CN108558360A - 黑色仿古砖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种黑色仿古砖及其制备方法。黑色仿古砖由赤泥细粉、助熔剂、变色剂、粘土和辅助粘结剂以70‑85：5‑10：1‑5：1‑10：5‑10的重量比制成。本发明具有四个显著的优点：一是通过预煅烧，减少赤泥中的有机物，从而大大降低赤泥在烧成中易发泡和收缩大的问题；二是强度和环境安全性高；三是采用硼酸或硼砂作为变色剂，使得赤泥烧结后成为有光泽的黑色，颜色均匀；四是大量使用赤泥，赤泥用量可达80％以上，是很好的可将赤泥资源化的产品，减轻环境污染。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种黑色仿古砖及其制备方法。
背景技术
仿古砖属于建筑陶瓷，主要用于建筑物室内、室外装饰用。仿古砖的应用范围十分广泛，它的文化底蕴、历史内涵和丰富的装饰手法使其在国内发展迅速，同时也是欧美市场的瓷砖主流产品。随着其使用范围不断扩大，市场对仿古砖需求也不断扩大。目前仿古砖的原料主要以粘土、长石类矿产原料为主。我国已经成为世界上的建筑卫生陶瓷生产大国，人均拥有矿产资源水平极低，在可持续发展道路的战略下，建筑陶瓷行业受原料供应的制约正在越来越明显，寻找一种新的廉价的原料来取代日益匮乏的陶瓷原料已成为了建筑陶瓷行业发展的当务之急。利用赤泥生产建筑陶瓷砖为建筑陶瓷原料市场和赤泥综合利用开辟了一条新的途径。
赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的污染性废渣，经检测，无放射性，其主要成分为Na2O、SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO，以及少量重金属氧化物及盐类，若自然堆放，其中的碱金属、重金属等物质水溶后渗入地下水系统，对当地的生态环境将产生极大的危害。我国是氧化铝生产大国，目前每年排放的赤泥量近千万吨。除少部分得到利用外，大量的赤泥只能采用自然堆放，占用了大片土地，也对环境造成了严重的污染。可以说，对赤泥进行资源化利用，最大限度地减少赤泥的危害已迫在眉睫。
赤泥虽然具有上述危害，但因为含有Na2O、SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO等成分，加入合适的添加剂后，经高温下煅烧，这些物质可以形成玻璃化的硅酸盐物质，重金属离子在玻璃化的硅酸盐相中完全固结“惰性化”，不具备水溶性。赤泥在建筑陶瓷砖领域的应用正是利用这一原理，通过研制合适的添加剂成分，使其在中低温条件下实现玻璃化烧结，制成赤泥陶瓷砖。这一产品思路可以大量消耗赤泥废料，快速将赤泥资源化，解决赤泥给当地环境带来的污染问题。
赤泥制备瓷砖主要有三个难题。一是赤泥在堆放过程中，混入大量有机物，在烧成过程中容易产生较多气孔。二是赤泥因含有大量Fe2O3直接烧成后为棕色或棕红色，且色不均匀，美观性差。三是纯赤泥成瓷的温度较高，需要在1200℃以上烧成，需要降低其烧结温度。
鉴于建筑陶瓷行业原料供应逐年减少，寻找新的原料资源已迫在眉睫。目前已有粉煤灰等制备仿古砖的报道，也有利用赤泥高温下易产生气孔的特性，将赤泥用于制备多孔保温材料的报道，但将赤泥用于制备致密的黑色仿古砖方面尚未见报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种黑色仿古砖，强度高、致密、有光泽、黑色均匀；本发明同时提供了黑色仿古砖的制备方法，科学合理、简单易行。
本发明所述的黑色仿古砖是由赤泥细粉、助熔剂、变色剂、粘土和辅助粘结剂以70-85：5-10：1-5：1-10：5-10的重量比制成。
所述的赤泥细粉的粒度为200目。
所述的助熔剂为玻璃粉、石英粉或长石粉中的一种，粒度为200目。
所述的变色剂为硼酸或硼砂。
所述的粘土为高岭土、苏州土或广西白泥中的一种，粒度为200目。
所述的辅助粘结剂为水玻璃溶液或硅溶胶溶液；其中，水玻璃溶液的质量浓度为25-30％，硅溶胶溶液的质量浓度为15-30％。
本发明所述的黑色仿古砖的制备方法，步骤如下：
(1)将赤泥细粉预煅烧；
(2)将预煅烧后的赤泥细粉、助熔剂、变色剂、粘土和辅助粘结剂混合均匀后，得到仿古砖混合料；
(3)将仿古砖混合料填布在压机的金属砖模具中，一次加压成型；
(4)压制成型后的砖坯烘干后，高温烧成，冷却，即得。
步骤(1)中所述的预煅烧温度为500℃，预煅烧时间为2h。
步骤(3)中所述的成型压力为50-100MPa。
步骤(4)中所述的烘干温度为110℃，烘干时间为8-10h，烧成温度为1000-1150℃，烧成时间为1-2h。
本发明采用赤泥预烧、添加变色剂、助熔剂来解决赤泥制备瓷砖中的三个难题，制备出了致密光泽的黑色仿古瓷砖。
