CN107793132B - 基于陶瓷抛光渣的陶瓷砖及其制备方法 - Google Patents

基于陶瓷抛光渣的陶瓷砖及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于陶瓷抛光渣的陶瓷砖及制备方法，所述陶瓷砖的配料：陶瓷抛光渣50～70％；粘土质原料20～40％；铝土矿10～20％；本发明采用铝土矿作为发泡抑制剂，充分利用铝土矿中的有效化学组分Al2O3来提高陶瓷烧结过程中的玻璃液相粘度，使气体难以克服液相阻力排出，避免大气孔的形成；同时阻碍陶瓷砖烧制过程中氧进一步扩散，从而达到抑制陶瓷抛光渣高温发泡的目的，大大提高了抛光渣的掺量和利用率，有效减轻其对环境造成的危害。本发明陶瓷砖制备工艺简单，抑制发泡效果显著，所得制品表面平整，力学性能满足建筑用砖的技术要求，具有明显的经济和社会效益。

Description

基于陶瓷抛光渣的陶瓷砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种陶瓷抛光渣资源化利用领域，特别涉及一种基于陶瓷抛光渣的陶瓷砖及其制备方法。
背景技术
陶瓷抛光渣来源于抛光砖生产及经过刮平定厚、研磨抛光及磨边倒角等一系列工序后，再通过絮凝、沉淀及压滤产生的固体废渣，主要包括抛光砖制品被磨掉的细屑和磨头被磨掉的细屑，其中磨头是由氯氧镁水泥为粘结剂、碳化硅为磨料组成。目前国内陶瓷抛光渣年产量高达1000万吨，大部分被露天堆放或填埋，不仅占用大量土地，还严重污染土壤、水体及空气，严重制约陶瓷企业的可持续发展。
近年来，陶瓷抛光渣被用于生产陶瓷砖，陶瓷抛光渣包含的化学组分如下：SiO260～75％；Al2O3 15～23％；CaO 1～4％；MgO 2～5％；Fe2O3 0.5～2％；Na2O 1～5％；K2O 1～4％；SiC 0.5～2％。但由于陶瓷抛光渣中含有一定量的发泡成分，其中最主要的是碳化硅，在高温烧结过程中会被氧化产生一氧化碳或二氧化碳气体，气体排出过程中会逐渐形成气孔，导致陶瓷制品变形、致密性及性能降低，因此在很多陶瓷抛光渣的资源化应用过程中其掺量往往受限。
CN102826827A公开了一种以陶瓷抛光渣为主料的烧结瓷渣砖及其制备方法，该专利是其利用炉渣的余热来控制瓷渣砖的烧成温度低于二氧化硅发泡温度，但这种温度控制难以把握，使得最终烧成温度区间范围较大，难以避免二氧化硅发泡；同时配料中的铁化合物含量没有界定，会影响烧结坯体颜色，使得陶瓷制品易出现斑点。虽然所述的粘土均匀料(陶瓷工业废瓷泥、山泥、河道淤泥、矿山剥离土和页岩)化学成分中含有一定量的Al2O3，由于含量较低约20％，抑制效果不明显。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用铝土矿(Al2O3＞80％，Fe2O3＜2％)作为发泡抑制剂，充分利用铝土矿中的有效化学组分Al2O3来提高陶瓷烧结过程中的玻璃液相粘度，使气体难以克服液相阻力排出，避免大气孔的形成；同时阻碍陶瓷砖烧制过程中氧进一步扩散，从而达到抑制陶瓷抛光渣高温发泡目的，并通过控制配料中铁化合物的含量，减少陶瓷斑点的产生。使得该陶瓷制品无变形、气孔小及无斑点并基于陶瓷抛光渣的陶瓷砖。本发明的另一个目的在于提高陶瓷抛光渣的掺量和利用率。本发明的再一个目的在于提供可抑制陶瓷抛光渣在高温烧结过程中的发泡问题，制备出高掺量的抛光渣陶瓷砖的制备方法。
本发明的技术解决方案：该基于陶瓷抛光渣的陶瓷砖，其特殊之处在于，所述陶瓷砖由如下重量百分比的配料组成：
