CN104005528A

CN104005528A - 一种复合型轻质保温装饰陶瓷外墙砖及其制备方法

Info

Publication number: CN104005528A
Application number: CN201410213875.XA
Authority: CN
Inventors: 陈平; 殷海荣; 刘锦涛; 袁文韬; 李轲
Original assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Current assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Priority date: 2014-05-20
Filing date: 2014-05-20
Publication date: 2014-08-27
Anticipated expiration: 2034-05-20
Also published as: CN104005528B

Abstract

一种复合型轻质保温装饰陶瓷外墙砖及其制备方法。该外墙砖由三层构成，下层为表面装饰层，中层为闭气孔保温层，上层为开气孔结构层。配料混合，按层(下、中、上)三次布料，一次成型；干燥；激光烧成；切边，表面装饰(喷墨打印或3D打印)。本发明的复合型外墙砖产品可形成均匀而细密的封闭气孔，吸水率0.3～2％。气孔率达到40～60％，抗拉强度60～80MPa，导热系数为0.2～0.7W/(M.K)，具有优良的保温、绝热、隔音、防水、阻燃性能；且兼具装饰效果，和墙体的结合牢固，施工方便，使用安全可靠。

Description

一种复合型轻质保温装饰陶瓷外墙砖及其制备方法

技术领域

本发明涉及环保功能建材，具体涉及一种复合型轻质保温装饰陶瓷外墙砖及其制备方法。

背景技术

如今，我国已成为世界最大的陶瓷墙地砖生产、消费和出口大国，在世界同行业中占据着举足轻重的地位。人们家居空间的装饰走向多样化、个性化和时尚化、健康化、尊贵化，材料环保、无辐射、易洁、抗菌、抗污防腐，绿色环保多功能是人们追求的目标，而建筑陶瓷的环保健康化将受到前所未有的重视。新材料、新技术、新设备、新工艺的不断运用，推动了建陶产品的开发，向着更高、更快、更好的方向发展，同时受设计、装饰理念的影响，其工艺设计和开发将会时装化、个性化、人性化、艺术化、自然化以及多功能化发展趋势。瓷砖产品已突破过去仅限于耐用和装饰的范围，朝着功能多样化的方向发展。瓷砖表面的装饰效果，向立体方向发展已成为一种趋势，表面的花色更加清晰、逼真，视觉效果更具有立体化、精细化的特色，成了住宅空间的新主流美学。

技术创新是建筑陶瓷行业的核心竞争力。技术上的进步和工艺上的突破，以及设计理念的改进，改变着瓷砖产品的规格和发展的趋势，多功能复合型绿色环保外墙砖已成为陶瓷墙地砖的发展主要方向之一。我国“十二五”规划中重点提出了“城镇化建设”战略，而“经适房”、“保障房”、“住宅社区”的建设将是重中之重，加上我国始终高热不退的房地产市场发展态势，无疑为陶瓷墙地砖的发展拓展了更大的发展空间。陶瓷在生产过程中，通常的做法是以煤气或天然气为燃料，在30-45min内烧成，最高烧成温度在1130-1270℃。据前原苏联资料，当其它条件相同时，燃烧温度每降低100℃，单位制品的燃耗降低约13％，而燃料成本占总成本的60％以上，可见能耗对于陶瓷企业的重要性。针对建筑业，国家发布了建筑外墙建筑材料强制执行的国家新标准，明确规定必须在建筑外层使用环保型隔热、隔音、防火的轻质泡沫材料。多层建筑外墙的处理，通常的做法是先贴(粘)一层泡沫隔热层(层厚4～5cm)，再贴外墙砖(层厚0.5cm)，二者结合的强度不尽人意，加之两种制品生产的综合成本较高，始终是高层建筑商和业主不满意之“心结”。新的建筑陶瓷行业能耗标准对建筑陶瓷企业提出更高的要求，迫使建筑陶瓷生产企业，制定相应配套措施，让节能减排措施落到实处，淘汰落后产能，力促产业升级；加大技术革新力度，开发技术含量和附加值高的产品。

现有的轻质发泡陶瓷外墙砖以陶土尾矿、陶瓷碎片、掺加料等，有的甚至使用优质的陶瓷原料作为主要原料，经1130～1250℃温度烧制而成的高气孔率的闭孔陶瓷材料。

专利公开了“陶瓷轻质保温装饰外墙砖及生产工艺”(易乾亨，申请号：201210223726.2)，用粘土、石英砂尾矿、低温瓷砂、锂瓷石、滑石、碳化硅粉为原料，经(传统方法)配料混合，球磨，干燥，成型，烧成(最高温度1170～1230℃，烧成周期35～45min)。制备了均匀而细密的封闭气孔的陶瓷轻质保温装饰外墙砖。尽管制品性能满足要求，但是，用该方法制备的外墙砖大部分原料都是优质料(废料利用率只有30％)，且存在烧成周期长、能耗高、污染环境等弊端，目前已很少被采用。

