CN107417254A - 一种低温烧成仿古琉璃瓦及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低温烧成仿古琉璃瓦及其制备方法，属于建筑材料领域。本发明将低温烧成仿古琉璃瓦坯体原料称重后，加水混料，并陈化得陈化混合料，经压制成坯，脱模，得瓦坯，将瓦坯烘干、预烧得预烧瓦坯，再经熏蒸、降温、干燥得熏蒸瓦坯，再将低温烧成仿古琉璃瓦釉料原料称重后混料，得釉料，并将所得釉料涂布于熏蒸瓦坯表面，随后干燥得施釉瓦坯，经两次升温和保温后，自然冷却至室温，即得低温烧成仿古琉璃瓦。本发明的有益效果是：本发明低温烧成仿古琉璃瓦烧成温度低、烧成时间短，能耗低，产品致密度高，机械性能佳，具有极佳的应用前景，值得推广与使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种低温烧成仿古琉璃瓦及其制备方法，属于建筑材料领域。
背景技术
仿古琉璃瓦是采用优质矿石原料，经过筛选粉碎，高压成型，高温烧制而成，具有平整度好，吸水率低、耐酸、耐碱、永不褪色等显著优点，广泛适用于厂房，住宅、宾馆、别墅等工业和民用建筑。仿古琉璃瓦可选用大青、二青、缸土、碱土、紫砂等软硬质原料及废匣钵粉、瓷粉等原料。另外，也可采用煤矸石、煤研灰等矿物废渣、工业副产品来降低生产成本。仿古琉璃瓦的制备一般是将原料按配方准确称量球磨细碎，细度为万孔筛余不低于15%，过60目筛陈腐后，平铺于洁净地面，一种原料铺一层，然后加入一定量的水分，人工将其混匀，将混合坯料放入搅泥机，搅拌2～3次，陈腐两天后成型、烧制而得，但热稳定性能、防冻性能较差。而生产加工防冻性能优异的仿古琉璃瓦常用的方法主要是：利用两种以上泥土，通过球磨机球磨成混合泥浆（含水率50%以上），然后用喷雾塔造粒（含水率9%以下）入仓陈腐，再用压机压制成型，最后经辊道窑烧制而成。该方法制备的仿古琉璃瓦热稳定性能、防冻性能有所提高，但制备过程中烧成温度高，烧成时间长，导致能耗较高，产品致密度低，机械性能不佳。所以，开发一种烧成温度低、烧成时间短，能耗低，产品致密度高，机械性能佳的仿古琉璃瓦，对相关领域具有积极的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对传统方法制备仿古琉璃瓦烧成温度高，烧成时间长，导致能耗较高，产品致密度低，机械性能不佳的弊端，提供了一种低温烧成仿古琉璃瓦及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
一种低温烧成仿古琉璃瓦，所述低温烧成仿古琉璃瓦的坯体是由以下重量份数的原料组成：40～60份电解铝灰，10～15份炭化稻壳，40～50份高炉矿渣粉，8～10份镁铝水滑石，3～5份补强剂；
所述低温烧成仿古琉璃瓦的釉料是由以下重量份数的原料组成：8～10份色料，80～100份纳米二氧化硅，8～10份有机硅烷，4～6份硼砂，3～5份纳米氧化锌，4～6份碳酸钡，2～4份镁铝水滑石，100～150份乙醇溶液；
所述低温烧成仿古琉璃瓦具体制备步骤如下：
（1）将低温烧成仿古琉璃瓦坯体原料称重后，加水混料，并陈化5～7天，得陈化混合料，再将所得陈化混合料注入模具中，压制成坯，脱模，得瓦坯；
（2）将所得瓦坯烘干至含水率低于1.6wt%，再将烘干后的瓦坯转入烧成窑，预烧15～30min后取出，得预烧瓦坯；
（3）将预烧瓦坯于温度为150～160℃条件下，用异丙醇铝蒸气熏蒸20～30min，待熏蒸结束，对预烧瓦坯进行喷水降温，再经干燥，得熏蒸瓦坯；
（4）将低温烧成仿古琉璃瓦釉料原料称重后混料，得釉料，并将所得釉料涂布于熏蒸瓦坯表面，再经干燥，得施釉瓦坯；
（5）将施釉瓦坯转入明焰辊道窑，一次程序升温至500～600℃，保温20～30min后，二次程序升温至800～900℃，保温20～30min后，自然冷却至室温，即得低温烧成仿古琉璃瓦。
