CN108911703B - 一种利用氧化铝厂的赤泥制备古建陶瓷及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用氧化铝厂的赤泥制备古建陶瓷及其制备方法，制备原料包括：高岭土25～45份，酸性粘土10～25份，赤泥10～25份，透辉石5～15份，烧滑石5～15份，蒙脱石5～15份，生焦5～15份。在制备中加入赤泥后，可以调整工艺配方弥补赤泥的缺点，使含有赤泥的原料符合制备瓷砖及其瓦的工艺要求，制备的产品达到国家标准，能变废为宝，废物利用，降低制备成本，减少对环境的污染。

Description

一种利用氧化铝厂的赤泥制备古建陶瓷及其制备方法

技术领域

本发明涉及陶瓷材料技术领域，且特别涉及一种利用氧化铝厂的赤泥制备古建陶瓷及其制备方法。

背景技术

赤泥，亦称红泥，从铝土矿中提炼氧化铝后排出的工业固体废物。一般含氧化铁量大，外观与赤色泥土相似，因而得名。赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的污染性废渣，一般平均每制备1吨氧化铝，附带产生1.0～2.0吨赤泥。中国作为世界第4大氧化铝制备国，每年排放的赤泥高达数百万吨。大量的赤泥不能充分有效的利用，只能依靠大面积的堆场堆放，占用了大量土地，也对环境造成了严重的污染。因此，赤泥的开发利用也就成了各个行业都在研究的课题。同时作为陶瓷行业又属于消耗资源的大户企业，也急于寻找一种替代资源，节约资源。

近年来，利用赤泥回收有价金属、农业、环保领域中的应用等方面开展了大量的研究探索，取得了一定成效。综合国内外赤泥资源化利用情况来看，规模化利用仍然是今后赤泥利用的主要思路，而根据市场情况，在有条件的地区开发高附加值利用也是一种必不可少的途径。拜耳法赤泥的高碱性是制约赤泥利用的瓶颈技术，是一个全世界都亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用氧化铝厂的赤泥制备古建陶瓷及其制备方法，该方法克服现有制备方法之不足，提供一种更高效率、更节能、更安全环保的制备古建陶瓷的方法。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出了一种利用氧化铝厂的赤泥制备古建陶瓷，包括以下重量份的原料：高岭土25～45份，酸性粘土10～25份，赤泥10～25份，透辉石5～15份，烧滑石5～15份，蒙脱石5～15份以及生焦5～15份。

本发明提出了一种利用氧化铝厂的赤泥制备古建陶瓷的制备方法，将各原料经混料、球磨、粉碎过筛、半干压成型、干燥、煅烧得到所述古建陶瓷。

本发明的有益效果是：

本发明提供一种利用氧化铝厂的赤泥制备古建陶瓷及其制备方法，该方法通过将氧化铝厂废弃的赤泥与其他原料一起混合，作为烧制原料，经烧制得到一种古建陶瓷，经煅烧后得到的陶瓷砖产品在抗折强度、收缩率、平整度等性能方面优于目前市场上的陶瓷砖产品。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明制备厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

赤泥中的主要化学成分为三氧化二铝、二氧化硅、三氧化二铁及氧化钙，就其组成矿物看，常包含方解石、霰石、一水硬铝石、三水铝石、蛋白石、水化石榴石、钙石、石英、赤铁矿、针铁矿、钙铁矿等，还含有氧化铝制备中混入的火碱、水玻璃等。

由于赤泥中含有大量的强碱性化学物质，稀释10倍后其pH值仍为11.25～11.50(原土为12以上)，极高的pH值决定了赤泥对生物和金属、硅质材料的强烈腐蚀性。高碱度的污水渗入地下或进入地表水，使水体pH值升高，以致超出国家规定的相应标准，同时由于pH值的高低常常影响水中化合物的毒性，因此还会造成更为严重的水污染。

目前，在利用赤泥制备建筑陶瓷或者瓷砖的过程中，直接利用赤泥与其他原料进行混合烧制，由于赤泥中含有很多的重金属，直接制备制备的陶瓷中还含有大量的重金属，会对环境造成严重的污染，因此急需制备一种环保的古建筑陶瓷。

下面对本发明实施例提供的一种利用氧化铝厂的赤泥制备古建陶瓷及其制备方法进行具体说明。

本发明所提供的一种利用氧化铝厂的赤泥制备古建陶瓷，包括以下重量份的原料：高岭土25～45份，酸性粘土10～25份，赤泥10～25份，透辉石5～15份，烧滑石5～15份，蒙脱石5～15份以及生焦5～15份。

本发明实施例提供的一种利用氧化铝厂的赤泥制备古建陶瓷，其制备原料包括高岭土，酸性粘土，赤泥，透辉石，烧滑石，蒙脱石和生焦，由于赤泥中含有大量的强碱性化学物质，加入酸性粘土，酸性粘土是酸性富含多种硅酸盐，粘土粒较多，透水性较小的土。压实后水稳性好，强度较高，毛细作用小，酸性黏土类原料是钧瓷生产的重要原料，黏土类原料是一种疏松的或呈胶状致密的水铝硅酸盐矿物,是多种微细矿物和杂质的混合体。酸性粘土一方面可以起到粘结的作用，更重要的是，酸性粘土与碱性赤泥在高温烧制的过程中发生反应生成盐，降低直接排放的污染性，并且蒙脱石和生焦还具有吸附的功能，可以有效吸附赤泥中的金属离子，不仅有效利用了赤泥，而且制备的陶瓷是一种环保耐用的古建陶瓷。