专利公开了“泡沫陶瓷节能保温装饰墙砖及其制造方法”(吴汉阳，申请号：200910127824.4)，用15-65％wt的工业废渣，用传统陶瓷工艺(最高温度1140～1240℃)，制备了泡沫陶瓷墙砖。虽然废渣的利用率较高，但仍然存在能耗高、污染环境等弊端。

专利公开了“激光烧结制备新型纳米陶瓷”(黄庆举，申请号：201110210908.1)，选用镍包碳化钨(Ni/WC)复合粉体作为陶瓷基体材料，β型SiC纳米粉体作为增强相材料，以大功率CO₂激光器作为烧结能量源，进行了纳米陶瓷的激光烧结制备试验，制备出新型纳米陶瓷。虽然制备方法先进，能耗低、无污染，但利用的原料均为优质纳米陶瓷原料，其产品是新型陶瓷与轻质保温装饰外墙砖(传统陶瓷)并不相干。

目前，利用工业废渣或废料，采用能耗低、污染小的烧结方法，优化工艺流程及条件，改善微结构，使保温层和装饰层有机的复合，且施工方便、安全可靠成为主要的研究趋势，为实现这一目标，在制品配方中引入了不同的废渣或废料并优化制备工艺，一定程度上改善了保温砖的力学性能，尽管如此，依然不能从根本上解决传统陶瓷制备方法中的能耗高、污染大、使用存在安全隐患等缺点，对目前治污减霾极为不利。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术和手段的不足，提供一种彻底改变传统陶瓷的烧成方式，改变传统陶瓷生产的高耗能、高污染的现状，做到绿色无污染生产的复合型轻质保温装饰陶瓷外墙砖及其制备方法。

为达到上述目的，本发明的复合型轻质保温装饰陶瓷外墙砖的砖体由三层构成，下层为厚度2～3mm的表面即装饰层，中层为厚度4～5mm的闭气孔保温层，上层为厚度2～3mm的开气孔结构即施工层。

本发明的制备方法如下：

1)将所用的原料分别放入球磨机中干磨，之后过325目筛，分别得到红页岩废料粉、废矿渣粉、废玻璃粉、石灰石粉和滑石粉；

2)取过筛后的红页岩废料粉、废矿渣粉、石灰石粉和滑石粉，按质量份数红页岩废料粉∶废矿渣粉∶石灰石粉∶滑石粉＝(15～30,)∶(50～65)∶(8～10)∶(10～12)配料，将配好的料一同放入球磨机中并加入混合料质量6％的粘结剂PVA，干磨混匀并过80目筛形成混合料A；

3)取过筛后的红页岩废料粉、废矿渣粉、废玻璃粉、石灰石粉和氧化铝粉，按质量份数红页岩废料粉∶废矿渣粉∶废玻璃粉∶石灰石粉∶氧化铝粉＝(45～60)∶(10～15)∶(15～25)∶(10～20)∶(3～5)配料，将配好的料一同放入球磨机中并加入混合料质量6％的粘结剂PVA，干磨混匀并过80目筛形成混合料B；

4)取过筛后的红页岩废料粉、废矿渣粉、废玻璃粉、石灰石粉、氧化铝粉、Sb₂O₃，按质量份数红页岩废料粉∶废矿渣粉∶废玻璃粉∶石灰石粉∶氧化铝粉∶Sb₂O₃＝(45～60)∶(10～20)∶(15～25)∶(10～25)∶(2～4)∶(0.5～0.8))配料，将配好的料一同放入球磨机中并加入混合料质量6％的粘结剂PVA，干磨混匀并过80目筛形成混合料C；

5)控制活塞型模具的填料深度在3～4mm，在模具中铺上一层厚度为2～3mm的混合料A得A层；下降活塞8～10mm，在模具中铺上一层厚度为4～5mm的混合料B得B层；之后，再下降活塞3～4mm，在模具中铺上一层厚度为2～3mm的混合料C得C层；然后在30～35Mpa的压力下压制成型，经干燥后成为待烧坯体；

6)将待烧坯体的C层面朝上放在多孔氧化铝耐火材料的支架上，以大功率CO₂激光器作为烧结能量源，进行激光烧结，之后将坯体的A层面朝上放在耐火材料的支架上，以大功率CO₂激光器作为烧结能量源，再次激光烧结，即得烧结体；

7)将烧结体周边凹凸不平的边缘以切、磨、抛工艺取直，并将表面清洗干净后，进行干燥，即得干燥体；

8)表面装饰，将干燥体的A层即表面层朝上置于工作台中进行表面装饰即得复合型陶瓷轻质保温装饰外墙砖。

所说的废玻璃粉为钠钙硅玻璃、石英玻璃、高桂氧玻璃、铅硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃中的一种或一种以上任意比例的混合物。

