CN105924136A - 粉煤灰制防静电陶瓷砖及其制备方法 - Google Patents

粉煤灰制防静电陶瓷砖及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于陶瓷材料技术领域，具体涉及一种粉煤灰制防静电陶瓷砖及其制备方法。粉煤灰制防静电陶瓷砖包括坯体和釉层，坯体由如下原料制成：长石、白泥、粉煤灰、复合导电粉，复合导电粉的组成为铁的氧化物和防静电粉；釉层由如下原料制成：钾长石、钠长石、白云石、烧滑石、氧化铝、石英、熔块、高岭土、防静电粉。本发明粉煤灰制防静电陶瓷砖，不仅具有陶瓷地砖的优异性能，装饰性强、耐用，可以消除静电达到促进人体健康，保护生活和工作环境的作用，而且节约资源，节能降耗。

Description

粉煤灰制防静电陶瓷砖及其制备方法
技术领域
本发明属于陶瓷材料技术领域，具体涉及一种粉煤灰制防静电陶瓷砖及其制备方法。
背景技术
粉煤灰是由磨成一定细度的煤粉和煤矸石粉在流化床锅炉中经高温燃烧后收集来的细灰，它是我国当前排量较大的工业废渣之一，大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气，若排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。经检测发现，粉煤灰的化学成份和性质与粘土有相似之处，研究利用粉煤灰代替粘土、部分石料等矿物原料来制备防静电陶瓷粉料，既节约了矿物原料资源，也保护了自然环境，体现重要的环保和节能减排的意义。
粉煤灰内含有碳粒、不燃物、硫酸盐等多种杂质成分，粉煤灰不具备天然粘土的粘性，塑性很低，添加量较大时，坯体极易分层和开裂，难于压制成型；粉煤灰是煤粉经高温燃烧的产物，化学活性远低于矿物粘土，烧成温度高于传统粘土陶瓷。这些都是阻碍大掺量粉煤灰制备高档陶瓷的难题。
在传统的陶瓷配方技术、工艺技术、烧成技术等生产过程中，用粉煤灰生产陶瓷砖过程中，用湿法研磨泥浆解胶困难、造成泥浆水分大(大于40％)，制粉能耗很高。
静电现象在日常生活中，在信息产业、纺织产业、石油化工塑料和橡胶工业等的生产，加工和使用过程中是非常普遍的，静电电荷的积聚将可能造成很大的危害，如静电的放电时产生的电磁波可能干扰精密电子仪器的工作，会造成自动化电子设备的慢动作，在医药上的引尘、引菌；医疗技术上引起电颤事故；矿山、石油化工上引起火灾、爆炸；在电子工业上引起集成电路破坏；在纺织业引起纤维聚集等，已严重影响到仪器设备及人类活动的安全，因此研发生产的防静电功能材料的陶瓷砖，符合传统陶瓷砖向多功能化的方向，具有实用价值。做到装饰和防静电等功能的陶瓷砖，应用前景十分广阔。
发明内容
本发明的目的是提供一种粉煤灰制防静电陶瓷砖，实现了废弃物的资源综合利用，节约能源，保护环境；本发明同时提供了粉煤灰制防静电陶瓷砖的制备方法，科学合理、简单易行。
本发明所述的粉煤灰制防静电陶瓷砖，包括坯体和釉层，
坯体由如下重量百分比的原料制成：
长石 10-15％
白泥 10-20％
粉煤灰 65-80％，
以上原料总质量为100％计，还包括复合导电粉10-25％，复合导电粉的重量百分组成为铁的氧化物70-90％和防静电粉10-30％；
釉层由如下重量百分比的原料制成：
以上原料总质量为100％计，还包括防静电粉13-18％。
所述的铁的氧化物的组成如下，以重量百分比计：
三氧化二铁 15-20％
四氧化三铁 75-80％
氧化亚铁 0-5％。
所述的防静电粉的组成如下，以重量百分比计：
氧化锌 10-39％
二氧化锡 60-80％
三氧化二锑 1-10％。
所述的熔块的组成如下，以重量百分比计：R2O4.1％，CaO4.1％，BaO1.5％，ZnO6.2％，PbO0.50％，AL2O38.5％，B2O32.7％，SiO267.4％，ZrO20.8％，其中R2O为Na2O和K2O之和。
本发明所述的粉煤灰制防静电陶瓷砖的制备方法，步骤如下：
(1)坯体的干法制粉工艺：
①将来自不同热电厂、不同批次的粉煤灰初步筛分、除铁，然后经立式粉磨机研磨后二次筛分、除铁，筛上粗料返回立式粉磨机，筛下合格料进入旋转煅烧窑高温煅烧后再次筛分除铁，得到处理后的粉煤灰；
②将经过处理的粉煤灰与其它坯体原料，在含水量低于7％的干粉形态进行均化混料造粒，在混料过程中喷入木质素磺酸钠水溶液，得到混合坯料；
③混合坯料采用皮带输送机送入压机模具，形成坯体，废坯料则落入积料斗中，送回搅拌机中重新搅拌，供压砖机重新压制使用；
(2)釉料制备及施釉：将釉层原料研磨制成釉浆，在坯体上施釉后烘干；
(3)产品烧成：烧成后得产品。
步骤(1)中所述的高温煅烧温度为500-800℃，高温煅烧时间为40-65分钟。
步骤(1)中所述的木质素磺酸钠水溶液的质量浓度为1-2.5％，木质素磺酸钠水溶液的质量为坯体原料总质量的0.5-1.0％。
步骤(3)中所述的烧成周期为50-90分钟，烧成温度为1140-1200℃。