在一些实施方式中，一种利用氧化铝厂的赤泥制备古建陶瓷，包括以下重量份的原料：高岭土35～45份，酸性粘土15～25份，赤泥15～25份，透辉石5～10份，烧滑石5～10份，蒙脱石5～10份以及生焦5～10份。

在一些实施方式中，一种利用氧化铝厂的赤泥制备古建陶瓷，包括以下重量份的原料：高岭土35～40份，酸性粘土15～20份，赤泥15～20份，透辉石5～8份，烧滑石5～8份，蒙脱石5～8份以及生焦5～8份。

本发明还提供一种利用氧化铝厂的赤泥制备古建陶瓷的制备方法，将各原料经混料、球磨、过筛、半干压成型、干燥以及煅烧，得到所述古建陶瓷。

本发明将已在先进陶瓷领域发展纯熟的陶瓷原位凝固成型技术引入到建筑陶瓷的成型工艺中，突破传统建筑陶瓷成型工艺思路，将高分子多糖作为胶凝剂，调整原位凝固成型工艺参数，制备出了以≥90wt％环保型古建筑陶瓷坯体，经煅烧后得到的陶瓷砖产品在抗折强度、收缩率、平整度等性能方面优于目前市场上的陶瓷砖产品。

在一些实施方式中，球磨过程中，加水作为分散介质，加高分子多糖作为胶凝剂，球磨时间为30～60min。

在一些实施方式中，物料经球磨磨至粒径小于等于150目。

在一些实施方式中，物料经所述球磨之后，再粉碎过20目筛。

在一些实施方式中，半干压成型的压制压力为20～30MPa，压制过程中保压时间为40～60s。

本发明实施例中将各种原料经配料、研磨、粉碎过筛之后进行半干压成型，原料搭配混合之后，加水作为分散介质，加高分子多糖作为胶凝剂，加胶凝剂研磨提高生胚的机械强度，然后进行球磨和过筛，使混合物料的粒径小于等于20目，将混合物料进行半干压成型，压制压力为20～30MPa，压制过程中保压40～60s，优选的压制的压力为24～28MPa，压制过程中保压40～50s，低于上述压制压力时，成型不好，影响后续的煅烧成型和陶瓷的外形，高于上述的压制压力时，混合物料内部的应力较大，在后续的煅烧的过程中出现裂痕，影响产品的美观度。

在一些实施方式中，干燥的温度为50～70℃，时间为1～2h。

在一些实施方式中，煅烧温度为1200～1300℃，煅烧时间为35～100min。

本发明实施例中氧化铝厂废弃的赤泥作为主要原料，相较于传统建筑陶瓷原料，可以大幅度降低陶瓷的制备成本；本发明陶瓷的生坯及熟坯相较于传统陶瓷都具有更好的力学性能，烧结温度在1200～1300℃时抗折强度达到87MPa～140MPa，达到国家标准35MPa的2.5倍～4.0倍；本发明利用了赤泥，解决了赤泥堆放及环境污染问题。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

一种利用赤泥制备古建陶瓷：

包括以下重量份的原料：高岭土45份，酸性粘土20份，赤泥15份，透辉石5份，烧滑石5份，蒙脱石5份以及生焦5份。

制备过程如下：

将各原料经混料，加水作为分散介质，加高分子多糖作为胶凝剂，球磨30min，使球磨之后的粒度为150目，粉碎过筛，使料粒径在20目以下，压制压力为20MPa，压制过程中保压20s，然后在温度为50℃，时间为1h干燥固化，温度为800℃，时间为80min煅烧，得到一种利用赤泥制备的古建陶瓷。

实施例2

一种利用赤泥制备古建陶瓷：

包括以下重量份的原料：高岭土35份，酸性粘土15份，赤泥18份，透辉石8份，烧滑石8份，蒙脱石8份以及生焦8份。

制备过程如下：

将各原料经混料，加水作为分散介质，加高分子多糖作为胶凝剂，球磨40min，使球磨之后的粒度为150目，粉碎过筛，使料粒径在20目以下，压制压力为24MPa，压制过程中保压30s，然后在温度为60℃，时间为1h干燥固化，温度为800℃，时间为80min煅烧，得到一种利用赤泥制备的古建陶瓷。

实施例3

一种利用赤泥制备古建陶瓷：

包括以下重量份的原料：高岭土25份，酸性粘土15份，赤泥20份，透辉石10份，烧滑石10份，蒙脱石10份以及生焦10份。

制备过程如下：

将各原料经混料，加水作为分散介质，加高分子多糖作为胶凝剂，球磨50min，使球磨之后的粒度为150目，粉碎过筛，使料粒径在20目以下，压制压力为26MPa，压制过程中保压50s，然后在温度为70℃，时间为1.5h干燥固化，温度为900℃，时间为100min煅烧，得到一种利用赤泥制备的古建陶瓷。