所说的废玻璃粉为窗玻璃、平板玻璃、汽车玻璃、玻璃幕墙、啤酒瓶、烧杯、显示玻璃、显像管玻璃、太阳能真空管中的一种或一种以上任意比例的混合物。

所说的废矿渣为选矿产生的废渣，包括黄金尾矿废渣、铅锌矿尾矿废渣、磷矿废渣、铁矿废渣、锰矿废渣、钼矿废渣、钛矿渣、钡矿渣、铬矿渣、钴矿渣、钒矿渣、锑矿废渣、铜矿废渣、石墨矿废渣、稀土尾矿废渣、尖晶石矿渣、高铝粘土废渣中的一种或一种以上任意比例的混合物。

所说的步骤(1)的干磨是利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和原料的质量比为(2～3):1，分别研磨0.5～2h。

所说的步骤(2)、(3)、(4)的干磨是利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和原料的质量比为(2～3):1，分别研磨0.5～1h。

所说的步骤(3)、(4)的氧化铝粉粒度为3～5μm，Al₂O₃含量≥98％；

所说的步骤(6)的激光烧结是以功率为2500W(连续可调)，波长为10.6μm的CO₂激光器作为烧结能量源，升温时间60～90s，功率密度820～870w/cm²，保温时间600～700s，降温时间350～400s。

所说的步骤(8)中的表面装饰即利用自身表面层素饰、以喷墨打印机、以3D打印机为工具，以其中的一种或两种方式的结合进行表面装饰。

本发明在大量引入废矿渣和优化工艺流程的基础上，将新的烧结方法和新的装饰技术应用于传统的陶瓷制品之中，提供一种复合型陶瓷轻质保温装饰外墙砖的制备方法，采用干法制备，三次布料，一次成型，两次烧成，以大功率CO₂激光器作为烧结能量源，通过功率连续可调的方式使陶瓷坯体在短时间内经经从低温到高温的蜕变，并在高温阶段适当保温，瞬间完成坯体内的高温反应，同时，充分发挥新技术的优势，将喷墨打印或3D打印应用于保温砖的表面装饰，更加丰富其表面效果。

利用废矿渣为主料，以“调整化学成分+优化显微结构+改善瓷体性能”的思路，通过简单易控的工艺操作，巧妙的提供一种方便实用安全可靠的施工层(开气孔)，同时，将复合材料的理念整合于非致密的保温砖之中，提供一种增强增韧减脆的方法，引入的细晶氧化铝微粒，并结合高温原位反应自生成具有纤维状莫来石晶体的特点，使莫来石纤维与细小的氧化铝颗粒自弥散基体相之间进一步优化，形成“粒状/粒状、纤维状/粒状”复合陶瓷材料的具体方法，将“双重结构”技术与陶瓷复合技术相结合，既开发利用了废弃的矿渣，又改善瓷体的微结构，降低陶瓷材料的脆性，进一步提高保温砖的强度。

将新的烧结方法应用于传统的陶瓷制品之中，提供一种复合型陶瓷轻质保温装饰外墙砖的制备方法，以大功率CO₂激光器作为清洁的烧结能量源，通过功率连续可调的方式使陶瓷坯体在短时间内经经从低温到高温的蜕变，并在高温阶段适当保温，瞬间完成坯体内的高温反应，彻底改变传统陶瓷的烧成方式，改变传统陶瓷生产的高耗能、高污染的现状，做到绿色无污染的生产。

巧妙的化解了传统保温砖“装饰层、泡沫层、施工层”三层之间的矛盾。目前，高层建筑的外层的处理，通常的做法是先用有机胶粘砌一层保温泡沫层(层厚2.5～3cm，有的甚至使用的是有机泡沫，完全起不到防火的作用)，之后再粘砌普通的外墙砖(砖厚5mm)起隔水装饰之作用，这样看来，必须经过两层两粘砌的过程才能完成外墙的功能性施工，并且泡沫层的防火性能以及泡沫层与墙体的结合性能都存在安全隐患。本发明将装饰层、泡沫层、施工层用不同的化学组成和不同的微结构进行优化组合，装饰层注重的是色彩、图案、防火、隔水，以普通的外墙砖组成为特征，层厚2～3mm；泡沫层注重的是绝热、隔音、防水的特性，气孔均匀分布，孔径2～3mm，层厚4～5mm，以闭气孔为主，泡沫层是该保温砖的主体；施工层注重的是施工的实用性和使用的安全性，该层以开气孔为主，气孔均匀发育，孔径3mm，施工时水泥砂浆可深入到开气孔的内部，宛如一颗颗钉子一样，将砖体与外墙有机的结合，增加了使用的安全性。由于三层之间的物质组成相近，性质之间具有一定的继承性，所以尽管是三层结构但三者能有机的融合，不会产生分层现象。

在制备工艺上以废矿渣为主料，以干法生产为基础(可减少污染)，优化工艺流程好工艺参数，将不同组成的三层结构采取“分层布料、一次压制成型，两次激光烧成”的方式，既解决了三层结合的难题，又做到了短时烧成，节约了生产成本和时间成本，既消耗了大量的废矿渣，又达到了清洁无污染绿色生产的目的。

