CN1059410C - 煤矸石墙地砖的快烧方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种煤矸石墙地砖的快烧工艺，经配料、粉碎、成型后，再施釉、烧成，其特征在于坯料中的煤矸石需先经除碳处理。通过对煤矸石的特殊处理，使其能够作为墙地砖的坯料应用，并且能够适应快速烧成的要求，以除炭后的煤矸石为主要原料的墙地砖的坯料，各项工艺性能符合生产要求，产品质量均达到或超过GB11947-89标准要求，煤矸石的利用，降低了坯料成本，开发了快烧墙地砖的原料资源，又治理了环境。

Description

煤矸石墙地砖的快烧方法
随着经济发展和人民生活水平的提高，今后我国陶瓷墙地砖工业还将继续维持稳步发展的势头，作为陶瓷墙地砖生产大国，目前，我国每年消耗陶瓷原料约达1500万吨。为了降低生产成本和合理利用原料资源，开发利用新的原料资源，特别是工业废渣、尾矿作为陶瓷墙地砖坯料的原料资源，早已成为陶瓷墙地砖行业研究的重要方向。
煤矸石是采煤过程中开采出来的夹在煤层中的碳质泥岩，碳质砂岩，但实际开采过程中会混入煤层顶底板岩石，因此在应用上常将这种混合的岩石通称煤矸石。煤矸石生产烧结建筑砖已有先例，用煤矸石作为原料，以传统慢烧工艺或二次快烧工艺制造墙地砖，数年前就有报道。但是，用煤矸石作现代化一次快烧墙地砖坯料的主要原料，还未见有成功的报道。煤矸石直接用作坯料制成墙地砖，在快烧过程中，易造成坯釉鼓泡、起泡或釉面出现针孔，无法制得合格产品或产品合格率太低，生产大规格砖，困难更大。
本发明的目的在于提供一种可行的煤矸石墙地砖的快烧方法，通过对煤矸石的特殊处理，使其能够作为墙地砖的坯料应用，并且能够适应快速烧成的要求，尤其大规格砖快烧的生产要求。
本发明的目的可以由以下方案来实现：
所述的煤矸石墙地砖的快烧方法，经配料、粉碎、成型后，再施釉、烧成，其技术要点是将坯料中的煤矸石先经除碳处理后，再配料。
煤矸石中的固定炭是造成快烧坯釉起泡的祸源，因此要经过除碳处理。
煤矸石的除碳方法采用煅烧法和浮选法。
在煅烧法中，需先将煤矸石粉碎，制成坯块再煅烧。粉碎时粗碎就可以，只要能成型就可以，一般粉碎至30～60目，加水混料，制成蜂窝状坯块，煅烧较彻底，煅烧情况较好。
煅烧在窑炉中进行，经多次试验，在经砖窑中煅烧的情况较好。为了达到较好的处理效果，煅烧温度为900～1000℃。
经过多次试验、测定，除碳控制在烧后煤矸石的烧失量不大于1％合适。为此，烧后煤矸石用于配料，经快烧试验，坯釉均正常，产品质量合格，产品合格率在95％以上。
浮选法是以不同矿物被水润湿的性质不同为基础的精选方法，亲水矿物在水中沉淀，疏水矿物被浮起吸附于浮选前所形成的泡沫层中，从而将两种或几种矿物分离，达到富集或除去某种矿物的目的。将煤矸石粉碎、磨细，采用浮选法除碳，经试验证实，可以达到快烧坯用原料的要求。
试验证实，只要将煤矸石进行除碳预处理后，就可以作为墙地砖的坯料应用，适应快速烧成的要求，其它工艺不需作大的改进，配料、粉碎、成型、施釉、烧成等沿用墙地砖的传统生产工艺就可以。
以除炭后的煤矸石为主要原料的墙地砖坯料，各项工艺性能符合生产要求，尤其能够适应大规格墙地砖的快烧生产要求。产品质量均达到或超过GB11947-89标准指标，坯料成本大幅度降低，煤矸石用量30～45％，开发了快烧墙地砖的原料资源，又利用了工业废渣，治理了环境。
下面结合实验情况对本发明作进一步的说明。
实验用坯釉原料产地和化学组成见表1、表2。
坯料配方组成见表3。
釉料配方组成见表4。
表1、坯用原料产地及化学组成(％wt)
   I.L   SiO2   Al2O3   Fe2O3   TiO2   CaO    MgO    K2O    Na2O
  淄博紫砂粘土    8.15   57.58   24.88    5.9l   1.25   0.44    0.30    1.00    0.06
  月庄粘土    8.62   55.87   26.22    4.68   0.92   0.83    0.85    1.85    0.10
  蒙阴粘土    5.52   67.59   20.22    2.70   0.22    0.80    2.80    0.15
  章丘琅沟粘土   14.16   53.62   27.63    2.64   0.75    0.20    0.86    0.15
  新泰长石    0.82   66.53   18.55    0.18   0.02   0.17    0.05   10.85    2.56
  周村瓷石    0.36   87.12    7.63    1.14   0.52   0.05    0.45    0.28    2.85
  青州河砂    2.62   72.10   13.32    1.38   0.18   3.76    0.85    3.00    2.80
  莱芜矿砂    1.12   68.64   17.40    2.38   0.33   2.03    1.02    2.80    4.00
  3#煤矸石   65.69   21.36    4.96   0.85   2.99    1.87    1.70    0.57
  9#煤矸石   63.67   23.23    6.42   1.68   0.88    1.17    2.25    0.70
表2、釉用原料产地及化学组成(％wt)
  I.L   SiO2    Al2O3    Fe2O3    TiO2    CaO    MgO    K2O    Na2O
新泰精长石 0.32 66.27 18.63 0.04 0.32 0.03 11.51 2.95