所述的高炉矿渣为铸造生铁矿渣、炼钢生铁矿渣或特种生铁矿渣中的任意一种。
所述的补强剂是由可再分散性乳胶粉和聚乙烯醇溶液按质量比为1:20～1:40混合而成。
所述的色料为氧化铁黄、铬锡红、氧化钴或石绿中的任意一种。
所述的有机硅烷为硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂-KH560或硅烷偶联剂KH-570中的任意一种。
步骤（1）所述的压制条件为：压力为55～60MPa，温度为120～160℃，保温保压时间为20～30min。
步骤（2）所述的预烧条件为：预烧温度280～300℃。
步骤（4）所述的釉料涂布厚度为0.2～0.4mm。
步骤（5）所述的一次程序升温的升温速率为2～4℃/min；所述的二次程序升温的升温速率为8～10℃/min。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明以电解铝灰、炭化稻壳、高炉矿渣、镁铝水滑石等为瓦坯原料，电解铝灰中残留有部分铝、氧化铝和冰晶石，在烧成过程中，铝会与高炉矿渣中铁的氧化物发生铝热反应，放出大量热量，降低烧成所需的能耗，且经混料后，铝和铁氧化物分散于瓦坯中，因此铝热反应存在于瓦坯内部各处，有利于瓦坯在烧成过程中内部均匀受热，减少烧成时间，达到快速烧成的目的，而电解铝灰中的冰晶石熔点较低，熔融后的冰晶石可溶解体系中的氧化铝，提高体系的流动性，有利于在烧成过程中产生的气体排出，提高产品的致密度，从而使产品吸水率降低、机械强度有效提高，另外本发明在烧成过程中，通过两次阶段性升温，控制烧成过程中体系的稳定，避免产品在烧成过程中因内部大量放热而出现开裂；
（2）本发明通过添加炭化稻壳，一方面有利于提高体系的燃烧值，降低体系烧成所需温度，另一方面，稻壳表面角质化的二氧化硅层可在混料过程中起到润滑作用，有利于体系中各成分均匀混合，同时在高温烧成过程中，二氧化硅层发生熔融后填充于产品孔隙中，提高产品致密度；
（3）本发明技术方案通过添加镁铝水滑石，在高温条件下会分解产生针状镁铝尖晶石及氧化镁，剩余氧化镁会继续和体系中的氧化铝反应，生成更多针状晶体，针状晶体的生成，有利于坯体中气体和水分沿晶体排出，提高产品致密度，另外，针状晶体残留在坯体中，起到骨架作用，可有效提高产品机械强度，避免产品在使用过程中出现开裂；
（4）本发明在对瓦坯进行预烧处理后，用异丙醇铝蒸气熏蒸，使异丙醇铝蒸气进入瓦坯孔隙结构中，再配合喷水降温，使异丙醇铝水解生成的氧化铝沉积于瓦坯残留孔隙中，降低瓦坯孔隙率，有利于产品致密度的进一步提高，从而进一步提升产品机械性能。
具体实施方式
将稻壳置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，再将干燥后的稻壳转入粉碎机中，粉碎后过100～120目筛，得稻壳粉，并将所得稻壳粉转入炭化炉，以30～50mL/min速率向炉内通入氮气，在氮气保护状态下，于温度为600～700℃条件下保温炭化2～4h，随炉冷却至室温，出料，即得炭化稻壳；将高炉矿渣置于粉碎机中，粉碎后过100～200目筛，得高炉矿渣粉；按重量份数计，在混料机中依次加入40～60份电解铝灰，10～15份碳化稻壳，40～50份高炉矿渣粉，8～10份镁铝水滑石，3～5份补强剂，40～50份水，于温度为45～55℃，转速为400～600r/min条件下，恒温搅拌混合2～4h，再将混料机中物料转入陈化釜，于室温条件下，静置陈化5～7天，得陈化混合料，再将所得陈化混合料注入模具中，于压力为55～60MPa，温度为120～160℃条件下，保温保压20～30min后，脱模，得瓦坯；再将所得瓦坯转入烘干窑，于温度为110～120℃条件下，干燥至含水率低于1.6wt%，再将烘干后的瓦