CN104744016A - 利用地板砖工业废料生产高档内墙砖的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明利用地板砖工业废料生产高档内墙砖的方法,涉及一种配料成分含废料的粘土制品的制备方法,特别是涉及一种用于生产高档内墙砖的原料含废料的方法。其目的是为了提供一种成本低廉、操作简便的利用地板砖工业废料生产高档内墙砖的方法。本发明利用地板砖工业废料生产高档内墙砖的制备方法包括:称取原料;坯体成型;烧制。本发明制得的产品成品率高,吸湿膨胀小,抗急冷急热性能优异,抗冻裂性能好,克服了后期龟裂现象,反弹小,在40μm以下。本发明用于高档内墙砖的生产领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种配料成分含废料的粘土制品的制备方法,特别是涉及一种用于生产高档内墙砖的原料含废料的方法。
背景技术
目前国内内墙砖生产企业均引入透辉石作为一种低温快烧原料,所生产的产品吸水率高,吸湿膨胀大,热稳定性能差,后期龟裂现象时有发生,给用户和企业造成巨大损失,为了追求装饰效果,将内墙砖釉面进行抛光处理已成为一种必然的选择,普通内墙砖进行釉面抛光时,若中心弯曲度大,热稳定性过关,但不利于抛光:若砖平直利于抛光,但热稳定性又很难过关。
通过对科学技术情报及国家建材情报检索,迄今为止,在国内外尚未有采用地板砖工业废料在高档砖中运用的报道,更未见在生产线上实施。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种成本低廉、操作简便的利用地板砖工业废料生产高档内墙砖的方法,本方法生产的产品成品率高,吸湿膨胀小,抗急冷急热性能优异,抗冻裂性能好,克服了后期龟裂现象,反弹小,在40μm以下。
本发明利用地板砖工业废料生产高档内墙砖的方法,其中所述的高档内墙砖的白度为45~48%,吸水率为0.5%-3%,强度为21-24MPa,抗压强度为15-36MPa,其制备方法包括以下步骤:
一、原料的称取:按质量份数称取6-15份的砂矸、15-25份的青矸、10-20份的唐县土、3-12份的生焦、5-15份的石灰石、3-8份的瓷砂、3-8份的滑石、5-15份的莱阳土、5-10份的长石、8-30份的地板砖工业废料;
二、成型:将步骤一称取的原料湿式球磨成泥浆,然后造粒,将造好的颗粒至于模具中压制成型,即制得坯体;
三、四个烧制阶段:
第一阶段是升温排气阶段,将步骤二制得的坯体置于窑内,将窑内温度由室温升至900℃,升温速率为30-35℃/min;在这一阶段,水(包括羟基水)、有机质、碳酸盐大部分都分解挥发;
第二阶段是快速升温阶段,将窑内温度由900℃升至1050℃,升温速率为30-35℃/min;在这个阶段坯体与釉中的气体基本排尽,坯体开始软化,釉开始熔化;
第三阶段是高温熔融过程,继续升温使窑内的最高温度为1115-1125℃,升温速率为30-35℃/min,保持2.5-3min;在高温作用下,釉面熔平,组分反应完成;
第四阶段为快速冷却阶段,冷却至550℃,降温速率为300-400℃/min;继续冷却,至坯体表面温度低于100℃,以避免炸裂,出窑,即制得高档内墙砖。
本发明利用地板砖工业废料生产高档内墙砖的方法与现有技术不同之处在于:
1、本发明所产生的内墙砖基本平直,有非常好的热稳定性能,并且抗冻裂性优异。本发明所产生的内墙砖与一般市面上的内墙砖相比,成品率高,吸湿膨胀小。抗急冷急热性能优异,抗冻裂性能好,克服了后期龟裂现象,反弹小,在40μm以下。由于有优异的抗冻裂性,所以不会出现后期龟裂现象。本发明所生产的的内墙砖具有以上的几乎无吸湿膨胀,抗热震抗冻无龟裂,反弹小的优异特性,因此可以将内墙砖出窑时的砖形保持基本平直而不用担心,这种砖形有利于后续运输和销售。
