CN108178613A - 复合色仿石产品、制备方法及其制备系统 - Google Patents

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Abstract

公开了复合色仿石产品、制备方法及其制备系统。复合色仿石产品的制备方法包括：对吸水率小于1%的陶瓷颗粒和/或抛光泥多级筛分；将黏土研磨成细度至少350目的粉体，加入1.5%‑2.5%的纯碱改性形成黏土粉体；形成第一底料和/或第二底料，形成第一面料/或第二面料，形成复合色仿石产品，所述模具成型预定温度为50‑100度，压强大于10Mpa，所述坯体输送烧结炉中曲线高温慢烧烧结4‑8小时得到复合色仿石产品，所述烧结温度为1150℃‑1230℃。

Description

复合色仿石产品、制备方法及其制备系统
技术领域
本发明涉及无机非金属材料技术领域领域，特别是一种复合色仿石产品、制备方法及其制备系统。
背景技术
陶瓷生产过程难免会出现废品，一般比例在5～10％左右，同时， 陶瓷使用过程容易出现损坏。由于陶瓷是经高温烧成的无机材料，在自然界无法降解、风化能力差，如将废弃陶瓷当做垃圾处理，势必造成环境污染或占用大量土地填埋。陶瓷废料的填埋耗费人力物力，还污染地下水质，如何变废为宝，化废料为资源，已经成为科技和环保部门的当务之急。
随着社会经济的不断发展，人们对生活品质和生活环境的要求也不断提高，仿天然石材表面具有天然石材的效果，图案可变化多样。仿石产品已成为发展迅速的建筑材料，现有的仿石产品的制备方法主要有：用干法布料冲压，经压机成型后烧成后抛光而得，但制得的产品表面图案较呆板单调，立体感层次感不强，不自然；采用湿法进行布料，将陶瓷浆料分别经布料管道喷淋到砖坯上，形成仿天然石材图案纹理，但往往会受到陶瓷浆料的色料混合效果的影响，通常是将不同颜色的浆料进行均匀混合，颜色浆料的层次效果不明显，色料之间的交融混合程度较差，难以控制浆料在砖坯表面分布趋向，导致形成的仿天然石材的纹理效果不够清晰逼真、立体细腻，图案和线条效果单一、过渡性差的问题。
专利文献1公开的一种仿天然流动逼真的石材纹理瓷砖的制备方法包括如下步骤：
(1)制备颜色浆料，选用公知的陶瓷坯用原料，添加陶瓷色料，经过湿法球磨制备成至少2种颜色的浆料，所述颜色浆料包括主色调浆料和辅浆料；
(2)所述主色调浆料通过压力泵进入直线淋釉器或钟罩淋釉器，所述辅浆料通过压力泵进入布料管道；
(3)预混合，将步骤(2)中所述主色调浆料和所述辅浆料通过各自的淋釉器或布料管道于预混平台上进行不均匀预混合，获得一种不均匀的浆料；
(4)将步骤(3)获得的不均匀浆料布施在砖坯上，形成图案层；
(5)烧成，将步骤(4)获得的砖坯入窑烧成，获得具有仿天然石材纹理瓷砖。该专利控制直线淋釉器或钟罩淋釉器的主色调浆料的比重和流速，使所述颜色浆料之间能够更好地交融混合，并且使其自然流动性更好、层次效果更强，但该专利的图案层仅限于在砖坯外表布置，其图案层薄且整体效果差，虽然图案层的层次效果好，但瓷砖整体的仿石效果差，层次不自然，且需要先制成砖坯，然后涂色，制备成本高且瓷砖容易脱色，耐用性差。
专利文献2公开的天然纹理砖及其生产方法，由重量百分比计的主料60-98％和色料2-40％制成，主料的含水率为12%～25%，色料的含水率为1%～3%，所说的主料由重量百分比计的：塑性料15%～80%、瘠性料10%～65%和陶瓷颜料1～20%制成；所说的色料为氧化铁红、钴蓝、黑色素，可以直接是红泥、灰泥等，还可以直接是陶瓷颜料，加工方法为：主料和色料分别加占其重量百分比计的0.2%的稀释剂和重量百分比计0.4%的腐殖酸钠，按料：球：水的重量百分比计的=1:2:0.5比例在球磨机内球磨，球磨5～16小时，制成细度为50-80μm的泥浆，经喷雾干燥塔干燥制粉，使主料的含水率为12-25％，色料的含水率为1-3％，主料进主料仓，色料进高温色料仓；干燥后的主料加占主料重量百分比计10%～23%的水搅拌陈腐，在25℃下陈腐48-72小时，将陈腐好的主料通过进挤出机进料口，色料经色料斗进挤出机进料口，主料和色料进挤出机经螺旋挤出成型，入200℃以下干燥窑干燥1-5小时；入窑烧成：将干燥后含水率小于1.5%的坯体入天然气烧成窑在1100℃～1250℃温度下氧化气氛烧成，烧成周期为1～5小时，得到半成品；磨边抛光：将烧制好的产品进行磨边、抛光处理后即可得仿天然纹理砖；所说的主料由重量百分比计的高岭土20%～40%、碱石30%～50%和长石10%～50%组成；所说的稀释剂为三聚磷酸钠。该专利根据色料与主料很难混合均匀的特点，生产出不同纹理的瓷砖，解决了两种含水率一致且经真空室连续交叉落料只能挤出木纹砖的缺点，但该专利需要粉料干燥、球磨、陈腐等高能耗和高污染的繁琐工段，不利于环保，且生产成本高，其产品强度差以及防污性能低，主料和色料进挤出机经螺旋挤出成型使得产品的色彩不丰富，仿石效果差。