充分发挥新技术的优势，将成熟的喷墨打印或趋于成熟的3D打印技术应用于保温砖的表面装饰，使其出现不同花纹、图案、颜色、凹凸感的效果，更加丰富其表面装饰效应。

考虑到泡沫陶瓷层本身强度低、脆性大的特点，将复合材料的理念整合于非致密的保温砖材料之中，在开气孔泡沫层和闭气孔泡沫层的组成中引入细晶氧化铝微粒，该微粒在烧结的过程中本身并不参加高温反应，只不过它的存在增加了不同物相的结合力(就像墙体材料中的石子一样，使墙体更加坚固)，起到优化结构的目的。同时，利用高温反应，瞬间原位自生成纤维状3Al₂O₃·2SiO₂莫莱石，莫来石纤维与瓷体中的粒状晶体强韧化形成复合结构，纤维状的莫莱石具有较大的比表面积和表面能与微粒状的刚玉依靠强有力的晶界力相结合，一方面纤维状莫来石分布在刚玉、方石英颗粒之间，形成纤维/颗粒结构，另一方面，微粒状的刚玉具“细晶化”结构，均匀弥散在的方石英晶体周围，形成了颗粒/颗粒二次叠加。“双重复合”导致了立体复合结构的形成，有效的改善了瓷体的微结构，由于各个不同的相是在相同温度、环境和条件下形成的，致使纤维增强相与颗粒增强相及气孔相之间具有很好的应力相容性和润湿性，有效的改善和优化了瓷体的微结构，对提高瓷体的强度和韧性起到了决定性的作用，从而使该保温砖的综合性能有了很大的提高。

本发明在大量引入废矿渣和优化工艺流程的基础上，以干法生产为设计理念(可减少污染)，以大功率CO₂激光器作为烧结能量源，将复合材料的理念整合于非致密的材料之中，并应用新的装饰手段提供一种复合型陶瓷轻质保温装饰外墙砖的制备方法。在开气孔泡沫层和闭气孔泡沫层的组成中引入细晶氧化铝微粒，利用高温反应，瞬间原位自生成纤维状莫莱石，与瓷体中的粒状晶体强韧化形成复合结构，“双重复合”立体结构的形成，有效的改善了瓷体的微结构；将装饰层、泡沫层、施工层用不同的化学组成和不同的微结构进行优化组合，采取“分层布料，一次成型，两次激光烧成”的做法，利用激光烧结方法，通过功率连续可调的方式使陶瓷坯体在短时间内经经从低温到高温的蜕变，并在高温阶段适当保温，瞬间完成坯体内的高温反应，同时，充分发挥新技术的优势，将喷墨打印或3D打印应用于保温砖的表面装饰，更加丰富其表面效果。既解决了泡沫层强度低的难题，又做到了短时烧成，节约了生产成本和时间成本，既消耗了大量的废矿渣，又达到了清洁无污染绿色生产的目的。

本发明的效果体现在：

(1)将新的烧结方法应用于传统的陶瓷制备工艺之中，提供一种复合型陶瓷轻质保温装饰外墙砖的制备方法，以大功率CO₂激光器作为清洁的烧结能量源，通过功率连续可调的方式使陶瓷坯体在短时间内经经从低温到高温的蜕变，并在高温阶段适当保温，瞬间完成坯体内的高温反应，彻底改变传统陶瓷高耗能的烧成方式，做到绿色生产。

(2)将装饰层、泡沫层、施工层用不同的化学组成和不同的微结构进行优化组合，巧妙的化解了三层之间的矛盾。装饰层以普通的外墙砖组成为特征，其内无气孔，层厚2～3mm；泡沫层中气孔均匀分布，孔径2～3mm，层厚4～5mm，以闭气孔为主；施工层以大的开气孔为主，气孔均匀发育，孔径3mm，施工时水泥砂浆可深入到开气孔的内部，将砖体与外墙有机的结合，增加了使用的安全性。三层之间的物质组成相近，性质之间具有一定的继承性，性能之间可有机的融合。

(3)在制备工艺上以干法生产为基础(可减少污染)，优化工艺流程好工艺参数，将不同组成的三层结构采取“分层布料、一次压制成型，两次激光烧成”的方式，既解决了三层结合的难题，又做到了短时烧成，节约了生产成本和时间成本，既消耗了大量的废矿渣，又达到了清洁无污染生产的目的。

(4)充分发挥现代新技术的优势，将成熟的喷墨打印或趋于成熟的3D打印技术应用于保温砖的表面装饰，使其出现不同花纹、图案、颜色、凹凸感的效果，更加丰富其表面装饰效应。

