CN105884324A - 一种利用钾长石和煤矸石制备陶瓷薄板的方法及由该方法制得的陶瓷薄板 - Google Patents

一种利用钾长石和煤矸石制备陶瓷薄板的方法及由该方法制得的陶瓷薄板 Download PDF

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Abstract

一种利用钾长石和煤矸石制备陶瓷薄板的方法及由该方法制得的陶瓷薄板,按质量百分比计,将苏州土8%、大同土12%、钾长石20%、煤矸石40%~60%、石英0%~20%,采用湿法球磨制成料浆,过筛,烘干后研磨过40目筛,然后进行喷水造粒,过20目筛后,再进行陈腐,得到粉料;球磨前加入减水剂;将粉料通过半干压法压制成陶瓷薄板生坯;再将陶瓷薄板生坯烧成陶瓷薄板。本发明利用钾长石和煤矸石制备陶瓷薄板试样,强度高达100MPa左右,厚度为3~6mm,比普通陶瓷板薄了5~6mm,不仅节省了原材料,而且还处理了采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物煤矸石,消除了一部分环境污染,保护了环境。

Description

一种利用钾长石和煤矸石制备陶瓷薄板的方法及由该方法制得的陶瓷薄板
技术领域
本发明涉及一种建筑陶瓷技术领域,具体涉及一种利用钾长石和煤矸石制备陶瓷薄板的方法及由该方法制得的陶瓷薄板。
背景技术
我国建筑陶瓷行业的迅速发展,在国民经济中所发挥的作用明显提升。陶瓷砖产量已连续多年稳居世界第一,但建筑陶瓷行业在快速发展的同时,也存在着原材料过度消耗这一问题,高岭土作为传统陶瓷原料,由于不断被开采,导致其储量不断减少,资源面临枯竭,从而引起市场价格不断攀升。因此寻找可替代原材料成为重中之重。
煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物,是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石,包括巷道掘进过程中的掘进矸石、采掘过程中从顶板、底板及夹层里采出的矸石以及洗煤过程中挑出的洗矸石。其主要成分是Al2O3、SiO2,另外还含有数量不等的Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O、P2O5、SO3和微量稀有元素(镓、钒、钛、钴)。煤矸石的大量堆放,不仅压占土地,影响生态环境,矸石淋溶水将污染周围土壤和地下水,而且煤矸石中含有一定的可燃物,在适宜的条件下发生自燃,排放二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物和烟尘等有害气体污染大气环境,影响矿区居民的身体健康。煤矸石中二氧化硅和三氧化二铝总含量在80%以上,它是一种天然的粘土质原料,可以部分代替黏土,可以用来制造建筑材料制造陶瓷。长石是陶瓷、玻璃等制造业的重要原料。随着玻璃、陶瓷产品日益高档化,对高纯低铁的长石原料需求量不断扩大。虽然我国长石资源丰富,但一般含铁都较高,所以应用钾长石来制备陶瓷薄板这种制备方法很易被采取。基于此,有必要提供在一种利用钾长石来制备陶瓷薄板的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺简单合理、生产成本低的利用钾长石和煤矸石制备陶瓷薄板的方法及由该方法制得的陶瓷薄板,该方法节省了原来,降低了成本,并且简单易行,制得的陶瓷薄板的强度好。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种利用钾长石和煤矸石制备陶瓷薄板的方法,包括如下步骤:
(1)按质量百分比计,将苏州土8%、大同土12%、钾长石20%、煤矸石40%~60%、石英0%~20%,采用湿法球磨制成料浆,过80目筛,烘干后研磨过40目筛,然后进行喷水造粒,过20目筛后,再进行陈腐,得到粉料;其中,球磨前,加入苏州土、大同土、长石、煤矸石以及石英的总质量的0.5%的减水剂;
(2)将步骤(1)中制得的粉料通过半干压法压制成陶瓷薄板生坯;
(3)将步骤(2)中制得的陶瓷薄板生坯烧成陶瓷薄板。
球磨的时间为0.5小时。
球磨时,苏州土、大同土、钾长石、煤矸石以及石英的总质量、球石与水的质量比为1:2:0.6。