专利文献3公开的一种新型环保废渣多孔陶瓷-硅砂复合砖，陶瓷基板：按以下重量份组分配制：陶瓷抛光废渣40～60份，霞石正长岩粒3～13份，钾长石和钠长石及石英的混合砂18～28份，粘土18～26份，外加水玻璃1～1.5份，五水偏硅酸钠0.3～0.6份，陶瓷解凝剂0.2～0.4份，水50～55份；其中的陶瓷抛光废渣为陶瓷抛光砖生产过程中各工序产生的废水经处理后的压榨泥渣；其中的陶瓷基板为多孔性陶瓷，且孔与孔之间互相相联但不相通，体积密度为1.1～1.3g/㎡； 硅砂面料：按以下重量份组分配制：硅砂40～60份，瓷砂30～50份，水泥5～15份；其中的硅砂粒度≤10目；其中的瓷砂为风化了的瓷石、长石或伟晶岩；粘接剂：按以下重量份组分配制：不饱和聚脂树脂84～90份，环琓酸钴2～6份，氢氧化钠溶液6～12份。该专利优化了陶瓷基板的配方组成、硅砂面料的配方组成、粘接剂的配方组成、陶瓷基板的表面处理、施硅砂和喷粘接剂的工艺、表面装饰方法等调整与优化，从而使制得的产品表面图案丰富，但该专利多达二十多个步骤，制备过程复杂以及采用硅砂、粘结剂、UV打印等制备成本高，由于使用粘合剂，其产品强度差以及防污性能低。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：中国专利公开CN105884398A号
专利文献2：中国专利公开CN103351153 A号
专利文献3：中国专利公开CN106836618 A号
发明内容
发明要解决的问题
综上所述，鉴于仿石产品是目前急需的一种建筑材料，该仿石产品既需要良好的抗风化、抗压强度、耐酸碱度和防污能力，又需要色彩丰富及仿石效果良好，该仿石产品的制备方法需要制备成本低，该制备方法还需要低能耗和无污染。
解决问题的方案
本发明人为了达成上述目的而进行了深入研究，具体而言，在本发明的第一方面，一种复合色仿石产品的制备方法步骤包括:
在第一步骤中：对吸水率小于1%的陶瓷颗粒和/或抛光泥多级筛分得到粒径为2mm-4mm第一颗粒料、粒径为1mm-2mm的第二颗粒料、粒径为0.5mm-1mm的第三颗粒料以及粒径为小于0.5mm的第四颗粒料；
在第二步骤中：将黏土研磨成细度至少350目的粉体，加入1.5%-2.5%的纯碱改性形成黏土粉体，其中，所述黏土至少包括晶体结构式为AL4（Si8O20）(OH)4·nH2O的蒙脱石，所述蒙脱石单元晶层由二层硅氧四面体层之间夹有一层铝氧八面体层构成；
在第三步骤中：形成第一底料和/或第二底料，其中，将第一颗粒料重量份数30-50、第二颗粒料重量份数10-30、第三颗粒料重量份数10-40、黏土粉体重量份数5-25和水重量份数4-8搅拌均匀形成第一底料；和/或，
将第三颗粒料重量份数10-20、第四颗粒料重量份数80-90、黏土粉体重量份数5-25和水重量份数4-8搅拌均匀形成第二底料，其中，定量加水装置将水以雾化的形式加入搅拌中；
在第四步骤中：形成第一面料/或第二面料，其中，将第二颗粒料重量份数25-35、第三颗粒料重量份数65-75、黏土粉体重量份数4-6、陶瓷色料重量份数1-3和水重量份数3-4第一次搅拌使得颗粒表面均匀包裹陶瓷色料，然后再加入黏土粉体重量份数4-6、Fe含量大于5%的铁矿尾渣颗粒重量份数3-5和细度至少350目的玻璃粉重量份数1-3第二次搅拌均匀得到第一面料；和/或，
将第四颗粒料重量份数100、黏土粉体重量份数15-20、陶瓷色料重量份数1-3和水重量份数6-8第一次搅拌使得颗粒表面均匀包裹陶瓷色料，然后再加入黏土粉体重量份数4-6、Fe含量大于5%的铁矿尾渣颗粒重量份数3-5和细度至少350目的玻璃粉重量份数1-3第二次搅拌均匀得到第二面料，其中，定量加水装置将水以雾化的形式加入搅拌中；