陶瓷抛光渣 50～70％；
粘土质原料 20～40％；
铝土矿 10～20％。
作为优选：所述粘土质原料为高岭土、粘土质页岩及膨润土中的一种或两种，经过除杂以及破碎筛分处理，其粒径1～1.5mm。
作为优选：所述铝土矿为开采出的矿石，选择一级矿石，其中Al2O3含量高于80％，Fe2O3含量低于2％。
本发明的另一技术解决方案：该基于陶瓷抛光渣的陶瓷砖的制备方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
⑴原料预处理：将陶瓷抛光渣、粘土质原料分别进行干燥、破碎，将铝土矿烘干后，将陶瓷抛光渣、粘土质原料和铝土矿一起进行球磨；
⑵原料粉磨：按照所述配比进行计量配料，将陶瓷抛光渣、粘土质原料和铝土矿送入湿法球磨机中，并加入水进行球磨，其中三个配料混合成的泥浆的含水率为35～42％；
⑶陈化：球磨后的物料送入储浆池中进行陈化，陈化时间为24～72h；
⑷喷雾造粒：经过陈化后的物料送入到喷雾造粒机中进行干燥造粒，造粒粉料含水率4～8％；
⑸压制成型：将喷雾干燥得到的粉料经过再次陈化，陈化12～24h后送入压力机进行压制成型，得到实心砖坯；
⑹将步骤⑸制得的砖坯进窑烧成，烧成带温度为1150～1200℃，经过预热带、烧成带、冷却带制得陶瓷砖成品。
作为优选：所述工序⑴中的陶瓷抛光渣、粘土质原料分别进行干燥、破碎后，再进行除铁处理。
作为优选：所述除铁处理工序进一步包括：将破碎后的物料通过强磁场吸附除铁。
作为优选：所述工序⑴中的粘土质原料为高岭土、粘土质页岩及膨润土中的一种或两种，经过除杂以及破碎筛分处理，其粒径1～1.5mm。
作为优选：所述工序⑴中的铝土矿的预处理过程：将铝土矿烘干后进行球磨，球磨至80μm筛余小于10％，再使用除铁器进行除铁至其Fe2O3含量低于2％。
作为优选：所述工序⑷进一步包括：喷雾干燥造粒工序为物料经过高压雾化、热气干燥后形成粒状的空心球。
作为优选：所述工序⑵中球磨出料的细度为63μm筛余不大于2％。
本发明的有益效果：
⑴本发明采用铝土矿作为发泡抑制剂，铝土矿中Al2O3含量大于80％，充分利用铝土矿中的有效化学组分Al2O3来提高陶瓷烧结过程中的玻璃液相粘度，气体难以克服液相阻力排出，避免大气孔的形成；阻碍陶瓷砖烧制过程中氧进一步扩散，从而达到抑制陶瓷抛光渣高温发泡的目的。
⑵本发明陶瓷抛光渣掺量可高达50～70％，大大提高了抛光渣的掺量和利用率，有效减轻其对环境造成的危害，具有很高的社会和经济效益，符合绿色生产要求。
⑶本发明陶瓷砖制备工艺简单，抑制发泡效果显著，生产成本低，所得制品表面平整，无变形，力学性能满足建筑用砖的技术要求，具有明显的经济和社会效益。
附图说明
图1为本发明制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
本发明下面将结合实施例作进一步详述：
实施例1：
按质量百分比取陶瓷抛光渣60％、高岭土30％、铝土矿10％。
上述铝土矿要进行预处理，铝土矿烘干后进行球磨，球磨至80μm筛余为3.5％，再使用除铁器进行除铁，除铁后铝土矿尾矿中Fe2O3为1.1％。
陶瓷砖的具体制备工艺流程如下：
⑴原料预处理：将陶瓷抛光渣、高岭土分别进行干燥、除杂以及破碎筛分处理，其粒径1～1.5mm，同时也进行除铁处理；
⑵原料粉磨：按照所述配比进行计量，将上述所得配料陶瓷抛光渣、高岭土和铝土矿送入湿法球磨机中，并加入水进行球磨，其中混合后泥浆的含水率为38％，出料细度为63μm筛余1.2％；
⑶陈化：球磨后的物料送入储浆池中进行陈化，陈化时间为48h；
