CN109483716B - 利用大理石废料生产的仿古砖及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用大理石废料生产的仿古砖及其生产工艺，该仿古砖包括按重量份计的以下原料：长石30‑50份、高岭土10‑20份、高温砂5‑10份、低温砂30‑40份、黑泥6‑8份、膨润土8‑10份、镁质粘土3‑6份、硬质粘土20‑30份、铝矾土10‑15份、白泥1‑3份和大理石废料，其中大理石废料占总物料的10‑20wt%。本发明得到的仿古砖，其吸水率在2%以下，能抗折强度达到27MPa以上，耐磨性级别可以达到优等，放射性符合要求。同时通过掺入利用大理石废料生产仿古砖，变废为宝，保证仿古砖的机械强度，不仅不会影响仿古砖的强度和吸水性能，还能具有较好的保温隔热性能，实现绿色环保的工业化生产和可持续发展。
Description
技术领域
本发明涉及仿古砖生产技术领域，尤其是一种利用大理石废料生产的仿古砖及其生产工艺。
背景技术
大理石是地壳中原有的岩石经过地壳内高温高压作用形成的变质岩，地壳的内力作用促使原来的各类岩石发生质的变化的过程。质的变化是指原来岩石的结构、构造和矿物成分的改变，经过质变形成的新的岩石类型称为变质岩。大理石主要由方解石、石灰石、蛇纹石和白云石组成，其主要成分以碳酸钙为主。大理石地板砖以华美的外观以及非常实用的特点吸引了消费者的目光，是一种常用的建筑装饰用石材。在生产和使用时，根据需要大理石常被切割成不同形状和尺寸，在切割过程中会产生很多的边角废料，如果直接将废料抛弃，还得付出经济代价运出，而且在堆放的过程中还可能对环境造成破坏。
仿古砖是从彩釉砖演化而来，属于普通瓷砖，与瓷片基本是相同的,唯一不同的是在烧制过程中，仿古砖仿造以往的样式做旧，实质上是上釉的瓷质砖，仿古砖的使用功能与文化内涵，已扩展至更大的建筑装饰领域。作为一种含有优雅文化元素的产品，仿古砖的应用范围已经放大得很宽很广。仿古砖用带着古典的独特韵味吸引着人们的目光，为体现岁月的沧桑、历史的厚重，仿古砖通过样式、颜色、图案，营造出怀旧的氛围。是房屋墙体、路面装饰的一款理想装饰材料。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种利用大理石废料生产的仿古砖及其生产工艺，能够有效利用大理石废料，还能提高仿古砖的质量。
本发明所采取的技术方案是，一种利用大理石废料生产的仿古砖，包括按重量份计的以下原料：长石30-50份、高岭土10-20份、高温砂5-10份、低温砂30-40份、黑泥6-8份、膨润土8-10份、镁质粘土3-6份、硬质粘土20-30份、铝矾土10-15份、白泥1-3份和大理石废料，其中大理石废料占总物料的10-20wt％。
进一步地，所述原料还包括三聚磷酸钠1-2份、聚乙烯醇2-4份、羧甲基纤维素2-4份。
进一步地，所述原料还包括葡甘聚糖0.1-0.5份和丙烯酸树脂各0.3-0.5份。
进一步地，所述原料中还包括釉料及色料。
进一步地，所述的大理石废料为大理石在生产过程中产生的粉状、块状甚至浆状废料。浆状废料需要进行沉淀过滤后取滤渣进行利用。大理石废料中CaO的质量分数在50％以上。
进一步地，所述长石为钠长石，其中二氧化硅占67wt％以上，氧化钠占6％以上。
进一步地，所述镁质粘土中氧化镁含量在22wt％以上。
本发明还涉及利用大理石废料生产的仿古砖的工艺，具体步骤为：
1)将原料分别破碎至粒径在1cm以下，然后按照配比进行混合，再加水球磨10-13h，水分含量在37-40wt％；
2)球磨后的浆料进行干燥制粉，粉体加入模具中压制成坯体，再次干燥至含水量在0.7wt％以下，再在砖坯表面进行施釉，最后进行烧结得到仿古砖。