在第五步骤中：形成复合色仿石产品，当选择第一底料时，所述第一底料一次布料到模具中形成第一层，然后所述第一面料二次布料到所述模具中的第一层上形成第二层，所述模具在预定温度下高压成型复合色仿石产品的坯体，所述模具成型预定温度为50-100度，压强大于10Mpa，所述坯体输送烧结炉中烧结4-8小时得到复合色仿石产品，所述烧结温度为1150℃-1230℃；当选择第二底料时，所述第二底料一次布料到模具中形成第一层，然后所述第二面料二次布料到所述模具中的第一层上形成第二层，所述模具在预定温度下高压成型复合色仿石产品的坯体，所述模具成型预定温度为50-100度，压强大于10Mpa，所述坯体输送烧结炉中曲线式高温慢烧4-8小时，二次瓷化得到复合色仿石产品，所述烧结温度为1150℃-1230℃。
在所述的复合色仿石产品的制备方法中，在第一步骤中：陶瓷废料经由造砂设备形成砂粒型的陶瓷颗粒，抛光泥为抛光砖生产过程中抛光形成的抛光泥；
在第二步骤中：加入2%的纯碱改性形成黏土粉体，硅氧四面体的顶端氧指向结构层中央与铝氧八面体共用并连接三层。
在所述的复合色仿石产品的制备方法中，在第四步骤中：形成第一面料或第二面料，其中，将第二颗粒料重量份数25-35、第三颗粒料重量份数65-75、黏土粉体重量份数5、陶瓷色料重量份数1-3和水重量份数3-4第一次搅拌使得颗粒表面均匀包裹陶瓷色料，然后再加入黏土粉体重量份数5、Fe含量大于5%的铁矿尾渣颗粒重量份数4和细度至少350目的玻璃粉重量份数2第二次搅拌均匀得到第一面料；和/或，
将第四颗粒料重量份数100、黏土粉体重量份数15-20、陶瓷色料重量份数1-3和水重量份数6-8第一次搅拌使得颗粒表面均匀包裹陶瓷色料，然后再加入黏土粉体重量份数5、Fe含量大于5%的铁矿尾渣颗粒重量份数4和细度至少350目的玻璃粉重量份数2第二次搅拌均匀得到第二面料，其中，定量加水装置将水以雾化的形式加入搅拌中。
在所述的复合色仿石产品的制备方法中，第一面料/或第二面料第一次搅拌时还加入硅酸锆重量份数1和细度至少350目的玻璃粉重量份数1，坯体输送烧结炉中烧结，烧结温度1200℃-1215℃，最高温保温时间30-35分钟，冷却时降温曲线控制在每分钟45℃到60℃。
在所述的复合色仿石产品的制备方法中，第一面料/或第二面料第一次搅拌时还加入含有铁元素的铁黑色料重量份数0.36和含有钴元素的钴蓝色料重量份数0.16，坯体输送烧结炉中烧结，烧结温度1170℃-1190℃，最高温保温时间25-30分钟，冷却时降温曲线控制在每分钟45℃到60℃。
在所述的复合色仿石产品的制备方法中，第一面料/或第二面料第一次搅拌时还加入含有二价铁元素的铁红色料重量份数1.3、珊瑚红色料重量份数0.7和锰红色料重量份数0.3，坯体输送烧结炉中烧结，烧结炉中保持强氧化负压，烧结温度1150℃-1160℃，最高温保温时间15-20分钟，冷却时降温曲线控制在每分钟45℃。
根据本发明的另一方面，一种实施所述的复合色仿石产品的制备方法的制备系统包括
多级筛分机构，所述多级筛分机构包括筛分粒径为2mm-4mm第一颗粒料的第一筛网、筛分粒径为1mm-2mm的第二颗粒料的第二筛网、筛分粒径为0.5mm-1mm的第三颗粒料的第三筛网以及筛分粒径为小于0.5mm的第四颗粒料的第四筛网，
研磨机，所述研磨机将黏土研磨成细度至少350目的粉体，
改性反应容器，连接研磨机的改形反应容器具有用于加入纯碱的输入口和排出黏土粉体的排出口，
搅拌机，用于形成第一底料、第一面料和/或第二底料、第二面料的搅拌机包括将水以雾化的形式加入搅拌的定量加水装置，
二次布料机，其包括沿滑动导轨往复移动的并列布置的双料斗和落料机构，所述双料斗包括容纳底料的第一料斗和容纳面料的第二料斗，所述落料机构将底料一次布料形成第一层，然后面料二次布料到第一层上形成第二层，
一次成型脱模的压砖机构，其包括成型复合色仿石产品坯体的模具和用于吸送坯体的往复式真空吸砖机构，所述真空吸砖机构设有海绵接触层，
烧结炉，用于烧结坯体形成复合色仿石产品的烧结炉包括用于控制温度变化曲线的温度控制装置。
在所述的制备系统中，
所述多级筛分机构为振动筛，和/或，
所述搅拌机为行星搅拌机，和/或，
所述定量加水装置包括雾化喷头，和/或，
所述双料斗设有电动下料闸，和/或，
所述压砖机构为具有至少1000吨压力的全自动压砖机，和/或，
所述烧结炉为全自动辊道窑，和/或，
所述制备系统包括造砂设备和控制器，所述造砂设备包括用于输入陶瓷废料的进料口和用于排出砂粒型陶瓷颗粒的出料口，所述控制器电连接且闭环控制所述造砂设备、多级筛分机构、研磨机、改性反应容器、搅拌机、二次布料机、压砖机构和烧结炉。
