CN108358450A

CN108358450A - 一种低温高强熔块釉及其制备方法和应用

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Publication number: CN108358450A
Application number: CN201810390506.6A
Authority: CN
Inventors: 高峰; 武晓宇; 魏东; 王正; 郑林会
Original assignee: Taiyuan University of Technology
Current assignee: Taiyuan University of Technology
Priority date: 2018-04-27
Filing date: 2018-04-27
Publication date: 2018-08-03
Anticipated expiration: 2038-04-27
Also published as: CN108358450B

Abstract

一种低温高强熔块釉各原料组份的重量百分比为：高岭土8‑19%，石英29‑45%，硼砂18‑31%，硼酸0‑7.5%，碳酸钾3‑6.5%，碳酸钠0‑5%，碳酸钙9‑19%，氧化镁0‑3.5%，其中，碳酸钠和硼酸不能同时为0。采用本发明熔块釉制备的烧结透水砖，其抗压强度为39.8‑42.5MPa，透水系数为2.02‑2.32×10^‑2cm/s，冻融强度损失率为7.49‑8.94%。

Description

一种低温高强熔块釉及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，特别是涉及一种低温高强熔块釉及其制备方法和作为粘结剂而用于烧结透水砖的应用。

背景技术

随着城市进程化加快，城市地面硬化带来的问题日益增多，尤为突出的是城市排水功能下降的问题。由于城市中大多数路面不透水，形成的积水难以下排渗透到地表下，导致城市内涝，给人民安全及交通带来了极大困扰。另外，雨水在路面四处横流会带走大量城市污染物，排入自然水系，造成河流污染。同时硬化路面不能使雨水、雪水有效渗入地下，使得地下水减少，地面下沉，土壤含水量降低，加重了城市的干旱，缺水问题。最后，硬化路面还阻断了地上与地下之间的水汽、热能交换，使城市局部温度升高，形成“热岛效应”。

为解决城市地表硬化难题，营造高质量的自然生活环境，维护城市生态平衡，绿色环保的新型建材产品-透水砖应运而生。目前，透水砖从材质与生产工艺上可以分为两大类。一种为以普通水泥为主要胶结剂的免烧透水砖。另一种为烧结透水砖，又称陶瓷透水砖。陶瓷透水砖按其制备方法又可以分为两种。一种为添加造孔剂法，另一种则为颗粒堆积法，即固体废弃物，赤泥，黄金尾矿，废弃陶瓷^]等为主要原料，经过破碎，筛分后添加无机或有机粘接剂，经过烧结后，通过颗粒堆积间的空隙实现透水。目前使用的粘结剂（水玻璃，树脂等）虽然可以保证其优良的透水性，但是却存在强度明显不足的问题。

釉料作为一种传统的粘结剂，往往只被用于坯体表面，增强其表面硬度，抗腐蚀性或者仅仅起一种装饰效果，显有人用于坯体之间的粘结来增强强度。在低温与高硬度方面，已经有了大量的研究，但是，现在关于釉料的强度方面还没有相关研究报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种低温高强度熔块釉及其制备方法，作为粘结剂而用于烧结透水砖的应用。

本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：

一种低温高强熔块釉，各原料组份的重量百分比为：

高岭土	8-19%
		石英	29-45%
硼砂	18-31%
		硼酸	0-7.5%
碳酸钾	3-6.5%
		碳酸钠	0-5%
碳酸钙	9-19%
		氧化镁	0-3.5%

其中，碳酸钠和硼酸不能同时为0。

本发明一种制备所述熔块釉的制备方法，包括以下步骤：

将高岭土，石英，硼砂，硼酸，碳酸钾，碳酸钠，碳酸钙，氧化镁按比例在混料机中均匀混合，置于高温炉中升温至1200-1300℃，保温0.5-1.5h以制备熔块，将熔融的玻璃液直接倒入冷水中进行水淬，而得到熔块，将得到的熔块研磨成粉即为制得的熔块釉。

本发明的应用如下：

（1）将所用的废弃耐火材料进行破碎，得到粒径范围为0.50-3.52mm的骨料，最佳骨料粒径范围为1.11-1.72mm；

（2）将骨料与熔块釉按重量比为100：6.5-12.5，最佳为100：8-10，将熔块添加至骨料中，均匀混合后置于模具中，在成型压力为10-35MPa下压制成型，最佳成型压力为18-22MPa；