坯移入烧成窑，于温度为280～300℃条件下，预烧10～30min后取出，得预烧瓦坯；再将所得预烧瓦坯置于隧道窑中，于温度为150～160℃条件下，用异丙醇铝蒸气熏蒸20～30min，再将熏蒸后的预烧瓦坯趁热移出，并用去离子水喷洒降至室温，再将降温后的预烧瓦坯移入干燥箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，得熏蒸瓦坯；再按重量份数计，依次取8～10份色料，80～100份纳米二氧化硅，8～10份有机硅烷，4～6份硼砂，3～5份纳米氧化锌，4～6份碳酸钡，2～4份镁铝水滑石，100～150份质量分数为30～40%乙醇溶液，搅拌混合30～45min，得釉料，并将所得釉料涂布于熏蒸瓦坯表面，控制涂布厚度为0.2～0.4mm，再将涂布后的瓦坯转入烘干窑，于温度为110～120℃条件下，干燥3～5h，得施釉瓦坯，再将施釉瓦坯转入明焰辊道窑，以2～4℃/min速率程序升温至500～600℃，保温20～30min后，继续以8～10℃/min速率程序升温至800～900℃，保温20～30min后，自然冷却至室温，即得低温烧成仿古琉璃瓦。所述的高炉矿渣为铸造生铁矿渣、炼钢生铁矿渣或特种生铁矿渣中的任意一种。所述的补强剂是由可再分散性乳胶粉和聚乙烯醇溶液按质量比为1:20～1:40混合而成。所述的色料为氧化铁黄、铬锡红、氧化钴或石绿中的任意一种。所述的有机硅烷为硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂KH-560或硅烷偶联剂KH-570中的任意一种。
实例1
将稻壳置于烘箱中，于温度为105℃条件下干燥至恒重，再将干燥后的稻壳转入粉碎机中，粉碎后过100目筛，得稻壳粉，并将所得稻壳粉转入炭化炉，以30mL/min速率向炉内通入氮气，在氮气保护状态下，于温度为600℃条件下保温炭化2h，随炉冷却至室温，出料，即得炭化稻壳；将高炉矿渣置于粉碎机中，粉碎后过100目筛，得高炉矿渣粉；按重量份数计，在混料机中依次加入40份电解铝灰，10份碳化稻壳，40份高炉矿渣粉，8份镁铝水滑石，3份补强剂，40份水，于温度为45℃，转速为400r/min条件下，恒温搅拌混合2h，再将混料机中物料转入陈化釜，于室温条件下，静置陈化5天，得陈化混合料，再将所得陈化混合料注入模具中，于压力为55MPa，温度为120℃条件下，保温保压20min后，脱模，得瓦坯；再将所得瓦坯转入烘干窑，于温度为110℃条件下，干燥至含水率为1.5wt%，再将烘干后的瓦坯移入烧成窑，于温度为280℃条件下，预烧10min后取出，得预烧瓦坯；再将所得预烧瓦坯置于隧道窑中，于温度为150℃条件下，用异丙醇铝蒸气熏蒸20min，再将熏蒸后的预烧瓦坯趁热移出，并用去离子水喷洒降至室温，再将降温后的预烧瓦坯移入干燥箱中，于温度为105℃条件下干燥至恒重，得熏蒸瓦坯；再按重量份数计，依次取8份色料，80份纳米二氧化硅，8份有机硅烷，4份硼砂，3份纳米氧化锌，4份碳酸钡，2份镁铝水滑石，100份质量分数为30%乙醇溶液，搅拌混合30min，得釉料，并将所得釉料涂布于熏蒸瓦坯表面，控制涂布厚度为0.2mm，再将涂布后的瓦坯转入烘干窑，于温度为110℃条件下，干燥3h，得施釉瓦坯，再将施釉瓦坯转入明焰辊道窑，以2℃/min速率程序升温至500℃，保温20min后，继续以8℃/min速率程序升温至800℃，保温20min后，自然冷却至室温，即得低温烧成仿古琉璃瓦。所述的高炉矿渣为铸造生铁矿渣。所述的补强剂是由可再分散性乳胶粉和聚乙烯醇溶液按质量比为1:20混合而成。所述的色料为氧化铁黄。所述的有机硅烷为硅烷偶联剂KH-550。
实例2