(5)将复合材料的理念整合于非致密的保温砖材料之中，一方面在气孔层的组成中引入细晶氧化铝微粒，另一方面利用高温反应，瞬间原位自生成纤维状3Al₂O₃·2SiO₂莫莱石，使瓷体中既有高强度的弥散－细晶态的粒状/粒状晶体结构，又有增强增韧的纤维/粒状弥散化的晶体结构，“双重复合”导致了立体结构的形成，有效的改善了瓷体的微结构，致使纤维增强相与颗粒增强相及气孔相之间具有很好的应力相容性和润湿性，有效的改善和优化了瓷体的微结构，对提高瓷体的强度和韧性起到了决定性的作用，从而使该保温砖的综合性能有了很大的提高。

(6)本发明的主要原料是工业生产中不可避免排放的废矿渣，废料(红页岩废料、废矿渣、废玻璃)的利用率达到了80～90％，用废矿渣制备复合型轻质保温装饰陶瓷外墙砖不仅有助于节约天然资源，降低生产成本，还有利于环境保护。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

参见图1，本发明复合型轻质保温装饰陶瓷外墙砖的砖体由三层构成，下层为厚度2～3mm的表面即装饰层，中层为厚度4～5mm的闭气孔保温层，上层为厚度2～3mm的开气孔结构即施工层。

实施例1：

(1)将所用的原料分别放入球磨机中干磨，以氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和原料的质量比为2:1，分别研磨2h之后过325目筛，分别得到红页岩废料、黄金尾矿、废玻璃、石灰石、滑石；此外氧化铝粉中Al₂O₃含量≥98％，粒度为3～5μm。

(2)取过筛后的红页岩废料、黄金尾矿、石灰石、滑石，按质量份红页岩废料∶黄金尾矿∶石灰石∶滑石＝30∶50∶10∶10配料，将配好的料一同放入球磨机中干磨，以氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和原料的质量比为2:1，研磨1h，并加入6wt％的粘结剂(PVA)，干磨混匀并过80目筛形成混合料A；

(3)取过筛后的红页岩废料、黄金尾矿、废玻璃、石灰石及符合要求的氧化铝粉，按质量份红页岩废料∶黄金尾矿∶废玻璃∶石灰石∶氧化铝粉＝50∶15∶15∶15∶5配料，将配好的料一同放入球磨机中干磨，以氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和原料的质量比为2:1，研磨1h，并加入6wt％的粘结剂(PVA)，干磨混匀并过80目筛形成混合料B；

(4)取过筛后的红页岩废料、黄金尾矿、废玻璃、石灰石、Sb₂O₃及符合要求的氧化铝粉，按质量份红页岩废料∶黄金尾矿∶废玻璃∶石灰石∶氧化铝粉∶Sb₂O₃＝45∶10∶20∶20.5∶4∶0.5配料，将配好的料一同放入球磨机中干磨，以氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和原料的质量比为2:1，研磨1h，并加入6wt％的粘结剂(PVA)，干磨混匀并过80目筛形成混合料C；

(5)控制活塞型模具的填料深度在3～4mm，在模具中铺上一层混合料A并将粉沫铺平(A层)；下降活塞8～10mm，在模具中铺上一层混合料B并将粉沫铺平(B层)；之后，再下降活塞3～4mm，在模具中铺上一层混合料C并将粉沫铺平(C层)；然后在30Mpa的压力下压制成型，经干燥后成为待烧坯体。

(6)将待烧坯体的C层面朝上放在多孔氧化铝耐火材料的支架上，以功率(连续可调)为2500W，波长为10.6μm的CO₂激光器作为烧结能量源，进行激光烧结，升温时间60s，功率密度870w/cm²，保温时间600s，降温时间400s；再将坯体沿水平方向旋转180°即将坯体的A层面朝上放在耐火材料的支架上，以大功率CO₂激光器作为烧结能量源(相同的烧结参数)，再次激光烧结，即得烧结体。

(7)将烧结体周边凹凸不平的边缘以切、磨、抛工艺取直，并将表面清洗干净后，进行干燥，即得干燥体；

(8)表面装饰，将干燥体的A层(表面层)面朝上置于工作台中，以喷墨打印机或3D打印机为工具进行表面装饰，使其出现不同花纹、图案、颜色、凹凸感的效果，即得复合型陶瓷轻质保温装饰外墙砖。制得样品1。

实施例2：

(1)将所用的原料分别放入球磨机中干磨，以氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和原料的质量比为3:1，分别研磨0.5h之后过325目筛，分别得到红页岩废料、铅锌矿尾矿、废玻璃、石灰石、滑石；此外要求氧化铝粉中Al₂O₃含量≥98％，粒度为3～5μm。

(2)取过筛后的红页岩废料、铅锌矿尾矿、石灰石、滑石，按质量份红页岩废料∶铅锌矿尾矿∶石灰石∶滑石＝15∶65∶10∶10配料，将配好的料一同放入球磨机中干磨，以氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和原料的质量比为3:1，研磨0.5h，并加入6wt％的粘结剂(PVA)，干磨混匀并过80目筛形成混合料A；