（3）将制得的成型试样，在烧制温度800-950℃条件下进行烧制，其保温时间为30-90min，最佳烧制温度为880-920℃，最佳保温时间为50-70min。

如上所述的废弃耐火材料为太原钢铁集团用后的耐火材料，所使用的高岭土为硬质高岭土。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

1、本发明提供的熔块釉，采用碱金属与碱土金属作为助溶剂，降低釉料的烧成温度至900℃以下，大大节约了能耗，降低了成本。

2、本发明提供的熔块釉，通过各个氧化物成分的合理配比，生成了CaSiO₃晶体，大大提高了釉料的抗折强度与釉面硬度，抗折强度在61.73-76.03MPa,硬度在6212-7208MPa。

3、以该发明的熔块釉作粘结剂制备烧结透水砖，其抗压强度为39.8-42.5MPa，透水系数为2.02-2.32×10^-2cm/s，冻融强度损失率为7.49-8.94%。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容，所实现的效果，结合如下实施方式予以说明。

如下表1为实施例使用的矿物原料的化学组成：

表1 矿物原料的化学组成

原料	Al₂O₃	SiO₂	Fe₂O₃	TiO₂	CaO	K₂O	Na₂O	MgO	Others	LOI
											高岭土生料	36.48	44.18	0.34	0.71	0.42	0.18	0.034	0.19	1.448	16.02
石英粉	99.41	0.27	0.08	0	0	0	0	0	0	0.23

废弃耐火材料为太原钢铁集团用后耐火材料。

实施例1：

低温高强熔块釉的制备方法，包括以下步骤：

按质量百分比称取所需原料：高岭土8.828%，石英40.382%，硼砂22.06%，硼酸0%，碳酸钾4.725%，碳酸钠2.128%，碳酸钙18.657%，氧化镁3.22%；将各组份原料混合均匀，置于高温炉中升温至1200℃，保温0.5h以制备熔块，经水淬后，而得到熔块，将得到的熔块研磨成粉即为制得的熔块釉。

熔块釉的主要化学组成为SiO₂57.29%，Al₂O₃4.17%，B₂O₃10.42%，K₂O4.17%，Na₂O6.24%，CaO18.53%，MgO4.17%。测其抗折强度可达76.03MPa，硬度可达6212MPa。

将所用的废弃耐火材料进行破碎，得到不同粒径范围的骨料，筛分出粒径为1.53-1.72mm范围的骨料；

将骨料与熔块釉按重量比100：9，将熔块釉添加至骨料中，均匀混合后置于模具中，在成型压力为20MPa下压制成型；

将制得的试样在烧制温度900℃条件下进行烧制，其保温时间为60min。

然后测试每个砖坯试样的抗压强度为42.5MPa，透水性能为2.32×10^-2cm/s，并经过25次冻融循环，测其强度损失率为7.49%。

实施例2：

按质量百分比称取所需原料：高岭土13.458%，石英34.965%，硼砂22.419%，硼酸0%，碳酸钾3.601%，碳酸钠4.96%，碳酸钙18.96%，氧化镁1.636%；将各组份原料混合均匀，置于高温炉中升温至1250℃，保温1h以制备熔块，经水淬后，而得到熔块，将得到的熔块研磨成粉即为制得的熔块釉。

熔块釉的主要化学组成为SiO₂54.35%，Al₂O₃6.52%，B₂O₃10.87%，K₂O3.25%，Na₂O8.70%，CaO14.12%，MgO2.17%。测其抗折强度可达63.42MPa，硬度可达7208MPa。

将所用的废弃耐火材料进行破碎，得到不同粒径范围的骨料，筛分出粒径为1.28-1.53mm范围的骨料；

将骨料与熔块釉按重量比100：8.5，将熔块釉添加至骨料中，均匀混合后置于模具中，在成型压力为19MPa下压制成型；

将制得的试样在烧制温度890℃条件下进行烧制，其保温时间为55min。

然后测试每个砖坯试样的抗压强度为41.5MPa，透水性能为2.24×10^-2cm/s，并经过25次冻融循环，测其强度损失率为7.89%。

实施例3：

按质量百分比称取所需原料：高岭土8.871%，石英40.580%，硼砂19.909%，硼酸4.338%，碳酸钾5.935%，碳酸钠0%，碳酸钙18.749%，氧化镁1.618%；将各组份原料混合均匀，置于高温炉中升温至1300℃，保温1.5h以制备熔块，经水淬后，而得到熔块，将得到的熔块研磨成粉即为制得的熔块釉。

熔块釉的主要化学组成为SiO₂57.89%，Al₂O₃4.21%，B₂O₃12.62%，K₂O4.21%，Na₂O4.21%，CaO7.36%，MgO2.11%。测其抗折强度可达62.73MPa，硬度可达6529MPa。