⑷喷雾造粒：经过陈化后的物料送入到喷雾造粒机中进行干燥造粒，造粒粉料含水率6％；
⑸压制成型：将喷雾干燥得到的粉料经过陈化18h后送入压力机进行压制成型，得到实心砖坯；
⑹将步骤⑸制得的砖坯进窑烧成，经过预热带、烧成带、冷却带制得陶瓷砖成品，其烧成带温度为1150℃。
所制备的陶瓷砖表面较平整、四角无变形，抗压强度为27MPa。
实施例2：
按质量百分比取陶瓷抛光渣55％、页岩25％、铝土矿20％。
将铝土矿烘干后进行球磨，球磨至80μm筛余为2.5％，再使用除铁器进行除铁，除铁后Fe2O3为1.3％。
陶瓷砖的具体制备工艺流程如下：
⑴原料预处理：将陶瓷抛光渣、膨润土进行干燥、破碎，并进行除铁处理；
⑵原料粉磨：按照所述配比进行计量配料送入湿法球磨机中，并加入水进行球磨，其中泥浆的含水率为37％，出料细度为63μm筛余1.2％；
⑶陈化：球磨后的物料送入储浆池中进行陈化，陈化时间为48h；
⑷喷雾造粒：经过陈化后的物料送入到喷雾造粒机中进行干燥造粒，造粒粉料含水率6％；
⑸压制成型：将喷雾干燥得到的粉料经过陈化18h后送入压力机进行压制成型，得到实心砖坯；
⑹将步骤⑸制得的砖坯进窑烧成，经过预热带、烧成带、冷却带制得陶瓷砖成品，其烧成带温度为1170℃。
所制备的陶瓷砖表明平整、四角无变形，抗压强度为29MPa。
实施例3：
按质量百分比取陶瓷抛光渣65％、膨润土20％、铝土矿15％。
将铝土矿烘干后进行球磨，球磨至80μm筛余为5.5％，再使用除铁器进行除铁，除铁后Fe2O3为0.8％。
陶瓷砖的具体制备工艺流程如下：
⑴原料预处理：将陶瓷抛光渣、膨润土进行干燥、破碎，并进行除铁处理；
⑵原料粉磨：按照所述配比进行计量配料送入湿法球磨机中，并加入水进行球磨，其中泥浆的含水率为39％，出料细度为63μm筛余0.8％；
⑶陈化：球磨后的物料送入储浆池中进行陈化，陈化时间为48h；
⑷喷雾造粒：经过陈化后的物料送入到喷雾造粒机中进行干燥造粒，造粒粉料含水率6％；
⑸压制成型：将喷雾干燥得到的粉料经过陈化18h后送入压力机进行压制成型，得到实心砖坯；
⑹将步骤⑸制得的砖坯进窑烧成，经过预热带、烧成带、冷却带制得陶瓷砖成品，其烧成带温度为1190℃。
所制备的陶瓷砖表明平整、四角无变形，抗压强度为24MPa。
实施例4：
按质量百分比取陶瓷抛光渣55％、高岭土10％，膨润土15％、铝土矿20％。
将铝土矿烘干后进行球磨，球磨至80μm筛余为4.2％，再使用除铁器进行除铁，除铁后Fe2O3为0.5％。
陶瓷砖的具体制备工艺流程如下：
⑴原料预处理：将陶瓷抛光渣、高岭土、膨润土进行干燥、破碎，并进行除铁处理；
⑵原料粉磨：按照所述配比进行计量配料送入湿法球磨机中，并加入水进行球磨，其中泥浆的含水率为35％，出料细度为63μm筛余1.5％；
⑶陈化：球磨后的物料送入储浆池中进行陈化，陈化时间为48h；
⑷喷雾造粒：经过陈化后的物料送入到喷雾造粒机中进行干燥造粒，造粒粉料含水率6％；
⑸压制成型：将喷雾干燥得到的粉料经过陈化18h后送入压力机进行压制成型，得到实心砖坯；
⑹将步骤⑸制得的砖坯进窑烧成，经过预热带、烧成带、冷却带制得陶瓷砖成品，其烧成带温度为1150℃。
所制备的陶瓷砖表明平整、四角无变形，抗压强度为26MPa。
实施例5：
按质量百分比取陶瓷抛光渣70％、粘土质页岩10％，膨润土10％、铝土矿10％。
将铝土矿烘干后进行球磨，球磨至80μm筛余为4.5％，再使用除铁器进行除铁，除铁后Fe2O3为0.7％。
陶瓷砖的具体制备工艺流程如下：
⑴原料预处理：将陶瓷抛光渣、粘土质页岩、膨润土进行干燥、破碎，并进行除铁处理；
