温速率为0.8℃/min；
800～350℃，自然降温，降至250-350℃时出炉即可得到成品。
实施例2
一种低成本陶瓷地砖的制造方法，包括以下步骤：
（1）、按照重量百分比取拜耳法赤泥20%、铬铁渣20%、长英岩型金矿尾矿12%、粉煤灰8%、沸腾炉渣10%、滑石15%以及生石灰15%，备用；
（2）、将长英岩型金矿尾矿、铬铁渣和沸腾炉渣分别经过破碎机粗碎成10mm以下的颗粒；
（3）、将步骤（2）破碎过的长英岩型金矿尾矿、铬铁渣、沸腾炉渣以及步骤（1）取的拜耳法赤泥、粉煤灰、滑石和生石灰均150℃下烘烤4h，然后分别在球磨机球磨8h，过250目筛子；
（4）、将步骤（3）过筛后的原料放入在三维立体混料机中混合10h，得到混合料，备用；
（5）、在混合料中加入水，用油压机在25MPa压力下，制得生坯，然后将烘干的生坯试样置入马弗炉内按下列几个阶段进行焙烧：
25～500℃，升温速率为3℃/min；
500℃保温60min；
500～700℃，升温速率为2℃/min；
700℃保温60min；
700～900℃，升温速率为2℃/min；
900℃保温60min；
900～1130℃，升温速率为2℃/min；
1130℃保温60min；
1130～800℃，降温速率为0.8℃/min；
800～350℃，自然降温，降至250-350℃时出炉即可得到成品。
实施例3
一种低成本陶瓷地砖的制造方法，包括以下步骤：
（1）、按照重量百分比取拜耳法赤泥22%、铬铁渣22%、长英岩型金矿尾矿10%、粉煤灰10%、沸腾炉渣10%、滑石12%以及生石灰14%，备用；
（2）、将长英岩型金矿尾矿、铬铁渣和沸腾炉渣分别经过破碎机粗碎成10mm以下的颗粒；
（3）、将步骤（2）破碎过的长英岩型金矿尾矿、铬铁渣、沸腾炉渣以及步骤（1）取的拜耳法赤泥、粉煤灰、滑石和生石灰均150℃下烘烤4h，然后分别在球磨机球磨8h，过250目筛子；
（4）、将步骤（3）过筛后的原料放入在三维立体混料机中混合10h，得到混合料，备用；
（5）、在混合料中加入水，用油压机在25MPa压力下，制得生坯，然后将烘干的生坯试样置入马弗炉内按下列几个阶段进行焙烧：
25～500℃，升温速率为3℃/min；
500℃保温60min；
500～700℃，升温速率为2℃/min；
700℃保温60min；
700～900℃，升温速率为2℃/min；
900℃保温60min；
900～1130℃，升温速率为2℃/min；
1130℃保温60min；
1130～800℃，降温速率为0.8℃/min；
800～350℃，自然降温，降至250-350℃时出炉即可得到成品。
Claims (3)
1.一种低成本陶瓷地砖，其特征在于：由以下重量百分比的原料制成：拜耳法赤泥20～25%、铬铁渣20～25%、长英岩型金矿尾矿8～12%、粉煤灰8～12%、沸腾炉渣8～12%、滑石10～15%以及生石灰10～15%；
所述长英岩型金矿尾矿的主要组成为SiO2 70～75%、Fe2O3 2～5%、Al2O3 10～15%、MgO 0.5～2%、CaO 2～5%、Na2O 2～5%和K2O 3～8%；
所述铬铁渣的主要组成为CaO 2～5%、SiO2 22～30%、Al2O3 25～30%、MgO 20～30%、Cr2O3 5～10%；
所述沸腾炉渣的主要组成为CaO 2～5%、SiO2 60～65%、Fe2O3 2～3%、Al2O3 15～20%、MgO 1～3%和K2O 5～10%；
所述赤泥的主要组成为CaO 10～15%、SiO2 20～30%、Fe2O3 20～25%、Al2O3 15～20%、Na2O 5～10%和K2O 5～10%；
所述粉煤灰的主要组成为CaO 15～23%、SiO2 30～35%、Fe2O3 5～10%、Al2O3 20～25%、MgO 5～8%和K2O 1～3%；
所述滑石的主要组成为CaO 5～10%、SiO2 50～55%、MgO 25～30%、Al2O3 2～5%。
2.一种如权利要求1所述的低成本陶瓷地砖，其特征在于：由以下重量百分比的原料制成：拜耳法赤泥20%、铬铁渣25%、长英岩型金矿尾矿8%、粉煤灰10%、沸腾炉渣10%、滑石15%以及生石灰12%。
3.如权利要求1所述低成本陶瓷地砖的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）、按照重量百分比取拜耳法赤泥20～25%、铬铁渣20～25%、长英岩型金矿尾矿8～12%、粉煤灰8～12%、沸腾炉渣8～12%、滑石10～15%以及生石灰10～15%，备用；
（2）、将长英岩型金矿尾矿、铬铁渣和沸腾炉渣分别经过破碎机粗碎成10mm以下的颗粒；
（3）、将步骤（2）破碎过的长英岩型金矿尾矿、铬铁渣、沸腾炉渣以及步骤（1）取的拜耳法赤泥、粉煤灰、滑石和生石灰均150℃下烘烤4h，然后分别在球磨机球磨8h，过250目筛子；
（4）、将步骤（3）过筛后的原料放入在三维立体混料机中混合10h，得到混合料，备用；
（5）、在混合料中加入水，用油压机在25MPa压力下，制得生坯，然后将烘干的生坯试样置入马弗炉内按下列几个阶段进行焙烧：
25～500℃，升温速率为3℃/min；
500℃保温60min；
500～700℃，升温速率为2℃/min；
700℃保温60min；
700～900℃，升温速率为2℃/min；
900℃保温60min；
900～1130℃，升温速率为2℃/min；
1130℃保温60min；
1130～800℃，降温速率为0.8℃/min；
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