防静电粉的粒度≤120目，纯度≥98％。
铁的氧化物的粒度≤120目。
为改善装饰美化效果，采用喷墨打印技术，更适合瓷砖时装化、个性化、艺术化、小批量、多花色、低碳环保。
坯体的干法制粉具体工艺如下：
(1)将来自不同热电厂、不同批次的粉煤灰初步筛分、除铁，然后经立式粉磨机研磨后二次筛分、除铁，筛上粗料返回立式粉磨机，筛下合格料进入旋转煅烧窑高温煅烧后再次筛分除铁，得到处理后的粉煤灰。
(2)将经过处理的粉煤灰与其它坯体原料，在含水量低于7％的干粉形态进行均化混料造粒，为了减少包装时产生粉尘，在混料过程中喷入木质素磺酸钠水溶液。这套干法制粉工艺比传统喷雾造粒工艺节约水65％、节能25％。
(3)混合坯料采用皮带输送机送入压机模具，模具的边框在电脑控制下交替闭合-开放，使干粉颗粒间的空气充分逸出，形成质地均匀致密、高强度的砖坯，砖坯根据模具的尺寸，生产出不同规格的产品；废坯料则落入积料斗中，送回搅拌机中重新搅拌，供压砖机重新压制使用。这是针对大掺量粉煤灰料粉塑性低、压坯容易开裂的问题开发的开放模框流态化成型工艺。
本发明干法制粉粉煤灰制防静电陶瓷砖，坯体配方引入了大量燃煤电厂排出的废弃物—粉煤灰，其化学组成中铁的几种氧化物含量比较高，是防静电陶瓷坯体所需的主要成分，坯料生产采用干法制粉技术，经干法制粉过程混合后的新型陶瓷原料，含水率达到3-5％，粉磨电耗34.2kW·h/t，与传统湿法研磨生产工艺相比，水能消耗降低80％，热能消耗降低19％，矿产资源消耗降低65-80％。而且所制的陶瓷砖具有良好的防静电功能，表面电阻和体积电阻均为5×104-1×109Ω，符合国家标准要求。利用它变废为宝，减轻环境污染，促进人体健康，保护生活和工作环境。
本发明能大量消耗粉煤灰，并采用干法制粉工艺技术以粉煤灰为主要坯体原料，外加复合导电材料生产防静电陶瓷砖，使粉煤灰在陶瓷领域得到高效利用，并改变粉煤灰被填埋、用于做非陶瓷水泥砖或只用来生产低质陶瓷砖等的命运，制品自身具有防静电作用，实现了废弃物的资源综合利用，节约能源、保护环境。
本发明经过大量研究试验，确定提出了合理的坯体和釉层配料组成，并在釉层配料中添加防静电粉，在坯体料中添加复合导电粉，从而烧制粉煤灰制防静电陶瓷砖，可用于生活环境和实验室工作环境需要防静电的要求。既消除静电对生活环境的不良影响，又能防污、自洁、环保。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明粉煤灰制防静电陶瓷砖，不仅具有陶瓷地砖的优异性能，装饰性强、耐用，经检测表面电阻和体积电阻均为5×104-1×109Ω，符合标准5×104-1×109Ω的要求，可以消除静电达到促进人体健康，保护生活和工作环境的作用，而且节约资源，节能降耗。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述。
所用原料的化学重量百分组成见表1。
表1所用原料的化学重量百分组成
SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O 烧失
钾长石 65.33 19.66 0.02 0.06 0.04 10.80 3.32 0.68
钠长石 72.33 15.38 0.07 0.69 0.13 2.01 8.77 0.38
白云石 29.6 20.5 49
烧滑石 64.3 34.06
氧化铝 99.9
高岭土 52.5 38.23 8.40
石英 99.20 0.09 0.70
白泥 71.42 14.91 0.7 0.06 1.77 3.18 1.22 0.55 6.19
长石 70.01 16.43 0.37 0.52 0.35 2.77 8.1 0.39
粉煤灰 46.85 35.86 2.86 1.56 1.95 0.64 0.52 0.29 0.23
表1中原料的组成不足100％者，余量为常规矿物杂质。
其它原料为工业纯化工原料。
熔块的重量百分组成为：R2O4.1％，CaO4.1％，BaO1.5％，ZnO6.2％，PbO0.50％，AL2O38.5％，B2O32.7％，SiO267.4％，ZrO20.8％，其中R2O为Na2O和K2O之和。
实施例1-9原料组成和工艺参数见表2。
表2实施例1-9原料重量百分组成和工艺参数
制备方法如下：
(1)坯体的干法制粉工艺：
①将来自不同热电厂、不同批次的粉煤灰初步筛分、除铁，然后经立式粉磨机研磨后二次筛分、除铁，筛上粗料返回立式粉磨机，筛下合格料进入旋转煅烧窑高温煅烧后再次筛分除铁，得到处理后的粉煤灰；
②将经过处理的粉煤灰与其它坯体原料，在含水量低于7％的干粉形态进行均化混料造粒，在混料过程中喷入木质素磺酸钠水溶液，得到混合坯料；
③混合坯料采用皮带输送机送入压机模具，形成坯体，废坯料则落入积料斗中，送回搅拌机中重新搅拌，供压砖机重新压制使用；
(2)釉料制备及施釉：将釉层原料研磨制成釉浆，在坯体上施釉后烘干；
(3)产品烧成：烧成后得产品。