(3)取过筛后的红页岩废料、铅锌矿尾矿、废玻璃、石灰石及符合要求的氧化铝粉，按质量份红页岩废料∶铅锌矿尾矿∶废玻璃∶石灰石∶氧化铝粉＝60∶10∶15∶10∶5配料，将配好的料一同放入球磨机中干磨，以氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和原料的质量比为3:1，研磨0.5h，并加入6wt％的粘结剂(PVA)，干磨混匀并过80目筛形成混合料B；

(4)取过筛后的红页岩废料、铅锌矿尾矿、废玻璃、石灰石、Sb₂O₃及符合要求的氧化铝粉，按质量份红页岩废料∶铅锌矿尾矿∶废玻璃∶石灰石∶氧化铝粉∶Sb₂O₃＝47∶12.2∶25∶13∶2∶0.8配料，将配好的料一同放入球磨机中干磨，以氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和原料的质量比为3:1，研磨0.5h，并加入6wt％的粘结剂(PVA)，干磨混匀并过80目筛形成混合料C；

(5)控制活塞型模具的填料深度在3～4mm，在模具中铺上一层混合料A并将粉沫铺平(A层)；下降活塞8～10mm，在模具中铺上一层混合料B并将粉沫铺平(B层)；之后，再下降活塞3～4mm，在模具中铺上一层混合料C并将粉沫铺平(C层)；然后在32Mpa的压力下压制成型，经干燥后成为待烧坯体。

(6)将待烧坯体的C层面朝上放在多孔氧化铝耐火材料的支架上，以功率(连续可调)为2500W，波长为10.6μm的CO₂激光器作为烧结能量源，进行激光烧结，升温时间70s，功率密度860w/cm²，保温时间625s，降温时间390s；再将坯体沿水平方向旋转180°即将坯体的A层面朝上放在耐火材料的支架上，以大功率CO₂激光器作为烧结能量源(相同的烧结参数)，再次激光烧结，即得烧结体。

(8)表面装饰，将干燥体的A层(表面层)面朝上置于工作台中，以喷墨打印机或3D打印机为工具进行表面装饰，使其出现不同花纹、图案、颜色、凹凸感的效果，即得复合型陶瓷轻质保温装饰外墙砖。制得样品2。

实施例3：

(1)将所用的原料分别放入球磨机中干磨，以氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和原料的质量比为2.3:1，分别研磨1.8h之后过325目筛，分别得到红页岩废料、磷矿渣、废玻璃、石灰石、滑石；此外氧化铝粉中Al₂O₃含量≥98％，粒度为3～5μm。

(2)取过筛后的红页岩废料、磷矿渣、石灰石、滑石，按质量份红页岩废料∶磷矿渣∶石灰石∶滑石＝25∶55∶8∶12配料，将配好的料一同放入球磨机中干磨，以氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和原料的质量比为2.3:1，研磨0.8h，并加入6wt％的粘结剂(PVA)，干磨混匀并过80目筛形成混合料A；

(3)取过筛后的红页岩废料、磷矿渣、废玻璃、石灰石及符合要求的氧化铝粉，按质量份红页岩废料∶磷矿渣∶废玻璃∶石灰石∶氧化铝粉＝50∶10∶17∶20∶3配料，将配好的料一同放入球磨机中干磨，以氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和原料的质量比为2.3:1，研磨0.8h，并加入6wt％的粘结剂(PVA)，干磨混匀并过80目筛形成混合料B；

(4)取过筛后的红页岩废料、磷矿渣、废玻璃、石灰石、Sb₂O₃及符合要求的氧化铝粉，按质量份红页岩废料∶磷矿渣∶废玻璃∶石灰石∶氧化铝粉∶Sb₂O₃＝45∶10∶17∶25∶2.4∶0.6配料，将配好的料一同放入球磨机中干磨，以氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和原料的质量比为2.3:1，研磨0.8h，并加入6wt％的粘结剂(PVA)，干磨混匀并过80目筛形成混合料C；

(5)控制活塞型模具的填料深度在3～4mm，在模具中铺上一层混合料A并将粉沫铺平(A层)；下降活塞8～10mm，在模具中铺上一层混合料B并将粉沫铺平(B层)；之后，再下降活塞3～4mm，在模具中铺上一层混合料C并将粉沫铺平(C层)；然后在33Mpa的压力下压制成型，经干燥后成为待烧坯体。

(6)将待烧坯体的C层面朝上放在多孔氧化铝耐火材料的支架上，以功率(连续可调)为2500W，波长为10.6μm的CO₂激光器作为烧结能量源，进行激光烧结，升温时间80s，功率密度840w/cm²，保温时间650s，降温时间380s；再将坯体沿水平方向旋转180°即将坯体的A层面朝上放在耐火材料的支架上，以大功率CO₂激光器作为烧结能量源(相同的烧结参数)，再次激光烧结，即得烧结体。

(8)表面装饰，将干燥体的A层(表面层)面朝上置于工作台中，以喷墨打印机或3D打印机为工具进行表面装饰，使其出现不同花纹、图案、颜色、凹凸感的效果，即得复合型陶瓷轻质保温装饰外墙砖。制得样品3。