2、本发明的利用地板砖工业废料生产高档内墙砖的方法,通过调节坯料的配比和烧制条件,使坯体在完成排除羟基、水、二氧化碳气体、有机质挥发气体等反应并达到烧结状态的同时,使底釉、面釉熟化、平整、无针孔、热稳定性达标。
3、本发明的利用地板砖工业废料生产高档内墙砖的方法使用地板砖工业废料作为原料,这不仅大幅度降低坯料的成本,而且大幅降低使用不可再生资源。同时,还可以减少地板砖工业废料对环境的污染及对人类健康的危害。本发明不仅有利于环保、节约了生产成本,同时也提高了坯体中K2O、Na2O的含量。另外采用本发明特有的烧成工艺制度,从而使产品具有如上所述的优异性能。
具体实施方式
结合可行性分析、实施例与验证试验对本发明利用地板砖工业废料生产高档内墙砖的方法作进一步的说明。
可行性分析
一、高档内墙砖两次快速烧成对坯体的要求:
1、烧结性能好。在烧成温度1100-1130℃,烧成周期45分钟左右,坯体强度>17MPa,吸水率<20%。
2、具有较宽的烧成范围。
3、比较小的收缩性,坯体的线收缩率在1%以下有利于产品的规整一致。
4、具有良好的热稳定性。避免因烧成周期短冷却急而造成风惊急变性不合格。
5、较低的气体逸出量,坯体中的挥发性气体(如CO2)、羟基水、有机物等含量尽量少,而且在快速烧成中这些挥发成分要排除干净。
6、适当的膨胀系数便于坯釉匹配。
7、生坯要具有较高的强度,减少工艺过程中的破损。
8、坯体烧成后白度较高。
二、地板砖工业废料在高档内墙砖中应用的理论基础
1、地板砖工业废料以SiO2、Al2O3为主。含有一定量的莫来石,长石等成分,其本身就是炻质陶瓷原料,具有制瓷工艺与烧成所需要的性质。国内的大型地板砖生产厂,每厂每天都会产生约150吨废料,来源极其丰富。因此在配方加入地板砖工业废料可降低坯料成本,提高生坯强度与成品砖热稳定性,避免后期龟裂。
2、地板砖工业废料化学成分分析。
表1 地板砖工业废料化学成分
由表1的化学成分分析结果可知,这种原料烧失量小,主要成分为SiO2,并含有少量的Al2O3、K2O、Na2O,以此为原料有利于产品的低温快速烧成。
三、坯体的特性
本发明中采用的原料配比使得坯料中SiO2/Al2O3约为5:1,另一方面坯料中熔剂组分的特点是碱金属组分与传统坯料相比含有较高的K2O与Na2O,增加了烧成范围,它们起助熔作用,有利于坯体的烧结。本发明中的K2O与Na2O总量在3.5%以下,含量过高会降低烧成温度与热稳定性。
实施例1
本实施例的利用地板砖工业废料生产高档内墙砖的制备方法,按以下步骤进行:
一、原料的称取:分别称取10kg砂矸、17kg青矸、14kg唐县土、12kg生焦、5kg石灰石、5kg瓷砂、6kg滑石、7kg莱阳土、6kg的长石、30kg地板砖工业废料;
二、成型:将步骤一称取的原料湿式球磨成泥浆,然后造粒,将造好的颗粒至于模具中压制成型,即制得坯体;
三、烧制:首先将步骤二制得的坯体置于窑内,将窑内温度由室温升至900℃,升温速率为33℃/min;将窑内温度由900℃升至1050℃,升温速率为33℃/min;继续升温使窑内的最高温度为1115℃,升温速率为30℃/min,保持2.5min;然后,冷却至550℃,降温速率为320℃/min;继续冷却,至坯体表面温度低于100℃,降温速率为21℃/min;出窑,即制得高档内墙砖。
实施例2
本实施例的利用地板砖工业废料生产高档内墙砖的制备方法,按以下步骤进行:
一、原料的称取:分别称取8kg砂矸、19kg青矸、12kg唐县土、7kg生焦、15kg石灰石、8kg瓷砂、7kg滑石、13kg莱阳土、5kg的长石、25kg地板砖工业废料;
二、成型:将步骤一称取的原料湿式球磨成泥浆,然后造粒,将造好的颗粒至于模具中压制成型,即制得坯体;