将稻壳置于烘箱中，于温度为108℃条件下干燥至恒重，再将干燥后的稻壳转入粉碎机中，粉碎后过110目筛，得稻壳粉，并将所得稻壳粉转入炭化炉，以40mL/min速率向炉内通入氮气，在氮气保护状态下，于温度为650℃条件下保温炭化3h，随炉冷却至室温，出料，即得炭化稻壳；将高炉矿渣置于粉碎机中，粉碎后过150目筛，得高炉矿渣粉；按重量份数计，在混料机中依次加入50份电解铝灰，13份碳化稻壳，45份高炉矿渣粉，9份镁铝水滑石，4份补强剂，45份水，于温度为50℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌混合3h，再将混料机中物料转入陈化釜，于室温条件下，静置陈化6天，得陈化混合料，再将所得陈化混合料注入模具中，于压力为58MPa，温度为140℃条件下，保温保压25min后，脱模，得瓦坯；再将所得瓦坯转入烘干窑，于温度为115℃条件下，干燥至含水率为1.4wt%，再将烘干后的瓦坯移入烧成窑，于温度为290℃条件下，预烧20min后取出，得预烧瓦坯；再将所得预烧瓦坯置于隧道窑中，于温度为155℃条件下，用异丙醇铝蒸气熏蒸25min，再将熏蒸后的预烧瓦坯趁热移出，并用去离子水喷洒降至室温，再将降温后的预烧瓦坯移入干燥箱中，于温度为108℃条件下干燥至恒重，得熏蒸瓦坯；再按重量份数计，依次取9份色料，90份纳米二氧化硅，9份有机硅烷，5份硼砂，4份纳米氧化锌，5份碳酸钡，3份镁铝水滑石，130份质量分数为35%乙醇溶液，搅拌混合38min，得釉料，并将所得釉料涂布于熏蒸瓦坯表面，控制涂布厚度为0.3mm，再将涂布后的瓦坯转入烘干窑，于温度为115℃条件下，干燥4h，得施釉瓦坯，再将施釉瓦坯转入明焰辊道窑，以3℃/min速率程序升温至550℃，保温25min后，继续以9℃/min速率程序升温至850℃，保温25min后，自然冷却至室温，即得低温烧成仿古琉璃瓦。所述的高炉矿渣为炼钢生铁矿渣。所述的补强剂是由可再分散性乳胶粉和聚乙烯醇溶液按质量比为1:30混合而成。所述的色料为铬锡红。所述的有机硅烷为硅烷偶联剂KH-560。
实例3
将稻壳置于烘箱中，于温度为110℃条件下干燥至恒重，再将干燥后的稻壳转入粉碎机中，粉碎后过120目筛，得稻壳粉，并将所得稻壳粉转入炭化炉，以50mL/min速率向炉内通入氮气，在氮气保护状态下，于温度为700℃条件下保温炭化4h，随炉冷却至室温，出料，即得炭化稻壳；将高炉矿渣置于粉碎机中，粉碎后过200目筛，得高炉矿渣粉；按重量份数计，在混料机中依次加入60份电解铝灰，15份碳化稻壳，50份高炉矿渣粉，10份镁铝水滑石，5份补强剂，50份水，于温度为55℃，转速为600r/min条件下，恒温搅拌混合4h，再将混料机中物料转入陈化釜，于室温条件下，静置陈化7天，得陈化混合料，再将所得陈化混合料注入模具中，于压力为60MPa，温度为160℃条件下，保温保压30min后，脱模，得瓦坯；再将所得瓦坯转入烘干窑，于温度为120℃条件下，干燥至含水率为1.3wt%，再将烘干后的瓦坯移入烧成窑，于温度为300℃条件下，预烧30min后取出，得预烧瓦坯；再将所得预烧瓦坯置于隧道窑中，于温度为160℃条件下，用异丙醇铝蒸气熏蒸30min，再将熏蒸后的预烧瓦坯趁热移出，并用去离子水喷洒降至室温，再将降温后的预烧瓦坯移入干燥箱中，于温度为110℃条件下干燥至恒重，得熏蒸瓦坯；再按重量份数计，依次取10份色料，100份纳米二氧化硅，10份有机硅烷，6份硼砂，5份纳米氧化锌，6份碳酸钡，4份镁铝水滑石，150份质量分数为40%乙醇溶液，搅拌混合45min，得釉料，并将所得釉料涂布于熏蒸瓦坯表面，控制涂布厚度为0.4mm，再将涂布后的瓦坯转入烘干窑，于温度为120℃条件下，干燥5h，得施釉瓦坯，再将施釉瓦坯转入明焰辊道窑，以4℃/min速率程序升温至600℃，保温30min后，继续以10℃/min速率程序升温至900℃，保温30min后，自然冷却至室温，即得低温烧成仿古琉璃瓦。所述的高炉矿渣为特种生铁矿渣。所述的补强剂是由可再分散性乳胶粉和聚乙烯醇溶液按质量比为1:40混合而成。所述的色料为氧化钴。所述的有机硅烷为硅烷偶联剂KH-570。