减水剂为无水磷酸钙或者无水碳酸钠。
烘干具体条件为:在200℃下干燥4~5小时。
陈腐的时间为2~6小时。
压制的压力为15~20MPa,保压时间为10s。
烧成的温度为1270~1330℃,烧成的时间为150~170min。
一种陶瓷薄板,该陶瓷薄板的厚度为3~6mm,强度为70.29~104.51MPa。
与现有技术相比,本发明具有的有益效果:本发明以钾长石和煤矸石为主要原料,通过加入减水剂可以使泥浆颗粒分散均匀同时将泥浆颗粒包裹的水份释放出来,从而能明显减少了用水量,提高陶瓷薄片的强度。同时,加入减水剂陶瓷薄板更加均匀密实,改善了一系列物理化学性能。与现有技术中原料相比,本发明节省了原料,降低了生产成本,而且还处理了采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物煤矸石,消除了一部分环境污染,保护了环境。本发明制备工艺简单,利于工业化生产,具有很好的市场前景。
本发明利用钾长石和煤矸石制备陶瓷薄板试样,强度高达100MPa左右,厚度为3~6mm,比普通陶瓷板薄了5~6mm,不仅节省了原材料,而且还处理了采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物煤矸石,消除了一部分环境污染,保护了环境。
附图说明
图1为配方为苏州土8%、大同土12%、长石20%、煤矸石40%、石英20%的陶瓷薄板试样横断面的SEM图;
图2为配方为苏州土8%、大同土12%、长石20%、煤矸石45%、石英15%的陶瓷薄板试样横断面的SEM图;
图3为配方为苏州土8%、大同土12%、长石20%、煤矸石50%、石英10%的陶瓷薄板试样横断面的SEM图;
图4为配方为苏州土8%、大同土12%、长石20%、煤矸石55%、石英5%的陶瓷薄板试样横断面的SEM图;
图5为配方为苏州土8%、大同土12%、长石20%、煤矸石60%的陶瓷薄板试样横断面的SEM图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步描述。
本发明中的煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物,它用来做陶瓷原料,需要先将煤矸石用破碎机破碎,然后在1000℃煅烧10小时后取出,冷却后用球磨机磨4~5小时后,制得料浆,随后将料浆烘干即可。
一种利用钾长石和煤矸石制备的陶瓷薄板的原料组成如下,按质量百分比计,包括苏州土8%、大同土12%、钾长石20%、煤矸石40%~60%、石英0%~20%,,其中石英含量可以为0。
本发明陶瓷薄板试样的性能测试方法如下:采用陶瓷薄板数显抗析仪对制备产品进行抗折强度测试,采用扫描电子显微镜测陶瓷薄板断裂面形貌。
本发明制备的陶瓷薄板的厚度为3~6mm,强度高达100MPa左右。
实施例1
一种利用钾长石和煤矸石制备的陶瓷薄板的原料组成如下,以质量百分比计:包括苏州土8%、大同土12%、钾长石20%、煤矸石40%、石英20%。
一种利用钾长石和煤矸石制备陶瓷薄板的方法,以质量百分比计:苏州土8%、大同土12%、钾长石20%、煤矸石40%、石英20%为配料,将上述配料和水按照配料:球石:水=1:2:0.6的质量比混合,然后加入配料总质量的0.5%的减水剂,采用湿法球磨球磨0.5小时制成料浆,过80目筛,在200℃下干燥4小时后研磨过40目筛,然后进行喷水造粒,过20目筛后,陈腐2小时,得到粉料;然后使用液压机通过半干压法将粉料压制成型,压制时磨具保持清洁,防止黏料,得到陶瓷薄板生坯,其中,压制压力为15MPa,并保压10s;然后将陶瓷薄板生坯在1270℃下烧成,并保温150min,然后随炉冷却,得到高强度陶瓷薄板,该陶瓷薄板的抗折强度为70.29Mpa。其中,减水剂为无水磷酸钙。
参见图1,可以看出断面比较致密。
实施例2
一种利用钾长石和煤矸石制备的陶瓷薄板的原料组成如下,以质量百分比计:包括苏州土8%、大同土12%、钾长石20%、煤矸石45%、石英15%。