在所述的制备系统中，所述控制器为通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路ASIC或现场可编程门阵列FPGA，所述控制器包括存储器，所述存储器包括闪存、硬盘式存储器、多媒体卡微带存储器、卡式存储器、随机存取存储器、只读存储器、电可擦可编程ROM或U盘中的至少一种。
根据本发明的又一方面，一种复合色仿石产品，其根据所述的复合色仿石产品的制备方法的制备形成，所述复合色仿石产品包括复合式仿石砖或复合色仿石板。
发明的效果
本发明的复合色仿石产品的制备方法及制备系统制备的仿石产品由于采用了陶瓷固体废料作为原料，既解决了陶瓷固体废料的问题，又降低了制备成本，同时，陶瓷的物理性能给仿石产品的强度提供了基础，本发明通过黏土改性使得黏土粉体分散性良好，烧成温度低，遇水又有极强的吸附性，通过不同粒径的颗粒料和黏土等配比以及制备条件等因素可以得到堆积空隙率、透水性能好且强度高、良好的抗风化、耐酸碱度、防污能力仿石产品，其性能指标超越了天然石材，本发明的第一和第二面料的配比以及二次加料，二次搅拌能够提高产品的色彩性能，特别是第一次搅拌添加的预定色和二次加料搅拌加强的原有色使得本复合色发色丰富，纹理自然，仿石效果优异，本发明还能够通过第一、第二底料和第一、第二面料的组合形成不同类型的产品，即制备系统可以快捷地获得不同类型的仿石产品，本发明得到制备方法制备成本低，低能耗和无污染，整个生产过程中没有粉料干燥、球磨、陈腐等传统陶瓷生产线的高能耗，高污染的繁琐工段，使整个生产线更易于实现全自动的清洁生产要求，本发明的仿石产品应用广泛，适用于室外场所的地面铺设，本发明有利于环保，既保护了生态环境，又可以解决陶瓷固废处理的难题。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使得本发明的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本发明的具体实施方式进行举例说明。
附图说明
[图1] 示出了本发明的复合色仿石产品的制备方法的步骤示意图。
[图2] 示出了本发明的制备系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。
具体而言，如图1所示的本发明的复合色仿石产品的制备方法的步骤示意图，一种复合色仿石产品的制备方法步骤包括:
在第一步骤S1中：对吸水率小于1%的陶瓷颗粒和/或抛光泥多级筛分得到粒径为2mm-4mm第一颗粒料、粒径为1mm-2mm的第二颗粒料、粒径为0.5mm-1mm的第三颗粒料以及粒径为小于0.5mm的第四颗粒料。本发明采用的原材料解决了陶瓷固废处理的问题。
在第二步骤S2中：将黏土研磨成细度至少350目的粉体，加入1.5%-2.5%的纯碱改性形成黏土粉体，其中，所述黏土至少包括晶体结构式为AL4Si8O20(OH)4·nH2O的蒙脱石，所述蒙脱石单元晶层由二层硅氧四面体层之间夹有一层铝氧八面体层构成。本发明的蒙脱石单元晶层在c轴方向上层间的氧层与氧层的联系力很小，可形成良好的解理面，水分子或其他极性分子容易进入晶层中间形成层间水。通过黏土研磨成细度至少350目的粉体，加入1.5%-2.5%的纯碱改性引入极性离子Na、Ca和Mg等和氧层相连接，使晶体结构得到饱和，颗粒粉体间相互排斥，但遇到水时这些Na、Ca和Mg等离子又极易被水中的H离子取代，本发明制备的黏土粉体分散性良好，烧成温度低，遇水又有极强的吸附性。
在第三步骤S3中：形成第一底料和/或第二底料，其中，将第一颗粒料重量份数30-50、第二颗粒料重量份数10-30、第三颗粒料重量份数10-40、黏土粉体重量份数5-25和水重量份数4-8搅拌均匀形成第一底料；和/或，本发明的第一颗粒料的2mm-4mm粒径较大，其表面接触面积小，在烧结熔融的连接面较大，连接性能好，提高了产品整体的抗折强度，第一底料按照上述的配比可以使得强度大且透水性能达到A级透水制品的物性要求。
将第三颗粒料重量份数10-20、第四颗粒料重量份数80-90、黏土粉体重量份数5-25和水重量份数4-8搅拌均匀形成第二底料，其中，定量加水装置将水以雾化的形式加入搅拌中；第四颗粒料的小于0.5mm的粒径较小，有利于改善产品的堆积孔隙率和透水性能。第二底料的配比制成的产品具有显著的防污能力且强度超过石材。