实施例4

一种利用赤泥制备古建陶瓷：

包括以下重量份的原料：高岭土25份，酸性粘土10份，赤泥15份，透辉石15份，烧滑石15份，蒙脱石10份以及生焦15份。

制备过程如下：

将各原料经混料，加水作为分散介质，加高分子多糖作为胶凝剂，球磨60min，使球磨之后的粒度为150目，粉碎过筛，使料粒径在20目以下，压制压力为28MPa，压制过程中保压60s，然后在温度为70℃，时间为2h干燥固化，温度为1000℃，时间为100min煅烧，得到一种利用赤泥制备的古建陶瓷。

对比例1

一种利用赤泥制备古建陶瓷：

包括以下重量份的原料：高岭土45份，赤泥45份以及生焦10份。

制备过程：

将各原料经混料，加水作为分散介质，球磨30min，温度为1000℃，时间为100min煅烧，得到一种利用赤泥制备古建陶瓷。

对比例1中烧结温度在1000℃时，得到的陶瓷的抗折强度达到70.5MPa，陶瓷表面不平整，还有裂痕，可能是用于赤泥呈现强碱性，由于碱性过强，在与原料在混合烧制的过程中出现裂痕。

以下是本发明实施例1-4和对比例1中的陶瓷的测试结果：

表1测试结果

由上述的表1可以看出：本发明实施例1-4中制备的陶瓷在抗折强度、收缩率和平衡度等方面由于对比例1中的陶瓷，本发明实施例中同时还利用了赤泥含量中氧化铁、氧化铝等组成特点，经过原料匹配，可制备出具有力学性能好等特点的陶瓷材料，所有实验得出的陶瓷具有高强度、低吸水率的优越性能，其抗折强度值超过35MPa，，较优的配比下，陶瓷材料抗折强度值超过100MPa，收缩率值小于7％。故此可将赤泥用于生产普通建筑陶瓷/陶瓷烧结砖和高强度工业用陶瓷材料的原料。可见，本发明实施例中不仅能有效利用赤泥，赤泥，而且制备出的陶瓷具有有益的性能。

综上，本发明提供了一种利用氧化铝厂的赤泥制备古建陶瓷及其制备方法，制备原料包括：高岭土25～45份，酸性粘土10～25份，赤泥10～25份，透辉石5～15份，烧滑石5～15份，蒙脱石5～15份，生焦5～15份。在制备中加入赤泥后，可以调整工艺配方弥补赤泥的缺点，使含有赤泥的原料符合制备瓷砖及其瓦的工艺要求，制备的产品达到国家标准，能变废为宝，废物利用，降低制备成本，减少对环境的污染。

本发明的有益效果是：

本发明以氧化铝厂废弃的赤泥的再利用为突破口，配以高岭土，酸性粘土，透辉石，烧滑石，蒙脱石和生焦，制备得到古建陶瓷材料，所得材料经煅烧后得到的陶瓷砖产品在抗折强度、收缩率、平整度等性能方面优于目前市场上的陶瓷砖产品，能够满足绿色建筑材料的使用要求。本发明制备工艺简单，原料易得，并降低了烧结温度，能耗成本低，具有很高的使用价值，并有利于产业化的实现。本发明不仅节约了制备成本和紧缺陶瓷原料的使用，而且充分利用了土地资源及再生资源，为氧化铝厂废弃的赤泥等废料资源的利用提供了新的技术思路和方案，同时对于环境治理和保护具有重要意义。

以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种利用氧化铝厂的赤泥制备古建陶瓷，其特征在于，包括以下重量份的原料：高岭土25～45份，酸性粘土10～25份，赤泥10～25份，透辉石5～15份，烧滑石5～15份，蒙脱石5～15份以及生焦5～15份。

2.根据权利要求1所述的古建陶瓷，其特征在于，包括以下重量份的原料：高岭土35～45份，酸性粘土15～25份，赤泥15～25份，透辉石5～10份，烧滑石5～10份，蒙脱石5～10份以及生焦5～10份。

3.根据权利要求2所述的古建陶瓷，其特征在于，包括以下重量份的原料：高岭土35～40份，酸性粘土15～20份，赤泥15～20份，透辉石5～8份，烧滑石5～8份，蒙脱石5～8份以及生焦5～8份。

4.一种根据权利要求1～3任一项所述利用氧化铝厂的赤泥制备古建陶瓷的方法，其特征在于，将各原料经混料、球磨、粉碎过筛、半干压成型、干燥以及煅烧，得到所述古建陶瓷。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述球磨过程中，加水作为分散介质，加高分子多糖作为胶凝剂，球磨时间为30～60min。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，物料经所述球磨磨至粒径小于等于150目。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，物料经所述球磨之后，再粉碎过20目筛。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述半干压成型的压制压力为20～30MPa，压制过程中保压时间为40～60s。

9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述干燥的温度为50～70℃，时间为1～2h。

10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述煅烧温度为1200～1300℃，煅烧时间为35～100min。