将所用的废弃耐火材料进行破碎，得到不同粒径范围的骨料，筛分出粒径为1.11-1.28mm范围的骨料；

将骨料与熔块釉按重量比100：9.5，将熔块釉添加至骨料中，均匀混合后置于模具中，在成型压力为21MPa下压制成型；

将制得的试样在烧制温度910℃条件下进行烧制，其保温时间为65min。

然后测试每个砖坯试样的抗压强度为39.8MPa，透水性能为2.04×10^-2cm/s，并经过25次冻融循环，测其强度损失率为8.46%。

实施例4：

按质量百分比称取所需原料：高岭土13.183%，石英42.269%，硼砂19.723%，硼酸1.451%，碳酸钾5.880%，碳酸钠0%，碳酸钙14.288%，氧化镁3.206%；将各组份原料混合均匀，置于高温炉中升温至1250℃，保温1h以制备熔块，经水淬后，而得到熔块，将得到的熔块研磨成粉即为制得的熔块釉。

熔块釉的主要化学组成为SiO₂60.61%，Al₂O₃6.06%，B₂O₃10.10%，K₂O5.05%，Na₂O4.03%，CaO10.09%，MgO4.04%。测其抗折强度可达65.20MPa，硬度可达6222MPa。

将所用的废弃耐火材料进行破碎，得到不同粒径范围的骨料，筛分出粒径为0.86-1.11mm范围的骨料；

将骨料与熔块釉按重量100：8，将熔块釉添加至骨料中，均匀混合后置于模具中，在成型压力为18MPa下压制成型；

将制得的试样在烧制温度880℃条件下进行烧制，其保温时间为50min。

然后测试每个砖坯试样的抗压强度为40.2MPa，透水性能为2.02×10^-2cm/s，并经过25次冻融循环，测其强度损失率为8.94%。

实施例5：

按质量百分比称取所需原料：高岭土16.388%，石英37.598%，硼砂24.571%，硼酸0%，碳酸钾3.289%，碳酸钠0.837%，碳酸钙17.313%，氧化镁0%；将各组份原料混合均匀，置于高温炉中升温至1250℃，保温1.5h以制备熔块，经水淬后，而得到熔块，将得到的熔块研磨成粉即为制得的熔块釉。

熔块釉的主要化学组成为SiO₂58.82%，Al₂O₃7.84%，B₂O₃11.76%，K₂O2.94%，Na₂O5.87%，CaO12.73%，MgO0%。测其抗折强度可达63.73MPa，硬度可达6242MPa。

将所用的废弃耐火材料进行破碎，得到不同粒径范围的骨料，筛分出粒径为1.72-2.04mm范围的骨料；

将骨料与熔块釉按重量比100：10，将熔块釉添加至骨料中，均匀混合后置于模具中，在成型压力为22MPa下压制成型；

将制得的试样在烧制温度920℃条件下进行烧制，其保温时间为70min。

然后测试每个砖坯试样的抗压强度为40.5MPa，透水性能为2.16×10^-2cm/s，并经过25次冻融循环，测其强度损失率为8.86%。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所做的等同交换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种低温高强熔块釉，其特征在于各原料组份的重量百分比为：

高岭土 8-19%

石英 29-45%

硼砂 18-31%

硼酸 0-7.5%

碳酸钾 3-6.5%

碳酸钠 0-5%

碳酸钙 9-19%

氧化镁 0-3.5%

其中，碳酸钠和硼酸不能同时为0。

2.如权利要求1所述的一种低温高强熔块釉的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

3.如权利要求1所述的一种低温高强熔块釉的应用，其特征在于包括以下步骤：

（1）将所用的废弃耐火材料进行破碎，得到粒径范围为0.50-3.52mm的骨料；

（2）将骨料与熔块釉按重量比为100：6.5-12.5，最佳为100：8-10，将熔块添加至骨料中，均匀混合后置于模具中，在成型压力为10-35MPa下压制成型；

（3）将制得的成型试样，在烧制温度800-950℃条件下进行烧制，其保温时间为30-90min。

4.如权利要求3所述的一种低温高强熔块釉的应用，其特征在于骨料与熔块釉按重量比为100：8-10。

5.如权利要求3所述的一种低温高强熔块釉的应用，其特征在于成型压力为18-22MPa。

6.如权利要求3所述的一种低温高强熔块釉的应用，其特征在于烧制温度为880-920℃，保温时间为50-70min。