一种利用钾长石和煤矸石制备陶瓷薄板的方法,以质量百分比计:苏州土8%、大同土12%、钾长石20%、煤矸石45%、石英15%为配料,将上述配料和水按照配料:球石:水=1:2:0.6的质量比混合,然后加入配料总质量的0.5%的减水剂,采用湿法球磨球磨0.5小时制成料浆,过80目筛,在200℃下干燥5小时后研磨过40目筛,然后进行喷水造粒,过20目筛后,陈腐3小时,得到粉料;然后使用液压机通过半干压法将粉料压制成型,得到陶瓷薄板生坯,其中,压制压力为20MPa,并保压10s;然后将陶瓷薄板生坯在1300℃下烧成,并保温155min,然后随炉冷却,得到高强度陶瓷薄板,该陶瓷薄板的抗折强度为74.96Mpa。其中,减水剂为无水碳酸钠。
参见图2,可以看出断面很致密。
实施例3
一种利用钾长石和煤矸石制备的陶瓷薄板的原料组成如下,以质量百分比计:包括苏州土8%、大同土12%、钾长石20%、煤矸石50%、石英10%。
一种利用钾长石和煤矸石制备陶瓷薄板的方法,以质量百分比计:苏州土8%、大同土12%、钾长石20%、煤矸石50%、石英10%为配料,将上述配料和水按照配料:球石:水=1:2:0.6的质量比混合,然后加入配料总质量的0.5%的减水剂,采用湿法球磨球磨0.5小时制成料浆,过80目筛,在200℃下干燥4.5小时后研磨过40目筛,然后进行喷水造粒,过20目筛后,陈腐4小时,得到粉料;然后使用液压机通过半干压法将粉料压制成型,得到陶瓷薄板生坯,其中,压制压力为18MPa,并保压10s;然后将陶瓷薄板生坯在1310℃下烧成,并保温160min,然后随炉冷却,得到高强度陶瓷薄板,该陶瓷薄板的抗折强度为84.32Mpa。其中,减水剂为无水磷酸钙。
参见图3,可以看出断面很致密。
实施例4
一种利用钾长石和煤矸石制备的陶瓷薄板的原料组成如下,以质量百分比计:包括苏州土8%、大同土12%、钾长石20%、煤矸石55%、石英5%。
一种利用钾长石和煤矸石制备陶瓷薄板的方法,以质量百分比计:苏州土8%、大同土12%、钾长石20%、煤矸石55%、石英5%为配料,将上述配料和水按照配料:球石:水=1:2:0.6的质量比混合,然后加入配料总质量的0.5%的减水剂,采用湿法球磨球磨0.5小时制成料浆,过80目筛,在200℃下干燥4小时后研磨过40目筛,然后进行喷水造粒,过20目筛后,陈腐5小时,得到粉料;然后使用液压机通过半干压法将粉料压制成型,得到陶瓷薄板生坯,其中,压制压力为17MPa,并保压10s;然后再将陶瓷薄板生坯在1320℃下烧成,并保温165min,然后随炉冷却,得到高强度陶瓷薄板,该陶瓷薄板的抗折强度为90.24Mpa。其中,减水剂为无水碳酸钠。
参见图4,可以看出断面很致密。
实施例5
一种利用钾长石和煤矸石制备的陶瓷薄板的原料组成如下,以质量百分比计:包括苏州土8%、大同土12%、钾长石20%、煤矸石60%。
一种利用钾长石和煤矸石制备陶瓷薄板的方法,以质量百分比计:苏州土8%、大同土12%、钾长石20%、煤矸石60%为配料,将上述配料和水按照配料:球石:水=1:2:0.6的质量比混合,然后加入配料总质量的0.5%的减水剂,采用湿法球磨球磨0.5小时制成料浆,过80目筛,在200℃下干燥5小时后研磨过40目筛,然后进行喷水造粒,过20目筛后,陈腐6小时,得到粉料;然后使用液压机通过半干压法将粉料压制成型,得到陶瓷薄板生坯,其中,压制压力为15MPa,并保压10s;然后将陶瓷薄板生坯在1330℃下烧成,并保温170min,然后随炉冷却,得到高强度陶瓷薄板,该陶瓷薄板的抗折强度为104.51Mpa。其中,减水剂为无水碳酸钠。
参见图5,可以看出断面很致密。
对实施例1-5中制的陶瓷薄板进行了抗折强度的测定,见表1。
表1各实施例配方及其所测得的强度
本发明利用钾长石和固体废弃物煤矸石,通过调整原料的配方比,制备出具备高强度的陶瓷薄板试样。所述陶瓷薄板试样由以下质量百分比的原料制成:苏州土8%,大同土12%,长石20%,煤矸石40%~60%,石英0~20%。将原料与水混合后加入配料质量0.3%的减水剂进行球磨制得浆料,过筛后,再将浆料烘干后喷水造粒制得粉料,将粉料陈腐后,经压制成型制得陶瓷薄板生坯试样,生坯经过干燥、烧成、随炉冷却后,得到陶瓷薄板试样。本发明利用高含铁量的钾长石和煤矸石制备陶瓷薄板试样,强度高达100MPa左右,厚度为3~6mm,比普通陶瓷板薄了5~6mm,不仅节省了原材料,而且还处理了采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物煤矸石,消除了一部分环境污染,保护了环境。