   新泰石英   0.13   99.38   0.10    0.05
   淄博石灰石   43.07   1.05   0.30    54.72    0.39    0.03
   苏州土   14.27   47.41   36.25    0.48    0.30    0.11    0.12    0.45    0.05
   淄博熔块
淄州氧化锌    ZnO98.3
广东锆英粉 0.32 34.66    ZrO265.02
   备  注   熔块为淄博色釉料厂产ZF-11块成份略
表3、坯料配方组成(％wt)
      原料  紫砂岩  月庄粘土  蒙阴粘土  青州河砂  莱芜矿砂  新泰长石  周村瓷石  3#煤矸石  9#煤矸石
   用    量范    围  0-35   20-55   0-60   0-20   0-20   0-15   0-20   30-45   30-45
配方实例   1    55    45
  2    55     5    40
  3    55    10    35
  4    55    15    30
  5    55    20    30
  6    55    10    10    30
  7    30    20    10    10    30
  8    30    25    15    30
  9    55    10    35
 10    60    40
表4、釉料配方组成：
Figure C9710561600061
工业试验：
1、试验工艺技术条件
(1)坯体制备
①坯料配方采用表3中4号配方
②煤矸石预处理
将煤矸石均化处理，再将粗碎煤矸石粉碎，过10目筛，加水16--17％，用蜂窝煤机成型，在砖厂轮窑中煅烧。
③制浆
按坯料配方加水70％，三聚磷酸纳总计0.45％(其中在出磨前加0.05％)
研磨时间6小时，细度(万孔筛余)7-8％，流动度600～700厘泊，陈化时间30小时以上。
④制粉
喷雾干燥塔：3200型
热风炉温度：1100～1200℃
热风入口温度：500℃
粉料水份：6～7％
粉料粒度：100目筛上粉料＞80％
料粉陈腐时间：48小时
⑤采用1503压机成型
模具318.5×318.5mm
成型压力：总压力824吨，压强26MPa
粉料成型水份：6.5％
湿坯强度：＞0.6MPa
立干温度：110℃，干燥时间：40分干坯水份：＜0.5％干坯强度：＞2.7MPa干燥器出口温度：70℃(2)釉料制备①釉料加工底釉：细度0.08％    水份43％      比重1.53面釉：细度0.05％    水份38.6％    比重1.72印花釉：细度0.02％②施釉底釉：离心喷雾，50g/片面釉：离心喷雾，65g/片印花釉：2g/片③釉坯存贮：10小时(3)烧成条件窑炉：本公司辊道窑，长80m，有效宽1.8m燃料：轻柴油烧成周期：48min烧成带辊上温度：1140℃烧成带辊下温度：1150℃2、试验产品质量分析与性能检测(1)压砖、干燥合格率98.6％(2)釉坯合格率99.1％(3)烧成合格率95.7％优等品率：72％一级品率：12％合格品率：11.7％达到传统紫砂粘土坯料同等水平。(4)产品外观质量和其它性能符合GB11947-89标准要求，检测结果见表5。
表5：检测结果表：
质量指标名称 计量单位 指标要求          检验结果
   单  值   平均值
吸水率弯曲强度     ％MPa    ＜1024.5     6.434.9
热稳定性     次    合格 14℃～144℃循环三次，试样无裂纹     合格
冻融 次 合格 -15℃～室温水中二十次循环试样无裂纹掉釉现象 合格
3、成本估算
因生产工艺和釉料配方没有变动，半工业试验产品质量与现生产产品质量相近，因此，试验中只考核其坯体原料成本，核算情况见表6。表中原料单位为进厂后干原料单价。由此可见，试验原料成本大为降低，350万m2产量，坯料成本节约约200万元。
表6：试验坯料与生产坯料成本
                生  产  坯             试   验   坯
 含量(％) 年用量(吨)   单 价元/吨 每年金额(万元)  含量(％) 年用量(吨)  单 价元/吨 每年金额(万元)
紫砂粘土   50 35280   14     49.39
月庄粘土   15 10584   7      7.41   55  38808     7 27.16
新泰长石   15 10584   120    127.01
周村瓷石   20 14512   98    138.30
青州河砂   15  10584    20 21.17
烧煤矸石   80  21168    35 63.50
合  计   100 70560   45.65    322.01  100  70560  17.35 118.3

Claims (6)

1、一种煤矸石墙地砖的快烧方法，经配料、粉碎、成型后，再施釉、烧成，其特征在于坯料中的煤矸石需先经煅烧法或浮选法除碳处理。
2、根据权利要求1所述的快烧方法，其特征在于先将煤矸石粉碎，制成坯块再煅烧。
3、根据权利要求2所述的快烧方法，其特征在于坯块为蜂窝状坯块。
4、根据权利要求1、2或3所述的快烧方法，其特征在于煅烧在红砖窑中进行。
5、根据权利要求1所述的快烧方法，其特征在于煅烧法的煅烧温度为900～1000℃。
6、根据权利要求1所述的快烧方法，其特征在于煅烧法烧后煤矸石的烧失量不大于1％。
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