对照例：江苏某公司生产的仿古琉璃瓦。
将上述实施例所得低温烧成仿古琉璃瓦与对照例的仿古琉璃瓦进行检测，具体检测如下：
1、抗弯强度：采用弯曲强度试验机进行测定；
2、热稳定性和抗冻性：采用《建筑琉璃制品》JC/T765-2006标准进行检测。
结果如表一所示。
表一：©©©©©©©©
由上表可知，本发明低温烧成仿古琉璃瓦烧成温度低、烧成时间短，能耗低，产品致密度高，机械性能佳，具有极佳的应用前景，值得推广与使用。
Claims (9)
1.一种低温烧成仿古琉璃瓦，其特征在于：
所述低温烧成仿古琉璃瓦的坯体是由以下重量份数的原料组成：40～60份电解铝灰，10～15份炭化稻壳，40～50份高炉矿渣粉，8～10份镁铝水滑石，3～5份补强剂；
所述低温烧成仿古琉璃瓦的釉料是由以下重量份数的原料组成：8～10份色料，80～100份纳米二氧化硅，8～10份有机硅烷，4～6份硼砂，3～5份纳米氧化锌，4～6份碳酸钡，2～4份镁铝水滑石，100～150份乙醇溶液；
所述低温烧成仿古琉璃瓦具体制备步骤如下：
（1）将低温烧成仿古琉璃瓦坯体原料称重后，加水混料，并陈化5～7天，得陈化混合料，再将所得陈化混合料注入模具中，压制成坯，脱模，得瓦坯；
（2）将所得瓦坯烘干至含水率低于1.6wt%，再将烘干后的瓦坯转入烧成窑，预烧15～30min后取出，得预烧瓦坯；
（3）将预烧瓦坯于温度为150～160℃条件下，用异丙醇铝蒸气熏蒸20～30min，待熏蒸结束，对预烧瓦坯进行喷水降温，再经干燥，得熏蒸瓦坯；
（4）将低温烧成仿古琉璃瓦釉料原料称重后混料，得釉料，并将所得釉料涂布于熏蒸瓦坯表面，再经干燥，得施釉瓦坯；
（5）将施釉瓦坯转入明焰辊道窑，一次程序升温至500～600℃，保温20～30min后，二次程序升温至800～900℃，保温20～30min后，自然冷却至室温，即得低温烧成仿古琉璃瓦。
2.根据权利要求1所述的一种低温烧成仿古琉璃瓦，其特征在于：所述的高炉矿渣为铸造生铁矿渣、炼钢生铁矿渣或特种生铁矿渣中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种低温烧成仿古琉璃瓦，其特征在于：所述的补强剂是由可再分散性乳胶粉和聚乙烯醇溶液按质量比为1:20～1:40混合而成。
4.根据权利要求1所述的一种低温烧成仿古琉璃瓦，其特征在于：所述的色料为氧化铁黄、铬锡红、氧化钴或石绿中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种低温烧成仿古琉璃瓦，其特征在于：所述的有机硅烷为硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂KH-560或硅烷偶联剂KH-570中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的一种低温烧成仿古琉璃瓦，其特征在于：步骤（1）所述的压制条件为：压力为55～60MPa，温度为120～160℃，保温保压时间为20～30min。
7.根据权利要求1所述的一种低温烧成仿古琉璃瓦，其特征在于：步骤（2）所述的预烧条件为：预烧温度280～300℃。
8.根据权利要求1所述的一种低温烧成仿古琉璃瓦，其特征在于：步骤（4）所述的釉料涂布厚度为0.2～0.4mm。
9.根据权利要求1所述的一种低温烧成仿古琉璃瓦，其特征在于：步骤（5）所述的一次程序升温的升温速率为2～4℃/min；所述的二次程序升温的升温速率为8～10℃/min。
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