CN108484123A - 一种高掺量冶金钢渣废料的陶瓷砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高掺量冶金钢渣废料的陶瓷砖，其自上而下包括砖坯层、底釉层、装饰层和透明抛釉层，所述砖坯层按坯料原料质量百分比计由30～55％冶金钢渣废料和45～60％的砖坯基料组成，所述底釉层由底釉基础釉料和铬铁锌黑棕陶瓷色料混合而成。本发明通过在砖坯中引入冶金钢渣废料作为陶瓷砖砖坯生产的主要原料之一，有效地解决了冶金钢渣废料的循环利用及环保问题，同时通过在底釉层中引入与砖坯层颜色一致的色料，有效地解决了该陶瓷砖在后期切边倒角过程中出现白线的缺陷。

Description

一种高掺量冶金钢渣废料的陶瓷砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料废物利用领域，特别涉及冶金钢渣废料在陶瓷砖上的利用。
背景技术
钢渣是钢铁生产中的副产物，产生量约占粗钢产量的15％。目前，有将钢渣作为填料应用在水泥行业中，但是因为钢渣具有高膨胀性，因此一般的水泥中钢渣添加比例小于5％，所述急需寻找一种能够大批量低成本利用钢渣的方法。利用钢渣制备建筑陶瓷是较为有前景的方向之一。陶瓷行业具有利用大量原料的能力，陶瓷是通过对生坯高温烧结后的产品，在烧制过程中会将安定性等问题消除，也不存在活性差的问题。但钢渣中含有大量的氧化铁成分，制备出的含钢渣的陶瓷砖颜色呈深棕色，深棕色坯体与白色底釉颜色差异太大，制备的产品后期在切边倒角过程中会出现白线的问题。
中国专利CN107500740A公开了一种环保型黑色陶瓷砖及其制备方法，制备过程中未布施白色底釉，直接在黑色砖坯上布施透明抛釉，这样虽然有效避免了因使用白色底釉造成的切边倒角过程中出现白线的问题，但普通透明抛釉高温粘度较低，钢渣废料中大量的氧化铁在高温时容易分解形成气体，导致釉面起泡或形成针孔等缺陷。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种高掺量冶金钢渣废料的陶瓷砖，同时提供该陶瓷砖的制备方法。
本发明所采取的技术方案是：一种高掺量冶金钢渣废料的陶瓷砖，其自上而下包括砖坯层、底釉层、装饰层和透明抛釉层，所述砖坯层按坯料原料质量百分比计由30～55％冶金钢渣废料和45～60％的砖坯基料组成，所述底釉层由底釉基础釉料和铬铁锌黑棕陶瓷色料混合而成。
作为上述方案的进一步改进，所述砖坯层中冶金钢渣废料的化学成分按重量百分比计为：20～28％的SiO2、2～3％的Al2O3、18～21％的Fe2O3、29～33％的CaO、4～6％的MgO、4～6％的烧失量和3～23％的其他。
作为上述方案的进一步改进，所述底釉层中铬铁锌黑棕陶瓷色料占底釉层总质量的0.1～1.5％。具体地，所述铬铁锌黑棕陶瓷色料的添加量对底釉层与砖坯层的附着力存在一定影响，其添加量过大容易造成底釉层与砖坯层之间附着力下降而导致后续高温烧成时出现气泡、裂纹等质量问题，其添加量过少则颜色遮盖力不佳导致后期切边倒角后外观欠佳。
作为上述方案的进一步改进，所述底釉层中底釉基础釉料的化学成分按重量百分比计为：67.72％的SiO2、20.90％的Al2O3、0.09％的Fe2O3、0.01％的TiO2、0.41％的CaO、0.9％的MgO、6.08％的K2O、0.95％的Na2O、1.21％的ZnO、0.59％的ZrO2和1.1％的烧失量。具体地，该底釉基础釉料具有高粘度的特性，其可阻止高掺量冶金钢渣废料砖坯中氧化铁高温氧化分解释放的气体向上扩散，有效地解决了砖坯层直接与抛釉层接触导致容易产生气泡的质量问题。