三、烧制:首先将步骤二制得的坯体置于窑内,将窑内温度由室温升至900℃,升温速率为34℃/min;将窑内温度由900℃升至1050℃,升温速率为32℃/min;继续升温使窑内的最高温度为1125℃,升温速率为31℃/min,保持3min;然后,冷却至550℃,降温速率为380℃/min;继续冷却,至坯体表面温度低于100℃,降温速率为23℃/min;出窑,即制得高档内墙砖。
实施例3
本实施例的利用地板砖工业废料生产高档内墙砖的制备方法,按以下步骤进行:
一、原料的称取:分别称取15kg砂矸、23kg青矸、10kg唐县土、8kg生焦、13kg石灰石、3kg瓷砂、8kg滑石、9kg莱阳土、10kg的长石、8kg地板砖工业废料;
二、成型:将步骤一称取的原料湿式球磨成泥浆,然后造粒,将造好的颗粒至于模具中压制成型,即制得坯体;
三、烧制:首先将步骤二制得的坯体置于窑内,将窑内温度由室温升至900℃,升温速率为31℃/min;将窑内温度由900℃升至1050℃,升温速率为30℃/min;继续升温使窑内的最高温度为1120℃,升温速率为34℃/min,保持3min;然后,冷却至550℃,降温速率为400℃/min;继续冷却,至坯体表面温度低于100℃,降温速率为22℃/min;出窑,即制得高档内墙砖。
实施例4
本实施例的利用地板砖工业废料生产高档内墙砖的制备方法,按以下步骤进行:
一、原料的称取:分别称取13kg砂矸、25kg青矸、18kg唐县土、5kg生焦、11kg石灰石、4kg瓷砂、5kg滑石、15kg莱阳土、9kg的长石、12kg地板砖工业废料;
二、成型:将步骤一称取的原料湿式球磨成泥浆,然后造粒,将造好的颗粒至于模具中压制成型,即制得坯体;
三、烧制:首先将步骤二制得的坯体置于窑内,将窑内温度由室温升至900℃,升温速率为30℃/min;将窑内温度由900℃升至1050℃,升温速率为34℃/min;继续升温使窑内的最高温度为1125℃,升温速率为33℃/min,保持2.5min;然后,冷却至550℃,降温速率为350℃/min;继续冷却,至坯体表面温度低于100℃,降温速率为20℃/min;出窑,即制得高档内墙砖。
实施例5
本实施例的利用地板砖工业废料生产高档内墙砖的制备方法,按以下步骤进行:
一、原料的称取:分别称取11kg砂矸、15kg青矸、16kg唐县土、10kg生焦、7kg石灰石、7kg瓷砂、4kg滑石、11kg莱阳土、7kg的长石、20kg地板砖工业废料;
二、成型:将步骤一称取的原料湿式球磨成泥浆,然后造粒,将造好的颗粒至于模具中压制成型,即制得坯体;
三、烧制:首先将步骤二制得的坯体置于窑内,将窑内温度由室温升至900℃,升温速率为32℃/min;将窑内温度由900℃升至1050℃,升温速率为35℃/min;继续升温使窑内的最高温度为1115℃,升温速率为35℃/min,保持3min;然后,冷却至550℃,降温速率为300℃/min;继续冷却,至坯体表面温度低于100℃,降温速率为25℃/min;出窑,即制得高档内墙砖。
实施例6
本实施例的利用地板砖工业废料生产高档内墙砖的制备方法,按以下步骤进行:
一、原料的称取:分别称取6kg砂矸、23kg青矸、20kg唐县土、3kg生焦、9kg石灰石、6kg瓷砂、3kg滑石、5kg莱阳土、8kg的长石、16kg地板砖工业废料;
二、成型:将步骤一称取的原料湿式球磨成泥浆,然后造粒,将造好的颗粒至于模具中压制成型,即制得坯体;
三、烧制:首先将步骤二制得的坯体置于窑内,将窑内温度由室温升至900℃,升温速率为35℃/min;将窑内温度由900℃升至1050℃,升温速率为32℃/min;继续升温使窑内的最高温度为1120℃,升温速率为32℃/min,保持2.5min;然后,冷却至550℃,降温速率为300℃/min;继续冷却,至坯体表面温度低于100℃,降温速率为24℃/min;出窑,即制得高档内墙砖。