在第四步骤S4中：形成第一面料/或第二面料，其中，将第二颗粒料重量份数25-35、第三颗粒料重量份数65-75、黏土粉体重量份数4-6、陶瓷色料重量份数1-3和水重量份数3-4第一次搅拌使得颗粒表面均匀包裹陶瓷色料，然后再加入黏土粉体重量份数4-6、Fe含量大于5%的铁矿尾渣颗粒重量份数3-5和细度至少350目的玻璃粉重量份数1-3第二次搅拌均匀得到第一面料。
将第四颗粒料重量份数100、黏土粉体重量份数15-20、陶瓷色料重量份数1-3和水重量份数6-8第一次搅拌使得颗粒表面均匀包裹陶瓷色料，然后再加入黏土粉体重量份数4-6、Fe含量大于5%的铁矿尾渣颗粒重量份数3-5和细度至少350目的玻璃粉重量份数1-3第二次搅拌均匀得到第二面料，其中，定量加水装置将水以雾化的形式加入搅拌中。雾化定量加水能够精确地提高搅拌质量，使得搅拌均匀且物料具有更强的粘性，提高产品质量。
通过第一次搅拌能够使得产品上色均匀，通过第二次加料后搅拌能够防止后加入的配料包裹上陶瓷色，通过二次加料搅拌加强了原有色，仿石效果显著，提高了产品的色彩性能。
在第五步骤S5中：形成复合色仿石产品，当选择第一底料时，所述第一底料一次布料到模具中形成第一层，然后所述第一面料二次布料到所述模具中的第一层上形成第二层，所述模具在预定温度下高压成型复合色仿石产品的坯体，所述模具成型预定温度为50-100度，压强大于10Mpa，这有效地防止了粘模现象的风险，所述坯体输送烧结炉中烧结4-8小时得到复合色仿石产品，所述烧结温度为1150℃-1230℃；当选择第二底料时，所述第二底料一次布料到模具中形成第一层，然后所述第二面料二次布料到所述模具中的第一层上形成第二层，所述模具在预定温度下高压成型复合色仿石产品的坯体，所述模具成型预定温度为50-100度，压强大于10Mpa，所述坯体输送烧结炉中曲线式高温慢烧4-8小时，二次瓷化得到复合色仿石产品，所述烧结温度为1150℃-1230℃。烧结温度的确定是根据颗粒的熔融温度而定温度过高颗粒开始膨胀，强度反而降低，温度太低颗粒表面和黏土没有熔融，形成不了玻璃相，产品的强度达不到使用要求，本发明通过对材料及其配比、温度曲线控制等诸多因素得出了的烧结温度可以使得本产品强度高且瓷化效果优异。
本发明的制备方法通过采用陶瓷废料或抛光泥作为原料，即降低了成本又解决了固体废料的处理问题，通过改性黏土，使得黏土粉体分散性良好，烧成温度低，遇水又有极强的吸附性，通过不同粒径的颗粒料和黏土等形成不同配比的第一底料，第二底料，即可以得到堆积空隙率、透水性能好且强度高的仿石产品，还可以得到耐酸碱性能好防污防滑的仿石产品，第一和第二面料的配比以及二次加料，二次搅拌能够提高产品的色彩性能，特别是第一次搅拌添加的预定色和二次加料搅拌加强的原有色使得本复合色发色丰富，纹理自然，仿石效果优异，本发明通过二次布料分别形成期望的第一层和第二层，通过曲线高温慢烧形成丰富多彩的复合色仿石产品，该仿石产品由于材料、配比以及制备条件等因素使得其抗风化性能好、抗压强度高、耐酸碱度及防污能力强，其性能指标超越了天然石材且生产便利及生产成本低，另外，本方法的整个生产过程中没有粉料干燥、球磨、陈腐等传统陶瓷生产线的高能耗，高污染的繁琐工段，使整个生产线更易于实现全自动的清洁生产要求，有利于环保，仿石产品应用广泛，适用于室外场所的地面铺设，既保护了生态环境，又可以解决陶瓷固废处理的难题。
本发明所述的复合色仿石产品的制备方法的优选实施例，在第一步骤S1中：陶瓷废料经由造砂设备形成砂粒型的陶瓷颗粒，抛光泥为抛光砖生产过程中抛光形成的抛光泥。经由造砂设备形成陶瓷颗粒可以得到均匀性更好的颗粒料，有利于提高仿石产品的生产效能和质量。
在第二步骤S2中：加入2%的纯碱改性形成黏土粉体，硅氧四面体的顶端氧指向结构层中央与铝氧八面体共用并连接三层。改性后的黏土粉体是提升仿石产品的性能的关键性因素，加入2%的纯碱改性形成黏土粉体使得本发明能够形成分散性优异的底料和面料，显著提升产品合格率，能够有效降低烧结温度，防止由于温度过高导致的颗粒膨胀，降低产品强度，这克服了本领域的一个难题。
本发明所述的复合色仿石产品的制备方法的优选实施例，在第四步骤S4中：形成第一面料或第二面料，其中，将第二颗粒料重量份数25-35、第三颗粒料重量份数65-75、黏土粉体重量份数5、陶瓷色料重量份数1-3和水重量份数3-4第一次搅拌使得颗粒表面均匀包裹陶瓷色料，然后再加入黏土粉体重量份数5、Fe含量大于5%的铁矿尾渣颗粒重量份数4和细度至少350目的玻璃粉重量份数2第二次搅拌均匀得到第一面料；和/或，