作为上述方案的进一步改进，所述透明抛釉层的化学成分按重量百分比计为：43～45％的SiO2、5～8％的Al2O3、0.05～0.08％的Fe2O3、0.01～0.03％的TiO2、7～9％的CaO、3～5％的MgO、2～5％的K2O、1～2％的Na2O、13～15％的ZnO和4～5％的烧失量。
作为上述方案的进一步改进，所述装饰层选自白色色调、灰色色调、金黄色色调装饰图案中的其中一种。
一种如上所述的高掺量冶金钢渣废料的陶瓷砖的制备方法，其包括如下工艺步骤：
1)将陶瓷砖砖坯坯料各原料组分与水混合加入球磨机中进行球磨处理，坯料添加量按质量百分比计为所述坯料各组分与水的总重量的65～70％，球磨得混合磨料后经除铁、过筛、喷粉和陈腐，得砖坯粉料；
2)将步骤1)所得砖坯粉料置于压机中进行半干压制成型，得砖坯；
3)步骤2)所得砖坯经干燥后布施底釉形成底釉层，在底釉层上进行图案装饰形成装饰层，后经布施透明釉形成透明抛釉层，再进入烧成窑中高温烧成，最后经抛光和磨边处理得成品。
作为上述方案的进一步改进，步骤1)球磨处理后混合磨料的细度为0.3以下。
作为上述方案的进一步改进，步骤1)中球磨处理过程中控制球磨机填充率为60～80％。
作为上述方案的进一步改进，步骤3)中所述图案装饰选自丝网印刷、滚筒印刷和喷墨打印中的至少一种。
本发明的有益效果是：
(1)本发明通过在砖坯中引入冶金钢渣废料作为陶瓷砖砖坯生产的主要原料之一，有效地解决了冶金钢渣废料的循环利用及环保问题，同时通过在底釉层中引入与砖坯层颜色一致的色料，有效地解决了该陶瓷砖在后期切边倒角过程中出现白线的缺陷。
(2)本发明通过在底釉层引入高粘度的底釉基础釉料，阻止了高掺量冶金钢渣废料砖坯中氧化铁高温氧化分解释放的气体向上扩散，有效地解决了砖坯层直接与抛釉层接触导致容易产生气泡的质量问题。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行具体描述，以便于所属技术领域的人员对本发明的理解。有必要在此特别指出的是，实施例只是用于对本发明做进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，所属领域技术熟练人员，根据上述发明内容对本发明作出的非本质性的改进和调整，应仍属于本发明的保护范围。同时下述所提及的原料未详细说明的，均为市售产品；未详细提及的工艺步骤或制备方法为均为本领域技术人员所知晓的工艺步骤或制备方法。
实施例1
一种高掺量冶金钢渣废料的陶瓷砖，其自上而下包括砖坯层、底釉层、装饰层和透明抛釉层。其中：
砖坯层按坯料原料质量百分比计由30％的冶金钢渣废料和60％的砖坯基料组成，所述冶金钢渣废料的化学成分按重量百分比计为：20％的SiO2、3％的Al2O3、18％的Fe2O3、33％的CaO、4％的MgO、6％的烧失量和16％的其他；
底釉层按原料质量百分比计99.9％的底釉基础釉料和0.1％的铬铁锌黑棕陶瓷色料组成，所述底釉基础釉料的化学成分按重量百分比计为：67.72％的SiO2、20.90％的Al2O3、0.09％的Fe2O3、0.01％的TiO2、0.41％的CaO、0.9％的MgO、6.08％的K2O、0.95％的Na2O、1.21％的ZnO、0.59％的ZrO2和1.1％的烧失量；
透明抛釉层的化学成分按重量百分比计为：47.25％的SiO2、5.86％的Al2O3、0.05％的Fe2O3、0.02％的TiO2、7.56％的CaO、4.66％的MgO、2.84％的K2O、1.02％的Na2O、11.79％的ZnO和5.44％的烧失量。