Claims (8)

1.一种粉煤灰制防静电陶瓷砖，包括坯体和釉层，其特征在于：
坯体由如下重量百分比的原料制成：
长石 10-15％
白泥 10-20％
粉煤灰 65-80％，
以上原料总质量为100％计，还包括复合导电粉10-25％，复合导电粉的重量百分组成为铁的氧化物70-90％和防静电粉10-30％；
釉层由如下重量百分比的原料制成：
以上原料总质量为100％计，还包括防静电粉13-18％。
2.根据权利要求1所述的粉煤灰制防静电陶瓷砖，其特征在于所述的铁的氧化物的组成如下，以重量百分比计：
三氧化二铁 15-20％
四氧化三铁 75-80％
氧化亚铁 0-5％。
3.根据权利要求1所述的粉煤灰制防静电陶瓷砖，其特征在于所述的防静电粉的组成如下，以重量百分比计：
氧化锌 10-39％
二氧化锡 60-80％
三氧化二锑 1-10％。
4.根据权利要求1所述的粉煤灰制防静电陶瓷砖，其特征在于所述的熔块的组成如下，以重量百分比计：R2O4.1％，CaO4.1％，BaO1.5％，ZnO6.2％，PbO0.50％，AL2O38.5％，B2O32.7％，SiO267.4％，ZrO20.8％，其中R2O为Na2O和K2O之和。
5.一种权利要求1-4任一所述的粉煤灰制防静电陶瓷砖的制备方法，其特征在于步骤如下：
(1)坯体的干法制粉工艺：
①将来自不同热电厂、不同批次的粉煤灰初步筛分、除铁，然后经立式粉磨机研磨后二次筛分、除铁，筛上粗料返回立式粉磨机，筛下合格料进入旋转煅烧窑高温煅烧后再次筛分除铁，得到处理后的粉煤灰；
②将经过处理的粉煤灰与其它坯体原料，在含水量低于7％的干粉形态进行均化混料造粒，在混料过程中喷入木质素磺酸钠水溶液，得到混合坯料；
③混合坯料采用皮带输送机送入压机模具，形成坯体，废坯料则落入积料斗中，送回搅拌机中重新搅拌，供压砖机重新压制使用；
(2)釉料制备及施釉：将釉层原料研磨制成釉浆，在坯体上施釉后烘干；
(3)产品烧成：烧成后得产品。
6.根据权利要求5所述的粉煤灰制防静电陶瓷砖的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述的高温煅烧温度为500-800℃，高温煅烧时间为40-65分钟。
7.根据权利要求5所述的粉煤灰制防静电陶瓷砖的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述的木质素磺酸钠水溶液的质量浓度为1-2.5％，木质素磺酸钠水溶液的质量为坯体原料总质量的0.5-1.0％。
8.根据权利要求5所述的粉煤灰制防静电陶瓷砖的制备方法，其特征在于步骤(3)中所述的烧成周期为50-90分钟，烧成温度为1140-1200℃。
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