进一步地，所述烧结时先在800-900℃进行预烧10-20min，再升温至1190-1220℃烧制20-30min。
进一步地，步骤2)中，干燥制粉得到的粉体含水量在5-7wt％,所得的粉体进行密封保存15-20h，然后将粉体打散筛分后用于制备坯体。
本发明具有以下有益效果：
1、为大理石废料提供了一种新的用途，避免直接作为废渣进行堆放，具有很好的环保效果，而且大理石废料作为生产高附加值仿古砖的原料，具有一定的经济效益。
2、大理石中的主要成分是碳酸钙，还含有少量Al2O3、MgO和SO2，在制备普通瓷砖时，一般是尽量避免Ca的引入，因为Ca多以碳酸钙或者其他盐形式存在，在高温处理时，容易生成CO2或者其他气体而使得坯体出现气孔，影响其强度和吸水性能。本发明将大理石作为废料生产仿古砖，且添加量较大，主要是通过以下材料及工艺的配合来解决难题的：
1)该仿古砖的配方以长石、高温砂、低温砂、铝矾土和高岭土为主要原料，其中的二氧化硅含量较高，是支撑产品骨架的主要来源，形成的坯体具有很好的抗折强度和硬度；铝矾土、高岭土、黑泥、白泥、高温砂和低温砂中高含量的Al2O3有助于提高仿古砖的化学稳定性和机械轻度，改善热稳定性；且长石和低温砂、高温砂中含有的Na2O、K2O具有很好的助熔作用，能够降低烧结温度。白泥中也含有较多的Na2O，在烧结的过程中，能够起到助熔的效果。镁质粘土的加入，具有强助熔效果，有利于缩短烧成周期，而且其中的氧化镁在助熔作用产生的玻璃相，增加产品的机械强度。固相反应本身加速物质的迁移与扩散，有利于烧结的进行。
2)加入的大理石中含有大量的碳酸钙，能够增加物料的分散性，使其成分混合更为均匀，通过加入黑泥、膨润土、镁质粘土、硬质粘土、铝矾土，更好地与大理石废料进行混合，亲合力好，烧结的过程中，具有一定的流动性，能够填补大理石废料在烧结中形成的孔隙；尤其是镁质粘土中的氧化镁，烧结过程中分解的CaO和MgO具有助熔作用，煅烧过程中容易与其他物质形成玻璃相，填充部分已形成的气孔，降低仿古砖的气孔率，形成更为致密的结构。
3)通过加入葡甘聚糖和丙烯酸树脂，烧结得到的仿古砖内及坯体表面能够形成膜层，即使仿古砖内存在部分空隙，也能很大程度的形成封闭空腔，使得该仿古砖吸水率满足要求，而且封闭的空腔结构能够增强仿古砖的保温、隔音、隔热性能，
4)通过加入三聚磷酸钠、聚乙烯醇和羧甲基纤维素也可以提高物料之间的粘接性能，使得坯体与釉面之间及坯体与坯体之间形成更为致密的结构。
5)烧结过程中，先在800-900℃进行预烧10-20min，使得大理石废料预先熔融，生成部分气孔；在后续升温之后，其余物料形成熔融状态，能熔融的物料能够对前期生成的气孔进行填充，降低成品仿古砖的孔隙率，避免过多的孔隙影响其强度和吸水性能。
3、通过本发明方案得到的仿古砖，其吸水率在2％以下，能抗折强度达到27MPa以上，耐磨性级别可以达到优等，放射性符合要求。同时通过掺入利用大理石废料生产仿古砖，变废为宝，保证仿古砖的机械强度，不仅不会影响仿古砖的强度和吸水性能，还能具有较好的保温隔热性能，实现绿色环保的工业化生产和可持续发展。
具体实施方式
下面结合实施例来进一步说明本发明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。
实施例1：
利用大理石废料生产的仿古砖，包括按重量份计的以下原料：长石31份、高岭土10份、高温砂5份、低温砂30份、黑泥6份、膨润土8份、镁质粘土3-6份、硬质粘土20-30份、铝矾土10-15份、白泥1-3份和大理石废料，其中大理石废料占总物料的20wt％。
实施例2：
利用大理石废料生产的仿古砖，包括按重量份计的以下原料：长石50份、高岭土20份、高温砂10份、低温砂40份、黑泥8份、膨润土10份、镁质粘土6份、硬质粘土30份、铝矾土15份、白泥3份和大理石废料，其中大理石废料占总物料的15％。
