CN109626957A - 一种利用石墨尾矿制备陶瓷仿古砖的方法 - Google Patents

一种利用石墨尾矿制备陶瓷仿古砖的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种陶瓷仿古砖的制备方法。一种利用石墨尾矿制备陶瓷仿古砖的方法，其特征在于它包括如下步骤：1）原料处理；2）原料混合：按各原料所占质量百分数为：石墨尾矿粉60~70%，页岩粉5~10%，赤泥粉5~10%、高岭土粉10~15%，高温熔剂粉10~15%，称取原料，并用球磨机混合均匀，得到混合料；3）喷雾造粒；4）陈腐；5）生坯制备：控制压机压力为30~50kN，将陈腐好的混合料放入模具中进行塑压成型，保压时间为20~30s，得到陶瓷仿古砖生坯；6）干燥与施釉；7）烧成，得到陶瓷仿古砖。该方法具有石墨尾矿添加比例高、能耗少的特点，所制备的陶瓷仿古砖具有附加值高、艺术效果好的优点。

Description

一种利用石墨尾矿制备陶瓷仿古砖的方法
技术领域
本发明涉及一种陶瓷仿古砖的制备方法，属于环保节能和绿色建材领域。
背景技术
石墨尾矿是开采石墨矿产时排出的尾矿矿浆经自然风干和脱水后形成的固体废弃物。通常的处置方式为储存于尾矿库中或排放于矿山周围的河沟中，污染周围环境。目前，有学者探索利用石墨尾矿制备陶瓷砖和空心砖。如，中国发明专利《一种石墨矿尾渣复合陶瓷砖及烧结工艺》(CN102795837A)公开了利用石墨矿尾渣制备陶瓷砖的方法，其中石墨尾矿添加量为45～55％，烧成温度960～1100℃；中国发明专利《一种利用石墨尾矿废渣生产烧结空心砖的方法》(CN102276190A)公开了利用石墨尾矿废渣生产空心砖的方法，其烧成温度为900～1000℃，烧成时间30h。
陶瓷仿古砖源自欧洲，其色彩和外貌着重体现重归大自然的风格，其图案以仿木、仿石材、仿皮革为主。目前，常用固体废弃物为主要原料制备陶瓷仿古砖，如，中国发明专利《一种利用建筑废弃石粉作原料的陶瓷仿古砖及其制备方法》(CN101654948A)公开了一种利用建筑废弃石粉为原料制备陶瓷仿古砖的方法，其原料质量比为：废弃石料18～22％、石粉8～13％、砂25～30％、高铝泥30～42％、滑石粉2～3％、废料2～5％，经1203～1210℃烧成；中国发明专利《一种利用多种固体废弃物制造陶瓷仿古砖的方法》(CN103073263A)公开了一种利用废泥、废砖、抛光渣及粉煤灰等多种固体废弃物制造陶瓷仿古砖的方法，四种固体废弃物的总添加量为40％左右，经1185～1195℃烧成，温度范围较窄。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用石墨尾矿制备陶瓷仿古砖的方法，该方法具有石墨尾矿添加比例高、能耗少的特点。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种利用石墨尾矿制备陶瓷仿古砖的方法，其特征在于它包括如下步骤：
1)原料处理：将石墨尾矿、页岩、赤泥、高岭土、高温熔剂分别用球磨机球磨4～8h，过200～250目筛，得到石墨尾矿粉、页岩粉、赤泥粉、高岭土粉和高温熔剂粉，备用；
2)原料混合：按各原料所占质量百分数为：石墨尾矿粉60～70％，页岩粉5～10％，赤泥粉5～10％、高岭土粉10～15％，高温熔剂粉10～15％，称取原料，并用球磨机混合均匀，得到混合料；
3)喷雾造粒：将混合料放入喷雾造粒机内喷雾造粒，喷雾造粒中加水，水的加入质量是混合料质量的5～8％；
4)陈腐：将喷雾造粒后的混合料在常温下密封陈腐20～24h；
5)生坯制备：控制压机压力为30～50kN，将陈腐好的混合料放入模具中进行塑压成型，保压时间为20～30s，得到陶瓷仿古砖生坯；
6)干燥与施釉：陶瓷仿古砖生坯在80～100℃干燥箱中干燥20～24h后施透明釉，得到施釉后的坯体；
7)烧成：将施釉后的坯体放入梭式窑或电窑内烧制，经1080～1120℃烧成，烧制时间为6～10h，得到陶瓷仿古砖。
所述的高温熔剂为钾长石、钠长石中的任意一种或两者的任意比例混合物。
所述步骤7)中，升温速率为5～10℃/min，每100℃保温20～30min，最高温度点保温60～120min。
所述的石墨尾矿化学成分质量百分数为：SiO2 50～70％，Al2O3 10～15％，Fe2O3 5～10％，CaO 5～10％，MgO 2～5％，其他氧化物≤5％，烧失量为5～7％。