将第四颗粒料重量份数100、黏土粉体重量份数15-20、陶瓷色料重量份数1-3和水重量份数6-8第一次搅拌使得颗粒表面均匀包裹陶瓷色料，然后再加入黏土粉体重量份数5、Fe含量大于5%的铁矿尾渣颗粒重量份数4和细度至少350目的玻璃粉重量份数2第二次搅拌均匀得到第二面料，其中，定量加水装置将水以雾化的形式加入搅拌中。改性后的黏土粉体吸附水分在搅拌作用下均匀包裹在颗粒表面使整个物料具有很强的粘性，颗粒表面被陶瓷色料包裹均匀使得面料的色彩效果优良，定量水以雾化的方式加入搅拌机中进行搅拌能够精确地提高搅拌质量，使得搅拌均匀，可大大减少材料没有分散开局部吸收大量的水结团，显著提升产品合格率且物料具有更强的粘性，提高产品质量。
本发明所述的复合色仿石产品的制备方法的优选实施例，第一面料/或第二面料第一次搅拌时还加入硅酸锆重量份数1和细度至少350目的玻璃粉重量份数1，坯体输送烧结炉中烧结，烧结温度1200℃-1215℃，最高温保温时间30-35分钟，冷却时降温曲线控制在每分钟45℃到60℃。将混配色料包裹在颗粒表面，在长时间高温环境下进行焰色反应，通过上述配方组合和对应的窑炉烧成气氛、温度及烧成时间可产生芝麻米白的仿石产品。
本发明所述的复合色仿石产品的制备方法的优选实施例，第一面料/或第二面料第一次搅拌时还加入含有铁元素的铁黑色料重量份数0.36和含有钴元素的钴蓝色料重量份数0.16，坯体输送烧结炉中烧结，烧结温度1170℃-1190℃，最高温保温时间25-30分钟，冷却时降温曲线控制在每分钟45℃到60℃。将混配色料包裹在颗粒表面在长时间高温环境下进行焰色反应，通过上述配方组合和对应的窑炉烧成气氛、温度及烧成时间可产生芝麻灰的仿石产品。
本发明所述的复合色仿石产品的制备方法的优选实施例，第一面料/或第二面料第一次搅拌时还加入含有二价铁元素的铁红色料重量份数1.3、珊瑚红色料重量份数0.7和锰红色料重量份数0.3，坯体输送烧结炉中烧结，烧结炉中保持强氧化负压，烧结温度1150℃-1160℃，最高温保温时间15-20分钟，冷却时降温曲线控制在每分钟45℃。将混配色料包裹在颗粒表面在长时间高温环境下进行焰色反应，通过上述配方组合和对应的窑炉烧成气氛、温度及烧成时间可产生印度红的仿石产品。上述高温保温和烧成温度以及冷却时降温曲线角度避免了红色发暗变成不鲜艳猪肝色，提高了仿石产品的色彩效果。
一种实施所述的复合色仿石产品的制备方法的制备系统包括:
多级筛分机构1，所述多级筛分机构1包括筛分粒径为2mm-4mm第一颗粒料的第一筛网、筛分粒径为1mm-2mm的第二颗粒料的第二筛网、筛分粒径为0.5mm-1mm的第三颗粒料的第三筛网以及筛分粒径为小于0.5mm的第四颗粒料的第四筛网，
研磨机2，所述研磨机2将黏土研磨成细度至少350目的粉体，
改性反应容器3，连接研磨机2的改形反应容器3具有用于加入纯碱的输入口和排出黏土粉体的排出口，
搅拌机4，用于形成第一底料、第一面料和/或第二底料、第二面料的搅拌机4包括将水以雾化的形式加入搅拌的定量加水装置，
二次布料机5，其包括沿滑动导轨往复移动的并列布置的双料斗和落料机构，所述双料斗包括容纳底料的第一料斗和容纳面料的第二料斗，所述落料机构将底料一次布料形成第一层，然后面料二次布料到第一层上形成第二层，优选地，二次布料机5中的面料和底料停留时间小于12小时，时间太长物料水分挥发，没有塑性不利于压机成型。
一次成型脱模的压砖机构6，其包括成型复合色仿石产品坯体的模具和用于吸送坯体的往复式真空吸砖机构，所述真空吸砖机构设有海绵接触层，这能够避免由于移动坯体而造成的表面损伤。优选地，所述模具具有加热功能温度不小于50℃的加热单元以防止粘模。
烧结炉7，用于烧结坯体形成复合色仿石产品的烧结炉7包括用于控制温度变化曲线的温度控制装置。
本发明的制备系统经二次混料二次布料一次高压成型，然后经曲线高温慢烧烧结，制成色彩丰富且性能优异的复合色仿石产品，制备系统低能耗且不会产生粉尘污染。
本发明所述的制备系统的优选实施例中，
所述多级筛分机构1为振动筛，和/或，
所述搅拌机2为行星搅拌机，和/或，
所述定量加水装置包括雾化喷头，和/或，
所述双料斗设有电动下料闸，和/或，
所述压砖机构6为具有至少1000吨压力的全自动压砖机，和/或，
所述烧结炉7为全自动辊道窑，和/或，