实施例3：
利用大理石废料生产的仿古砖，包括按重量份计的以下原料：长石40份、高岭土15份、高温砂8份、低温砂35份、黑泥7份、膨润土9份、镁质粘土5份、硬质粘土25份、铝矾土12份、白泥2份和大理石废料，其中大理石废料占总物料的12wt％。
实施例4：
利用大理石废料生产的仿古砖，包括按重量份计的以下原料：长石40份、高岭土15份、高温砂8份、低温砂35份、黑泥7份、膨润土9份、镁质粘土5份、硬质粘土25份、铝矾土12份、白泥2份、三聚磷酸钠2份、聚乙烯醇4份、羧甲基纤维素4份和大理石废料，其中大理石废料占总物料的12wt％。
实施例5：
利用大理石废料生产的仿古砖，包括按重量份计的以下原料：长石40份、高岭土15份、高温砂8份、低温砂35份、黑泥7份、膨润土9份、镁质粘土5份、硬质粘土25份、铝矾土12份、白泥2份、三聚磷酸钠1份、聚乙烯醇2份、羧甲基纤维素2份和大理石废料，其中大理石废料占总物料的12wt％。
实施例6：
利用大理石废料生产的仿古砖，包括按重量份计的以下原料：长石40份、高岭土15份、高温砂8份、低温砂35份、黑泥7份、膨润土9份、镁质粘土5份、硬质粘土25份、铝矾土12份、白泥2份、葡甘聚糖0.5份、丙烯酸树脂0.5份和大理石废料，其中大理石废料占总物料的12wt％。
实施例7：
利用大理石废料生产的仿古砖，包括按重量份计的以下原料：长石40份、高岭土15份、高温砂8份、低温砂35份、黑泥7份、膨润土9份、镁质粘土5份、硬质粘土25份、铝矾土12份、白泥2份、三聚磷酸钠2份、聚乙烯醇4份、羧甲基纤维素4份、葡甘聚糖0.5份、丙烯酸树脂0.5份和大理石废料，其中大理石废料占总物料的12wt％。
所述大理石废料为大理石在生产过程中产生的粉状、块状和/或浆状废料。大理石废料中的主要成分是碳酸钙，约占90％以上，还含有少量Al2O3、MgO和SO2。
上述实施例中，所应用的长石为钠长石，其中二氧化硅占67.61％，三氧化二铝为21.43％，氧化钠为6.20％，氧化镁为0.70％，氧化钾为0.57％，氧化钙为0.7％，二氧化钛0.26％，三氧化二铁0.45％。所用的高温砂中，二氧化硅占69.78％，三氧化二铝为19.33％，氧化钠为0.6％，氧化镁为0.26％，氧化钾为3.7％，氧化钙为0.18％，二氧化钛0.20％，三氧化二铁1.39％。所用的低温砂中二氧化硅占72.46％，三氧化二铝为17.38％，氧化钠为2.68％，氧化镁为0.31％，氧化钾为4.32％，氧化钙为0.6％，二氧化钛0.16％，三氧化二铁1.19％。所用的黑泥中，二氧化硅占71.46％，三氧化二铝为19.43％，氧化钠为0.14％，氧化镁为0.32％，氧化钾为0.96％，氧化钙为0.15％，二氧化钛0.68％，三氧化二铁1.16％。所用的膨润土中，二氧化硅占76.04％，三氧化二铝为12.58％，氧化钠为0.26％，氧化镁为0.93％，氧化钾为5.27％，氧化钙为0.61％，二氧化钛0.12％，三氧化二铁1.13％。所用的铝矾土中，二氧化硅占44.17％，三氧化二铝为37.71％，氧化钠为0.26％，氧化镁为0.24％，氧化钾为0.51％，氧化钙为0.18％，二氧化钛2.33％，三氧化二铁1.64％。所用的白泥中，二氧化硅占77.2％，三氧化二铝为13.47％，氧化钠为0.38％，氧化镁为0.16％，氧化钾为3.08％，氧化钙为0.20％，二氧化钛0.2％，三氧化二铁1.00％。上述成分的公开只是为了进一步证明本发明的技术内容，并不用于对该材料的具体成分进行限定，实际操作中，因为批次的不同材料的成分可能存在差别，但在本发明配方给出的范围之内时，其成分的差别并不会对产品的性能产生较大影响。