以上实施例中的高档内墙砖采用隧道窑进行制备。对以上实施例制得的产品的基本性能进行检测,可知本发明烧制后的坯体具有以下特点。
①坯体中引入地板砖工业废料后提高了坯体强度且降低了成本,经检测生坯强度由原来的5MPa提高到了6MPa以上,降低了破损,很好地满足了生产需求。
②烧成后坯体的吸水率及线收缩率。
坯体在400米单层辊道窑内烧成最高温度为1121℃,周期为45分钟,其吸水率为17~18%,线收缩率为0.8%。
③烧成后坯体的抗折强度。
经检测烧后的坯体强度在21~24MPa范围内,满足用户对产品性能的要求。
④用地板砖工业废料代替透辉石原料,不仅降低了生产成本,还可以缓解不可再生资源—透辉石目前的紧张状况。
⑤烧成后坯体白度
经检测烧后坯体白度在45~48%范围内,满足用户的需求。
⑥经检测坯体的不同范围的热膨胀系数如表2所示(取均值)。
表2 不同温度范围的热膨胀系数
⑦烧成
经一次素烧,施釉后砖坯入印花机(经1次、2次、3次)印花或喷墨后入辊道窑烧成,最高烧成温度1121℃,周期45分钟。经研究探索,在烧成过程中调整窑内压力与助燃风的大小,使之相互匹配,能够保证釉面质量与内在质量达到预期效果。
本发明地板砖工业废料为原料的制备高档内墙砖的方法制得的产品,经河北省建筑卫生陶瓷产品质量监督检验中心高邑检验站检测,产品的内在质量及外观质量均达到或优于GB/T3811.10-2006标准。另外对一些重要内在质量指标进行的补充检测,结果如下。
①耐急冷急热性。
为了保证产品的使用寿命,根据哈科特规则,我们以“180℃到20℃水中且循环三次不裂”以及“-10℃到20℃冷冻循环七次不裂”为标准对产品进行检测。结果显示本发明产品反弹很小,将温度为50℃成品砖放入室温水中,浸泡2小时,其反弹在40μm以下,这说明新产品的坯体、底釉、面釉的膨胀系数相互匹配,本发明制得产品的耐急冷急热性是优良的。
②抗釉裂性能
抗釉裂性能是指带釉陶瓷制品抵抗风化作用而不致釉面龟裂的性能。检测抗釉裂性能采用压蒸试验。这是模拟大自然温差(昼夜和季节温差)以及大气水(包括雨水)风华作用的极端试验。这个性能用来检验带釉建筑陶瓷制品的使用寿命。为了全面检验本发明产品的耐气候性,我们抽样对以上实施例制得产品以国家标准GB/T3811.10-2006进行了压蒸检验,结果无一发现有釉面裂纹产生。这说明本发明制得产品的抗釉裂性能也是优良的。
③产品的合格率和优级率
经过一年的生产表明:新产品的平均合格率在98%以上,平均优级率在97.5%以上。达到了预期的技术指标,很好地满足了生产要求。
总之,新产品的质量,无论是内在质量还是外在质量均通过国家标准的检测,有的质量指标还通过更高标准的检测。同时新产品还有较好的生产水平。
通过以上检测可知新产品与一般市面上的内墙砖产品相比具有成品率高、釉面平整、美观、反弹小、抗急冷急热性能优异、抗冻裂性能良好等优点,很好地避免了使用中后期龟裂现象。
效益分析
本发明的利用地板砖工业废料生产高档内墙砖的方法已在生产线上生产一年。生产实践表明,本项目具有显著的综合的经济效益、社会效益和环境效益。
1.经济效益
①老配方坯料成本78.5元/吨,新配方坯料成本62.3元/吨,坯料原料成本降低每年经济效益为:
(78.5-62.3)元/吨×700吨/天×30天×10个月=340.2万元
②节能(煤)的经济效益
老产品的单位煤耗为3.1kg/m2,新产品单位煤耗为2.7kg/m2。
我公司的年生产能力为1050万平方米。每年节能经济效益为:
1050万㎡×[(3.1-2.7)/1000]吨/m2×550元/吨=231万元