Claims (9)

1.一种利用钾长石和煤矸石制备陶瓷薄板的方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)按质量百分比计,将苏州土8%、大同土12%、钾长石20%、煤矸石40%~60%、石英0%~20%,采用湿法球磨制成料浆,过80目筛,烘干后研磨过40目筛,然后进行喷水造粒,过20目筛后,再进行陈腐,得到粉料;其中,球磨前,加入苏州土、大同土、长石、煤矸石以及石英的总质量的0.5%的减水剂;
(2)将步骤(1)中制得的粉料通过半干压法压制成陶瓷薄板生坯;
(3)将步骤(2)中制得的陶瓷薄板生坯烧成陶瓷薄板。
2.根据权利要求1所述的一种利用钾长石和煤矸石制备陶瓷薄板的方法,其特征在于,球磨的时间为0.5小时。
3.根据权利要求1或2所述的一种利用钾长石和煤矸石制备陶瓷薄板的方法,其特征在于,球磨时,苏州土、大同土、钾长石、煤矸石以及石英的总质量、球石与水的质量比为1:2:0.6。
4.根据权利要求1所述的一种利用钾长石和煤矸石制备陶瓷薄板的方法,其特征在于,减水剂为无水磷酸钙或者无水碳酸钠。
5.根据权利要求1所述的一种利用钾长石和煤矸石制备陶瓷薄板的方法,其特征在于,烘干具体条件为:在200℃下干燥4~5小时。
6.根据权利要求1所述的一种利用钾长石和煤矸石制备陶瓷薄板的方法,其特征在于,陈腐的时间为2~6小时。
7.根据权利要求1所述的一种利用钾长石和煤矸石制备陶瓷薄板的方法,其特征在于,压制的压力为15~20MPa,保压时间为10s。
8.根据权利要求1所述的一种利用钾长石和煤矸石制备陶瓷薄板的方法,其特征在于,烧成的温度为1270~1330℃,烧成的时间为150~170min。
9.一种基于权利要求1所述方法制备的陶瓷薄板,其特征在于,该陶瓷薄板的厚度为3~6mm,强度为70.29~104.51MPa。
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