上述实施例的中仿古砖制备时，具体步骤为：
1)将原料分别破碎至粒径在1cm以下，然后按照配比进行混合，根据需要可以加入色料，再加水球磨10-13h，水分含量在37-40wt％；
2)球磨后的浆料进行干燥制粉，粉体加入模具中压制成坯体，再次干燥至含水量在0.7wt％以下，再在砖坯表面进行施釉，最后进行烧结得到仿古砖。
所用的施釉釉料可以选择市面上传统施工中的釉料，如果有特殊花型花色，优选CN106116696中公开的面釉配方。
在仿古砖烧结时先在800-900℃进行预烧10-20min，再升温至1190-1220℃烧制20-30min；可以最大程度的减少气孔率，增加强度，同时配合配方中的葡甘聚糖和丙烯酸树脂进行成膜，可以很好的解决吸水性问题。另外，步骤2)中，干燥制粉得到的粉体含水量在5-7wt％,所得的粉体进行密封保存15-20h，然后将粉体打散筛分后用于制备坯体，这样能够使物料中的水分分布更为均匀，在后期干燥和烧结中材质更为均一，避免大气孔的生成。
上述实施例中得到的仿古砖制成800mm×800mm×11mm进行检测，主要性能见下表1。
表1
| 吸水率(重量％) | 抗折强度(MPa) | 耐磨性级别 | 放射性 | |
| 实施例1 | 1.85％ | 28.9 | 优等 | 符合要求 |
| 实施例2 | 1.57 | 29.3 | 优级 | 符合要求 |
| 实施例3 | 1.43 | 29.7 | 优级 | 符合要求 |
| 实施例4 | 1.30 | 30.6 | 优级 | 符合要求 |
| 实施例5 | 1.40 | 30.3 | 优级 | 符合要求 |
| 实施例6 | 1.16 | 31.5 | 优级 | 符合要求 |
| 实施例7 | 0.98 | 33.7 | 优级 | 符合要求 |
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.利用大理石废料生产的仿古砖，其特征在于，包括按重量份计的以下原料：长石30-50份、高岭土10-20份、高温砂5-10份、低温砂30-40份、黑泥6-8份、膨润土8-10份、镁质粘土3-6份、硬质粘土20-30份、铝矾土10-15份、白泥1-3份和大理石废料，其中大理石废料占总物料的10-20wt%；所述原料还包括三聚磷酸钠1-2份、聚乙烯醇2-4份、羧甲基纤维素2-4份；所述原料还包括葡甘聚糖0.1-0.5份和丙烯酸树脂0.3-0.5份；
其具体制备步骤为：
1）将原料分别破碎至粒径在1cm以下，然后按照配比进行混合，再加水球磨10-13h，水分含量在37-40wt%；
2）球磨后的浆料进行干燥制粉，粉体加入模具中压制成坯体，再次干燥至含水量在0.7wt%以下，再在砖坯表面进行施釉，最后进行烧结得到仿古砖；烧结时先在800-900℃进行预烧10-20min，再升温至1190-1220℃烧制20-30min。
2.根据权利要求1所述的仿古砖，其特征在于：所述原料中还包括釉料及色料。
3.根据权利要求1所述的仿古砖，其特征在于：所述大理石废料为大理石在生产过程中产生的粉状、块状和/或浆状废料。
4.根据权利要求1所述的仿古砖，其特征在于：所述长石为钠长石，其中二氧化硅占67wt%以上，氧化钠占6%以上。
5.根据权利要求1所述的仿古砖，其特征在于：所述镁质粘土中氧化镁含量在22wt%以上。
6.根据权利要求1所述的仿古砖，其特征在于：步骤2）中，干燥制粉得到的粉体含水量在5-7wt%,所得的粉体进行密封保存15-20h，然后将粉体打散筛分后用于制备坯体。
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