制备方法：
1)将陶瓷砖坯坯料各原料组分与水混合加入球磨机中进行球磨处理，坯料添加量按质量百分比计为所述坯料各组分与水的总重量的65％，控制球磨机填充率为75％，球磨至混合物料细度为0.25，后经除铁、250目筛网过筛、喷粉和陈腐，得砖坯粉料；
2)将步骤1)所得砖坯粉料置于压机中进行半干压制成型，得砖坯；
3)步骤2)所得砖坯经干燥后布施底釉形成底釉层，底釉层与砖坯层的色差值不高于0.2，在底釉层上进行图案装饰形成白色色调的装饰层，后经布施透明釉形成透明抛釉层，再进入烧成窑中于1220℃高温烧成，最后经抛光和磨边处理，得实施例1成品。
实施例2
一种高掺量冶金钢渣废料的陶瓷砖，其自上而下包括砖坯层、底釉层、装饰层和透明抛釉层。其中：
砖坯层按坯料原料质量百分比计由55％的冶金钢渣废料和45％的砖坯基料组成，所述冶金钢渣废料的化学成分按重量百分比计为：28％的SiO2、2％的Al2O3、21％的Fe2O3、29％的CaO、6％的MgO、4％的烧失量和10％的其他；
底釉层按原料质量百分比计98.5％的底釉基础釉料和1.5％的铬铁锌黑棕陶瓷色料组成，所述底釉基础釉料的化学成分按重量百分比计为：67.72％的SiO2、20.90％的Al2O3、0.09％的Fe2O3、0.01％的TiO2、0.41％的CaO、0.9％的MgO、6.08％的K2O、0.95％的Na2O、1.21％的ZnO、0.59％的ZrO2和1.1％的烧失量；
透明抛釉层的化学成分按重量百分比计为：45.32％的SiO2、6.75％的Al2O3、0.05％的Fe2O3、0.02％的TiO2、5.69％的CaO、4.32％的MgO、2.75％的K2O、1.88％的Na2O、12.04％的ZnO和5.21％的烧失量。
制备方法：
1)将陶瓷砖坯坯料各原料组分与水混合加入球磨机中进行球磨处理，坯料添加量按质量百分比计为所述坯料各组分与水的总重量的70％，控制球磨机填充率为60％，球磨至混合物料细度为0.21，后经除铁、250目筛网过筛、喷粉和陈腐，得砖坯粉料；
2)将步骤1)所得砖坯粉料置于压机中进行半干压制成型，得砖坯；
3)步骤2)所得砖坯经干燥后布施底釉形成底釉层，底釉层与砖坯层的色差值不高于0.2，在底釉层上进行图案装饰形成灰色色调的装饰层，后经布施透明釉形成透明抛釉层，再进入烧成窑中于1180℃高温烧成，最后经抛光和磨边处理，得实施例2成品。
实施例3
一种高掺量冶金钢渣废料的陶瓷砖，其自上而下包括砖坯层、底釉层、装饰层和透明抛釉层。其中：
砖坯层按坯料原料质量百分比计由40％的冶金钢渣废料和60％的砖坯基料组成，所述冶金钢渣废料的化学成分按重量百分比计为：25％的SiO2、2％的Al2O3、20％的Fe2O3、30％的CaO、5％的MgO、5％的烧失量和13％的其他；
底釉层按原料质量百分比计99％的底釉基础釉料和1％的铬铁锌黑棕陶瓷色料组成，所述底釉基础釉料的化学成分按重量百分比计为：67.72％的SiO2、20.90％的Al2O3、0.09％的Fe2O3、0.01％的TiO2、0.41％的CaO、0.9％的MgO、6.08％的K2O、0.95％的Na2O、1.21％的ZnO、0.59％的ZrO2和1.1％的烧失量；
透明抛釉层的化学成分按重量百分比计为：46.56％的SiO2、7.21％的Al2O3、0.05％的Fe2O3、0.02％的TiO2、4.99％的CaO、4.17％的MgO、3.25％的K2O、1.69％的Na2O、11.77％的ZnO和5.48％的烧失量。
制备方法：