所述制备系统包括造砂设备和控制器，所述造砂设备包括用于输入陶瓷废料的进料口和用于排出砂粒型陶瓷颗粒的出料口，所述控制器电连接且闭环控制所述造砂设备、多级筛分机构、研磨机、改性反应容器、搅拌机、二次布料机、压砖机构和烧结炉。
本发明所述的制备系统的优选实施例中，所述控制器为通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路ASIC或现场可编程门阵列FPGA，所述控制器包括存储器，所述存储器包括闪存、硬盘式存储器、多媒体卡微带存储器、卡式存储器、随机存取存储器、只读存储器、电可擦可编程ROM或U盘中的至少一种。本发明的制备系统经由控制器可以全流程自动化和智能化生产，存储器可以存储生产相关的数据信息以提高制备效率和制备质量。
复合色仿石产品，其根据所述的复合色仿石产品的制备方法的制备形成，所述复合色仿石产品包括复合式仿石砖或复合色仿石板。在一个实施例中，所述复合色仿石产品的厚度为10mm-80mm，在一个实施例中，第二层的厚度为10mm。
工业实用性
本发明的复合色仿石产品的制备方法及其制备系统可以在无机非金属材料技术领域制造并使用。
尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。

Claims (10)

1.一种复合色仿石产品的制备方法，其步骤包括:
在第一步骤（S1）中：对吸水率小于1%的陶瓷颗粒和/或抛光泥多级筛分得到粒径为2mm-4mm第一颗粒料、粒径为1mm-2mm的第二颗粒料、粒径为0.5mm-1mm的第三颗粒料以及粒径为小于0.5mm的第四颗粒料；
在第二步骤（S2）中：将黏土研磨成细度至少350目的粉体，加入1.5%-2.5%的纯碱改性形成黏土粉体，其中，所述黏土至少包括晶体结构式为AL4（Si8O20）(OH)4·nH2O的蒙脱石，所述蒙脱石单元晶层由二层硅氧四面体层之间夹有一层铝氧八面体层构成；
在第三步骤（S3）中：形成第一底料和/或第二底料，其中，将第一颗粒料重量份数30-50、第二颗粒料重量份数10-30、第三颗粒料重量份数10-40、黏土粉体重量份数5-25和水重量份数4-8搅拌均匀形成第一底料；和/或，
将第三颗粒料重量份数10-20、第四颗粒料重量份数80-90、黏土粉体重量份数5-25和水重量份数4-8搅拌均匀形成第二底料，其中，定量加水装置将水以雾化的形式加入搅拌中；
在第四步骤（S4）中：形成第一面料/或第二面料，其中，将第二颗粒料重量份数25-35、第三颗粒料重量份数65-75、黏土粉体重量份数4-6、陶瓷色料重量份数1-3和水重量份数3-4第一次搅拌使得颗粒表面均匀包裹陶瓷色料，然后再加入黏土粉体重量份数4-6、Fe含量大于5%的铁矿尾渣颗粒重量份数3-5和细度至少350目的玻璃粉重量份数1-3第二次搅拌均匀得到第一面料；和/或，
将第四颗粒料重量份数100、黏土粉体重量份数15-20、陶瓷色料重量份数1-3和水重量份数6-8第一次搅拌使得颗粒表面均匀包裹陶瓷色料，然后再加入黏土粉体重量份数4-6、Fe含量大于5%的铁矿尾渣颗粒重量份数3-5和细度至少350目的玻璃粉重量份数1-3第二次搅拌均匀得到第二面料，其中，定量加水装置将水以雾化的形式加入搅拌中；
在第五步骤（S5）中：形成复合色仿石产品，当选择第一底料时，所述第一底料一次布料到模具中形成第一层，然后所述第一面料二次布料到所述模具中的第一层上形成第二层，所述模具在预定温度下高压成型复合色仿石产品的坯体，所述模具成型预定温度为50-100度，压强大于10Mpa，所述坯体输送烧结炉中烧结4-8小时得到复合色仿石产品，所述烧结温度为1150℃-1230℃；当选择第二底料时，所述第二底料一次布料到模具中形成第一层，然后所述第二面料二次布料到所述模具中的第一层上形成第二层，所述模具在预定温度下高压成型复合色仿石产品的坯体，所述模具成型预定温度为50-100度，压强大于10Mpa，所述坯体输送烧结炉中曲线式高温慢烧4-8小时，二次瓷化得到复合色仿石产品，所述烧结温度为1150℃-1230℃。
2.根据权利要求1所述的复合色仿石产品的制备方法，其特征在于：在第一步骤（S1）中：陶瓷废料经由造砂设备形成砂粒型的陶瓷颗粒，抛光泥为抛光砖生产过程中抛光形成的抛光泥；在第二步骤（S2）中：加入2%的纯碱改性形成黏土粉体，硅氧四面体的顶端氧指向结构层中央与铝氧八面体共用并连接三层。