本发明为解决建筑陶瓷行业原料资源日益稀缺的问题，提供一种用赤泥制备的致密光泽的黑色仿古瓷砖。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明利用赤泥细粉、助熔剂、变色剂、粘土和辅助粘结剂，来制备高强度致密的黑色仿古瓷砖。这种利用赤泥制备黑色仿古瓷砖的工艺，具有四个显著的优点：一是通过预煅烧，减少赤泥中的有机物，从而大大降低赤泥在烧成中易发泡和收缩大的问题。本发明中的预煅烧工艺对提高仿古砖的致密度和强度具有重要作用；二是强度和环境安全性高。玻璃粉、石英粉、长石粉等助熔剂的使用显著降低赤泥的烧结温度，使其在1000-1150℃即可形成玻璃态的硅酸盐物质，这些玻璃态的硅酸盐物质保证了仿古砖的高强度，同时将赤泥中的重金属离子完全包裹固结“惰性化”，环境安全性大大提高；三是采用硼酸或硼砂作为变色剂，使得赤泥烧结后成为有光泽的黑色，颜色均匀，而且硼酸或硼砂还可作为赤泥的玻化助剂，使得赤泥玻璃化温度显著降低，玻化效果好，提高其环境安全性。四是大量使用赤泥，赤泥用量可达80％以上，是很好的可将赤泥资源化的产品，减轻环境污染。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
(1)先将200目筛的赤泥细粉预煅烧处理，预煅烧温度为500℃，预煅烧时间为2h。
(2)预煅烧过200目筛的赤泥细粉、200目玻璃粉、硼酸、200目高岭土、水玻璃溶液以70：10：5：7：8的重量比混合均匀后得到仿古砖混合料。
(3)将上述仿古砖混合料填布在压机的金属砖模具中，一次加压成型，成型压力100MPa；压制成型后的砖坯在110℃烘干9h后，在1100℃高温烧成1h，冷却即得到致密的黑色仿古砖。仿古砖性能指标见表1。
实施例2
(1)先将200目筛的赤泥细粉预煅烧处理，预煅烧温度为500℃，预煅烧时间为2h。
(2)预煅烧过200目筛的赤泥细粉、200目石英粉、硼酸、200目苏州土、水玻璃溶液以75：8：4：6：7的重量比混合均匀后得到仿古砖混合料。
(3)将上述仿古砖混合料填布在压机的金属砖模具中，一次加压成型，成型压力50MPa；压制成型后的砖坯在110℃烘干10h后，在1120℃高温烧成2h，冷却即得到致密的黑色仿古砖。仿古砖性能指标见表1。
实施例3
(1)先将200目筛的赤泥细粉预煅烧处理，预煅烧温度为500℃，预煅烧时间为2h。
(2)预煅烧过200目筛的赤泥细粉、200目长石粉、硼酸、200目广西白泥、水玻璃溶液以80：7：3：5：5的重量比混合均匀后得到仿古砖混合料。
(3)将上述仿古砖混合料填布在压机的金属砖模具中，一次加压成型，成型压力80MPa；压制成型后的砖坯在110℃烘干8h后，在1130℃高温烧成1.5h，冷却即得到致密的黑色仿古砖。仿古砖性能指标见表1。
实施例4
(1)先将赤泥预煅烧处理，预煅烧温度为500℃，煅烧时间为2h，后粉碎过200目筛。
(2)预煅烧过200目筛的赤泥细粉、200目玻璃粉、硼砂、高岭土、水玻璃溶液以83：5：2：5：5的重量比混合均匀后得到仿古砖混合料。
(3)将上述仿古砖混合料填布在压机的金属砖模具中，一次加压成型，成型压力100MPa；压制成型后的砖坯在110℃烘干9h后，在1150℃高温烧成1h，冷却即得到致密的黑色仿古砖。仿古砖性能指标见表1。
表1实施例1-4仿古砖性能指标
| 实施例编号 | 断裂模数，MPa |
| 实施例1 | 40 |
| 实施例2 | 36 |
| 实施例3 | 35 |
| 实施例4 | 32 |
Claims (10)
1.一种黑色仿古砖，其特征在于由赤泥细粉、助熔剂、变色剂、粘土和辅助粘结剂以70-85：5-10：1-5：1-10：5-10的重量比制成。
2.根据权利要求1所述的黑色仿古砖，其特征在于所述的赤泥细粉的粒度为200目。
3.根据权利要求1所述的黑色仿古砖，其特征在于所述的助熔剂为玻璃粉、石英粉或长石粉中的一种，粒度为200目。
4.根据权利要求1所述的黑色仿古砖，其特征在于所述的变色剂为硼酸或硼砂。
5.根据权利要求1所述的黑色仿古砖，其特征在于所述的粘土为高岭土、苏州土或广西白泥中的一种，粒度为200目。
6.根据权利要求1所述的黑色仿古砖，其特征在于所述的辅助粘结剂为水玻璃溶液或硅溶胶溶液；其中，水玻璃溶液的质量浓度为25-30％，硅溶胶溶液的质量浓度为15-30％。
7.一种权利要求1-6任一所述的黑色仿古砖的制备方法，其特征在于步骤如下：
(1)将赤泥细粉预煅烧；
(2)将预煅烧后的赤泥细粉、助熔剂、变色剂、粘土和辅助粘结剂混合均匀后，得到仿古砖混合料；
(3)将仿古砖混合料填布在压机的金属砖模具中，一次加压成型；
(4)压制成型后的砖坯烘干后，高温烧成，冷却，即得。
8.根据权利要求7所述的黑色仿古砖的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述的预煅烧温度为500℃，预煅烧时间为2h。
9.根据权利要求7所述的黑色仿古砖的制备方法，其特征在于步骤(3)中所述的成型压力为50-100MPa。
10.根据权利要求7所述的黑色仿古砖的制备方法，其特征在于步骤(4)中所述的烘干温度为110℃，烘干时间为8-10h，烧成温度为1000-1150℃，烧成时间为1-2h。
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