经计算,本项目获得的经济效益总共为:
340.2+231=571.2万元
2.社会效益
目前,我国每年排放的地板砖工业废料为近千万吨,而我国内墙砖生产厂家高达几百条生产线。因此本项目具有重要的推广意义。如果能充分利用地板砖工业废料,按照汇德陶瓷有限公司的生产规模计算,每年将获得百亿元的社会效益。
3.环境效益
本项目的研制成功对于消除环境污染、减少占地、减轻环境对人类健康的危害意义较大。本项目成功地利用地板砖工业废料生产了建材产品—内墙砖,变废为宝,减少了为堆放废料而占用的土地,改善了环境,减少了雾霾天气及粉尘对人类健康的侵害。因此,本项目的成功对环境效益也是十分显著的。
通过对科学技术情报及国家建材情报检索,迄今为止,在国内外尚未有采用地板砖工业废料在高档砖中运用的报道,更未见在生产线上实施,因此本发明属于开创性的课题,是首创的新产品。
本公司提出并承担了这一课题的研究。经过小型试验,中间扩大试验以及一年的生产结果表明,此研究坯料配方是合理的,拟定的工艺参数是可行的,新产品的质量全部达到国家及行业标准,有的指标还达到国际标准。产品的合格率在98%以上,优级率97%以上,我们公司年生产能力为1050万平方米,经济效益可达571.2万元以上。总之,本项目获得了完全的、具有重要变革性的成功。
综上所述,利用地板砖工业废料生产高档内墙砖是可能的、现实的,也符合建筑陶瓷坯料的发展方向。这不仅大幅度降低坯料的成本而且大幅降低使用不可再生资源。同时,还可以减少地板砖工业废料对环境的污染及对人类健康的危害。总之,本发明对内墙砖生产的重要工艺变革,它不仅经济效益显著,而且社会效益、环境效益也很突出。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式,但是本领域的技术人员应当理解,这些仅是举例说明,本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下,可以对这些实施方式作出多种变更或修改,但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种利用地板砖工业废料生产高档内墙砖的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
一、原料的称取:按质量份数称取6-15份的砂矸、15-25份的青矸、10-20份的唐县土、3-12份的生焦、5-15份的石灰石、3-8份的瓷砂、3-8份的滑石、5-15份的莱阳土、5-10份的长石、8-30份的地板砖工业废料;
二、成型:将步骤一称取的原料湿式球磨成泥浆,然后造粒,将造好的颗粒至于模具中压制成型,即制得坯体;
三、烧制:首先将步骤二制得的坯体置于窑内,将窑内温度由室温升至900℃,升温速率为30-35℃/min;将窑内温度由900℃升至1050℃,升温速率为30-35℃/min;继续升温使窑内的最高温度为1115-1125℃,升温速率为30-35℃/min,保持2.5-3min;然后,冷却至550℃,降温速率为300-400℃/min;继续冷却,至坯体表面温度低于100℃,降温速率为20-25℃/min;出窑,即制得高档内墙砖;
其中,所述高档内墙砖的白度为45~48%,吸水率为0.5%-3%,强度为21-24MPa,抗压强度为15-36MPa。
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PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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