3.根据权利要求1所述的复合色仿石产品的制备方法，其特征在于：在第四步骤（S4）中：形成第一面料或第二面料，其中，将第二颗粒料重量份数25-35、第三颗粒料重量份数65-75、黏土粉体重量份数5、陶瓷色料重量份数1-3和水重量份数3-4第一次搅拌使得颗粒表面均匀包裹陶瓷色料，然后再加入黏土粉体重量份数5、Fe含量大于5%的铁矿尾渣颗粒重量份数4和细度至少350目的玻璃粉重量份数2第二次搅拌均匀得到第一面料；和/或，
将第四颗粒料重量份数100、黏土粉体重量份数15-20、陶瓷色料重量份数1-3和水重量份数6-8第一次搅拌使得颗粒表面均匀包裹陶瓷色料，然后再加入黏土粉体重量份数5、Fe含量大于5%的铁矿尾渣颗粒重量份数4和细度至少350目的玻璃粉重量份数2第二次搅拌均匀得到第二面料，其中，定量加水装置将水以雾化的形式加入搅拌中。
4.根据权利要求1所述的复合色仿石产品的制备方法，其特征在于：第一面料/或第二面料第一次搅拌时还加入硅酸锆重量份数1和细度至少350目的玻璃粉重量份数1，坯体输送烧结炉中烧结，烧结温度1200℃-1215℃，最高温保温时间30-35分钟，冷却时降温曲线控制在每分钟45℃到60℃。
5.根据权利要求1所述的复合色仿石产品的制备方法，其特征在于：第一面料/或第二面料第一次搅拌时还加入含有铁元素的铁黑色料重量份数0.36和含有钴元素的钴蓝色料重量份数0.16，坯体输送烧结炉中烧结，烧结温度1170℃-1190℃，最高温保温时间25-30分钟，冷却时降温曲线控制在每分钟45℃到60℃。
6.根据权利要求1所述的复合色仿石产品的制备方法，其特征在于：第一面料/或第二面料第一次搅拌时还加入含有二价铁元素的铁红色料重量份数1.3、珊瑚红色料重量份数0.7和锰红色料重量份数0.3，坯体输送烧结炉中烧结，烧结炉中保持强氧化负压，烧结温度1150℃-1160℃，最高温保温时间15-20分钟，冷却时降温曲线控制在每分钟45℃。
7.一种实施权利要求1-6任一项所述的复合色仿石产品的制备方法的制备系统，其特征在于：所述制备系统包括多级筛分机构（1），所述多级筛分机构（1）包括筛分粒径为2mm-4mm第一颗粒料的第一筛网、筛分粒径为1mm-2mm的第二颗粒料的第二筛网、筛分粒径为0.5mm-1mm的第三颗粒料的第三筛网以及筛分粒径为小于0.5mm的第四颗粒料的第四筛网，研磨机（2），所述研磨机（2）将黏土研磨成细度至少350目的粉体，改性反应容器（3），连接研磨机（2）的改形反应容器（2）具有用于加入纯碱的输入口和排出黏土粉体的排出口，搅拌机（4），用于形成第一底料、第一面料和/或第二底料、第二面料的搅拌机（4）包括将水以雾化的形式加入搅拌的定量加水装置，二次布料机（5），其包括沿滑动导轨往复移动的并列布置的双料斗和落料机构，所述双料斗包括容纳底料的第一料斗和容纳面料的第二料斗，所述落料机构将底料一次布料形成第一层，然后面料二次布料到第一层上形成第二层，一次成型脱模的压砖机构（6），其包括成型复合色仿石产品坯体的模具和用于吸送坯体的往复式真空吸砖机构，所述真空吸砖机构设有海绵接触层，烧结炉（7），用于烧结坯体形成复合色仿石产品的烧结炉（7）包括用于控制温度变化曲线的温度控制装置。
8.根据权利要求7所述的制备系统，其特征在于：
所述多级筛分机构（1）为振动筛，和/或，
所述搅拌机（2）为行星搅拌机，和/或，
所述定量加水装置包括雾化喷头，和/或，
所述双料斗设有电动下料闸，和/或，
所述压砖机构（6）为具有至少1000吨压力的全自动压砖机，和/或，
所述烧结炉（7）为全自动辊道窑，和/或，
所述制备系统包括造砂设备和控制器，所述造砂设备包括用于输入陶瓷废料的进料口和用于排出砂粒型陶瓷颗粒的出料口，所述控制器电连接且闭环控制所述造砂设备、多级筛分机构、研磨机、改性反应容器、搅拌机、二次布料机、压砖机构和烧结炉。
9.根据权利要求8所述的制备系统，其特征在于：所述控制器为通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路ASIC或现场可编程门阵列FPGA，所述控制器包括存储器，所述存储器包括闪存、硬盘式存储器、多媒体卡微带存储器、卡式存储器、随机存取存储器、只读存储器、电可擦可编程ROM或U盘中的至少一种。
10.一种复合色仿石产品，其根据权利要求1-6任一项所述的复合色仿石产品的制备方法的制备形成，所述复合色仿石产品包括复合式仿石砖或复合色仿石板。
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