实施例4：

(1)将所用的原料分别放入球磨机中干磨，以氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和原料的质量比为2.6:1，分别研磨1.5h之后过325目筛，分别得到红页岩废料、锰矿渣、废玻璃、石灰石、滑石；此外氧化铝粉中Al₂O₃含量≥98％，粒度为3～5μm。

(2)取过筛后的红页岩废料、锰矿渣、石灰石、滑石，按质量份红页岩废料∶锰矿渣∶石灰石∶滑石＝20∶60∶8∶12配料，将配好的料一同放入球磨机中干磨，以氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和原料的质量比为2.5:1，研磨0.7h，并加入6wt％的粘结剂(PVA)，干磨混匀并过80目筛形成混合料A；

(3)取过筛后的红页岩废料、锰矿渣、废玻璃、石灰石及符合要求的氧化铝粉，按质量份红页岩废料∶锰矿渣∶废玻璃∶石灰石∶氧化铝粉＝60∶12∶15∶10∶3配料，将配好的料一同放入球磨机中干磨，以氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和原料的质量比为2.5:1，研磨0.7h，并加入6wt％的粘结剂(PVA)，干磨混匀并过80目筛形成混合料B；

(4)取过筛后的红页岩废料、锰矿渣、废玻璃、石灰石、Sb₂O₃及符合要求的氧化铝粉，按质量份红页岩废料∶锰矿渣∶废玻璃∶石灰石∶氧化铝粉∶Sb₂O₃＝51∶20∶15∶10∶3.3∶0.7配料，将配好的料一同放入球磨机中干磨，以氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和原料的质量比为2.5:1，研磨0.7h，并加入6wt％的粘结剂(PVA)，干磨混匀并过80目筛形成混合料C；

(5)控制活塞型模具的填料深度在3～4mm，在模具中铺上一层混合料A并将粉沫铺平(A层)；下降活塞8～10mm，在模具中铺上一层混合料B并将粉沫铺平(B层)；之后，再下降活塞3～4mm，在模具中铺上一层混合料C并将粉沫铺平(C层)；然后在34Mpa的压力下压制成型，经干燥后成为待烧坯体。

(6)将待烧坯体的C层面朝上放在多孔氧化铝耐火材料的支架上，以功率(连续可调)为2500W，波长为10.6μm的CO₂激光器作为烧结能量源，进行激光烧结，升温时间80s，功率密度830w/cm²，保温时间675s，降温时间370s；再将坯体沿水平方向旋转180°即将坯体的A层面朝上放在耐火材料的支架上，以大功率CO₂激光器作为烧结能量源(相同的烧结参数)，再次激光烧结，即得烧结体。

(8)表面装饰，将干燥体的A层(表面层)面朝上置于工作台中，以喷墨打印机或3D打印机为工具进行表面装饰，使其出现不同花纹、图案、颜色、凹凸感的效果，即得复合型陶瓷轻质保温装饰外墙砖。制得样品4。

实施例5：

(1)将所用的原料分别放入球磨机中干磨，以氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和原料的质量比为2.8:1，分别研磨1h之后过325目筛，分别得到红页岩废料、钼矿渣、废玻璃、石灰石、滑石；此外氧化铝粉中Al₂O₃含量≥98％，粒度为3～5μm。

(2)取过筛后的红页岩废料、钼矿渣、石灰石、滑石，按质量份红页岩废料∶钼矿渣∶石灰石∶滑石＝28∶50∶10∶12配料，将配好的料一同放入球磨机中干磨，以氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和原料的质量比为2.8:1，研磨0.6h，并加入6wt％的粘结剂(PVA)，干磨混匀并过80目筛形成混合料A；

(3)取过筛后的红页岩废料、钼矿渣、废玻璃、石灰石及符合要求的氧化铝粉，按质量份红页岩废料∶钼矿渣∶废玻璃∶石灰石∶氧化铝粉＝45∶10∶25∶15∶5配料，将配好的料一同放入球磨机中干磨，以氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和原料的质量比为2.8:1，研磨0.6h，并加入6wt％的粘结剂(PVA)，干磨混匀并过80目筛形成混合料B；

(4)取过筛后的红页岩废料、钼矿渣、废玻璃、石灰石、Sb₂O₃及符合要求的氧化铝粉，按质量份红页岩废料∶钼矿渣∶废玻璃∶石灰石∶氧化铝粉∶Sb₂O₃＝60∶10∶17.5∶10∶2∶0.5配料，将配好的料一同放入球磨机中干磨，以氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和原料的质量比为2.8:1，研磨0.6h，并加入6wt％的粘结剂(PVA)，干磨混匀并过80目筛形成混合料C；