⑵原料粉磨：按照所述配比进行计量配料送入湿法球磨机中，并加入水进行球磨，其中泥浆的含水率为38％，出料细度为63μm筛余1.3％；
⑶陈化：球磨后的物料送入储浆池中进行陈化，陈化时间为48h；
⑷喷雾造粒：经过陈化后的物料送入到喷雾造粒机中进行干燥造粒，造粒粉料含水率6％；
⑸压制成型：将喷雾干燥得到的粉料经过陈化18h后送入压力机进行压制成型，得到实心砖坯；
⑹将步骤⑸制得的砖坯进窑烧成，经过预热带、烧成带、冷却带制得陶瓷砖成品，其烧成带温度为1200℃。
所制备的陶瓷砖表明平整、四角无变形，抗压强度为23MPa。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种基于陶瓷抛光渣的陶瓷砖的制备方法，其特征在于，所述陶瓷砖由以下重量百分比的配料组成：
陶瓷抛光渣50～70％ 粘土质原料20～40％ 铝土矿10～20％
所述粘土质原料为高岭土、粘土质页岩及膨润土中的一种或两种，经过除杂以及破碎筛分处理，其粒径1～1.5mm；
所述铝土矿预处理包括，铝土矿烘干后进行球磨，球磨至80μm筛余为2.5％～5.5％，再使用除铁器进行除铁，除铁后铝土矿尾矿中Fe2O3为0.5％～1.3％；
所述陶瓷抛光渣的陶瓷砖的制备方法，包括以下步骤：
⑴原料预处理：将陶瓷抛光渣、粘土质原料分别进行干燥、破碎，将铝土矿烘干后，将陶瓷抛光渣、粘土质原料和铝土矿一起进行球磨；
⑵原料粉磨：按照所述配比进行计量配料，将陶瓷抛光渣、粘土质原料和铝土矿送入湿法球磨机中，并加入水进行球磨，其中三个配料混合成的泥浆的含水率为35～42％；
⑶陈化：球磨后的物料送入储浆池中进行陈化，陈化时间为24～72h；
⑷喷雾造粒：经过陈化后的物料送入到喷雾造粒机中进行干燥造粒，造粒粉料含水率4～8％；
⑸压制成型：将喷雾干燥得到的粉料经过再次陈化，陈化12～24h后送入压力机进行压制成型，得到实心砖坯；
⑹将步骤⑸制得的砖坯进窑烧成，烧成带温度为1150～1200℃，经过预热带、烧成带、冷却带制得陶瓷砖成品。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述工序⑴中的陶瓷抛光渣、粘土质原料分别进行干燥、破碎后，再进行除铁处理。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述除铁处理工序进一步包括：将破碎后的物料通过强磁场吸附除铁。
4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述工序⑴中的粘土质原料为高岭土、粘土质页岩及膨润土中的一种或两种，经过除杂以及破碎筛分处理，其粒径1～1.5mm。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述工序⑴中的铝土矿的预处理过程：将铝土矿烘干后进行球磨，球磨至80μm筛余小于10％，再使用除铁器进行除铁至其Fe2O3含量低于2％。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述工序⑷进一步包括：喷雾干燥造粒工序为物料经过高压雾化、热气干燥后形成粒状的空心球。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述工序⑵中球磨出料的细度为63μm筛余不大于2％。
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