1)将陶瓷砖坯坯料各原料组分与水混合加入球磨机中进行球磨处理，坯料添加量按质量百分比计为所述坯料各组分与水的总重量的68％，控制球磨机填充率为80％，球磨至混合物料细度为0.23，后经除铁、250目筛网过筛、喷粉和陈腐，得砖坯粉料；
2)将步骤1)所得砖坯粉料置于压机中进行半干压制成型，得砖坯；
3)步骤2)所得砖坯经干燥后布施底釉形成底釉层，底釉层与砖坯层的色差值不高于0.2，在底釉层上进行图案装饰形成金黄色色调的装饰层，后经布施透明釉形成透明抛釉层，再进入烧成窑中于1230℃高温烧成，最后经抛光和磨边处理，得实施例3成品。
上述实施例为本发明的优选实施例，凡与本发明类似的工艺及所作的等效变化，均应属于本发明的保护范畴。

Claims (10)

1.一种高掺量冶金钢渣废料的陶瓷砖，其特征在于：自上而下包括砖坯层、底釉层、装饰层和透明抛釉层，所述砖坯层按坯料原料质量百分比计由30～55％冶金钢渣废料和45～60％的砖坯基料组成，所述底釉层由底釉基础釉料和铬铁锌黑棕陶瓷色料混合而成。
2.根据权利要求1所述的一种高掺量冶金钢渣废料的陶瓷砖，其特征在于：所述砖坯层中冶金钢渣废料的化学成分按重量百分比计为：20～28％的SiO2、2～3％的Al2O3、18～21％的Fe2O3、29～33％的CaO、4～6％的MgO、4～6％的烧失量和3～23％的其他。
3.根据权利要求1所述的一种高掺量冶金钢渣废料的陶瓷砖，其特征在于：所述底釉层中铬铁锌黑棕陶瓷色料占底釉层总质量的0.1～1.5％。
4.根据权利要求1所述的一种高掺量冶金钢渣废料的陶瓷砖，其特征在于：所述底釉层中底釉基础釉料的化学成分按重量百分比计为：67.72％的SiO2、20.90％的Al2O3、0.09％的Fe2O3、0.01％的TiO2、0.41％的CaO、0.9％的MgO、6.08％的K2O、0.95％的Na2O、1.21％的ZnO、0.59％的ZrO2和1.1％的烧失量。
5.根据权利要求1所述的一种高掺量冶金钢渣废料的陶瓷砖，其特征在于：所述透明抛釉层的化学成分按重量百分比计为：43～45％的SiO2、5～8％的Al2O3、0.05～0.08％的Fe2O3、0.01～0.03％的TiO2、7～9％的CaO、3～5％的MgO、2～5％的K2O、1～2％的Na2O、13～15％的ZnO和4～5％的烧失量。
6.根据权利要求1所述的一种高掺量冶金钢渣废料的陶瓷砖，其特征在于：所述装饰层选自白色色调、灰色色调、金黄色色调装饰图案中的其中一种。
7.一种如权利要求1～6任一项所述的高掺量冶金钢渣废料的陶瓷砖的制备方法，其特征在于包括如下工艺步骤：
1)将陶瓷砖坯坯料各原料组分与水混合加入球磨机中进行球磨处理，坯料添加量按质量百分比计为所述坯料各组分与水的总重量的65～70％，球磨得混合磨料后经除铁、过筛、喷粉和陈腐，得砖坯粉料；
2)将步骤1)所得砖坯粉料置于压机中进行半干压制成型，得砖坯；
3)步骤2)所得砖坯经干燥后布施底釉形成底釉层，在底釉层上进行图案装饰形成装饰层，后经布施透明釉形成透明抛釉层，再进入烧成窑中高温烧成，最后经抛光和磨边处理得成品。
8.根据权利要求7所述的一种高掺量冶金钢渣废料的陶瓷砖的制备方法，其特征在于：步骤1)球磨处理后混合磨料的细度为0.3以下。
9.根据权利要求7所述的一种高掺量冶金钢渣废料的陶瓷砖的制备方法，其特征在于：步骤1)中球磨处理过程中控制球磨机填充率为60～80％。
10.根据权利要求7所述的高掺量冶金钢渣废料的陶瓷砖的制备方法，其特征在于：步骤3)中所述图案装饰选自丝网印刷、滚筒印刷和喷墨打印中的至少一种。
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