(5)控制活塞型模具的填料深度在3～4mm，在模具中铺上一层混合料A并将粉沫铺平(A层)；下降活塞8～10mm，在模具中铺上一层混合料B并将粉沫铺平(B层)；之后，再下降活塞3～4mm，在模具中铺上一层混合料C并将粉沫铺平(C层)；然后在35Mpa的压力下压制成型，经干燥后成为待烧坯体。

(6)将待烧坯体的C层面朝上放在多孔氧化铝耐火材料的支架上，以功率(连续可调)为2500W，波长为10.6μm的CO₂激光器作为烧结能量源，进行激光烧结，升温时间90s，功率密度820w/cm²，保温时间700s，降温时间350s；再将坯体沿水平方向旋转180°即将坯体的A层面朝上放在耐火材料的支架上，以大功率CO₂激光器作为烧结能量源(相同的烧结参数)，再次激光烧结，即得烧结体。

(8)表面装饰，将干燥体的A层(表面层)面朝上置于工作台中，以喷墨打印机或3D打印机为工具进行表面装饰，使其出现不同花纹、图案、颜色、凹凸感的效果，即得复合型陶瓷轻质保温装饰外墙砖。制得样品5。

表1为本发明各实施复合型轻质保温装饰陶瓷外墙砖的性能指标。

检测项目	样品1	样品2	样品3	样品4	样品5
						吸水率E(％)	0.3	0.5	0.9	1.2	2.0
抗拉强度(MPa)	60	68	70	74	80
						气孔率(％)	40	55	48	59	60

导热系数W/(M.K)

0.2

0.4

0.3

0.5

0.7

从表中可以看出：制备的复合型轻质保温装饰陶瓷外墙砖吸水率0.3～2.0％，气孔率40～60％，导热系数0.2～0.7W/(M.K)，抗拉强度60～80MPa，产品具有密度低、气孔率高、强度大的特点，具有优良的保温、绝热、隔音、防水、阻燃性能，可以直接与墙体现浇预制或者砂浆粘结，降低脱落的可能性；尤其是加工能耗低，绿色清洁无污染生产，施工方便，使用安全可靠。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属本发明技术方案的保护范围内。

Claims

1.一种复合型轻质保温装饰陶瓷外墙砖，其特征在于：砖体由三层构成，下层为厚度2～3mm的表面即装饰层(A)，中层为厚度4～5mm的闭气孔保温层(B)，上层为厚度2～3mm的开气孔结构即施工层(C)。

2.一种复合型轻质保温装饰陶瓷外墙砖的制备方法，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的复合型轻质保温装饰陶瓷外墙砖的制备方法，其特征在于：所说的废玻璃粉为钠钙硅玻璃、石英玻璃、高桂氧玻璃、铅硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃中的一种或一种以上任意比例的混合物。

4.根据权利要求2所述的复合型轻质保温装饰陶瓷外墙砖的制备方法，其特征在于：所说的废玻璃粉为窗玻璃、平板玻璃、汽车玻璃、玻璃幕墙、啤酒瓶、烧杯、显示玻璃、显像管玻璃、太阳能真空管中的一种或一种以上任意比例的混合物。

5.根据权利要求2所述的复合型轻质保温装饰陶瓷外墙砖的制备方法，其特征在于：所说的废矿渣为选矿产生的废渣，包括黄金尾矿废渣、铅锌矿尾矿废渣、磷矿废渣、铁矿废渣、锰矿废渣、钼矿废渣、钛矿渣、钡矿渣、铬矿渣、钴矿渣、钒矿渣、锑矿废渣、铜矿废渣、石墨矿废渣、稀土尾矿废渣、尖晶石矿渣、高铝粘土废渣中的一种或一种以上任意比例的混合物。

6.根据权利要求2所述的复合型轻质保温装饰陶瓷外墙砖的制备方法，其特征在于：所说的步骤(1)的干磨是利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和原料的质量比为(2～3):1，分别研磨0.5～2h。

7.根据权利要求2所述的复合型轻质保温装饰陶瓷外墙砖的制备方法，其特征在于：所说的步骤(2)、(3)、(4)的干磨是利用氧化铝球石作为研磨介质，控制磨球和原料的质量比为(2～3):1，分别研磨0.5～1h。

8.根据权利要求2所述的复合型轻质保温装饰陶瓷外墙砖的制备方法，其特征在于：所说的步骤(3)、(4)的氧化铝粉粒度为3～5μm，Al₂O₃含量≥98％。

9.根据权利要求2所述的复合型轻质保温装饰陶瓷外墙砖的制备方法，其特征在于：所说的步骤(6)的激光烧结是以功率为2500W(连续可调)，波长为10.6μm的CO₂激光器作为烧结能量源，升温时间60～90s，功率密度820～870w/cm²，保温时间600～700s，降温时间350～400s。

10.根据权利要求2所述的复合型轻质保温装饰陶瓷外墙砖的制备方法，其特征在于：所说的步骤(8)中的表面装饰即利用自身表面层素饰、以喷墨打印机、以3D打印机为工具，以其中的一种或两种方式的结合进行表面装饰。