经测试，本发明的陶瓷仿古砖吸水率≤0.5％，体积密度2.3～2.5g·cm-3，抗折强度为60～90MPa，达到国家标准《陶瓷砖》GB/T4100-2015中BIa类瓷质砖的要求。
本发明的有益效果是：
1.石墨尾矿的添加比例高，仿古艺术效果好。本发明以60～70wt％的石墨尾矿为主要原料制备陶瓷仿古砖，并且所制得的陶瓷仿古砖具有高艺术附加值；有助于解决石墨尾矿带来的环境污染问题，为我国石墨尾矿的高值化应用提供新的途径。
2.烧成温度低，燃料消耗少。本发明以工业废弃物石墨尾矿为主要原料制备的陶瓷仿古砖，烧成温度低(1080～1120℃)，较以其他原料制备的陶瓷仿古砖降低100～200℃，节约能耗10％以上。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
下述实施例中，所述的石墨尾矿化学成分质量百分数为：SiO2 50～70％，Al2O3 10～15％，Fe2O3 5～10％，CaO 5～10％，MgO 2～5％，其他氧化物≤5％，烧失量为5～7％。
实施例1：
一种利用石墨尾矿制备陶瓷仿古砖的方法，它包括如下步骤：
1)原料处理：将石墨尾矿、页岩、赤泥、高岭土、高温熔剂分别用球磨机球磨4h，过200目筛，得到石墨尾矿粉、页岩粉、赤泥粉、高岭土粉和高温熔剂粉，备用；
2)原料混合：按各原料所占质量比：石墨尾矿粉60％，页岩粉10％，赤泥粉5％，高岭土粉10％，高温熔剂粉15％，准确称料，并用球磨机混合均匀，得到混合料；
3)喷雾造粒：将混合料放入喷雾造粒机内喷雾造粒，喷雾造粒中加水，水的加入质量是混合料质量的6％；
4)陈腐：将喷雾造粒后的混合料在常温下密封陈腐24h；
5)生坯制备：控制压机压力为30kN，将陈腐好的混合料放入模具中进行塑压成型，保压时间为30s，得到陶瓷仿古砖生坯；
6)干燥与施釉：陶瓷仿古砖生坯在100℃干燥箱中干燥24h后施透明釉，得到施釉后的坯体；
7)烧成：将施釉后的坯体放入梭式窑或电窑内烧制，经1100℃烧成，烧制时间为9h，得到陶瓷仿古砖。
所述的高温熔剂为钾长石和钠长石的混合物，钾长石与钠长石的质量比为2:1。
所述步骤7)中，升温速率为8℃/min，每100℃保温30min，最高温度点保温120min。
经测试，石墨尾矿质陶瓷仿古砖抗折强度为80～90MPa、吸水率0.2～0.5％，体积密度为2.4～2.5g·cm-3，符合国家标准GB/T4100-2015中BIa类瓷质砖的要求。本发明的石墨尾矿质陶瓷仿古砖可作为建筑材料墙地砖使用。
实施例2：
一种利用石墨尾矿制备陶瓷仿古砖的方法，它包括如下步骤：
1)原料处理：将石墨尾矿、页岩、赤泥、高岭土、高温熔剂分别用球磨机球磨8h，过250目筛，得到石墨尾矿粉、页岩粉、赤泥粉、高岭土粉和高温熔剂粉，备用；
2)原料混合：按各原料所占质量比：石墨尾矿粉70％，页岩粉5％，赤泥粉5％，高岭土粉10％，高温熔剂粉10％，准确称料，并用球磨机混合均匀，得到混合料；
3)喷雾造粒：将混合料放入喷雾造粒机内喷雾造粒，喷雾造粒中加水，水的加入质量是混合料质量的6％；
4)陈腐：将喷雾造粒后的混合料在常温下密封陈腐22h；
5)生坯制备：控制压机压力为40kN，将陈腐好的混合料放入模具中进行塑压成型，保压时间为30s，得到陶瓷仿古砖生坯；
6)干燥与施釉：陶瓷仿古砖生坯在90℃干燥箱中干燥24h后施透明釉，得到施釉后的坯体；
7)烧成：将施釉后的坯体放入梭式窑或电窑内烧制，经1100℃烧成，烧制时间为9h，得到陶瓷仿古砖。
所述的高温熔剂为钾长石和钠长石的混合物，钾长石与钠长石的质量比为1:1。
所述步骤7)中，升温速率为8℃/min，每100℃保温30min，最高温度点保温120min。
经测试，石墨尾矿质陶瓷仿古砖抗折强度为70～90MPa、吸水率0.2～0.5％，体积密度为2.4～2.5g·cm-3，符合国家标准GB/T4100-2015中BIa类瓷质砖的要求。本发明的石墨尾矿质陶瓷仿古砖可作为建筑材料墙地砖使用。
实施例3：
一种利用石墨尾矿制备陶瓷仿古砖的方法，它包括如下步骤：
1)原料处理：将石墨尾矿、页岩、赤泥、高岭土、高温熔剂分别用球磨机球磨8h，过250目筛，得到石墨尾矿粉、页岩粉、赤泥粉、高岭土粉和高温熔剂粉，备用；
2)原料混合：按各原料所占质量比：石墨尾矿粉65％，页岩粉10％，赤泥粉5％，高岭土粉10％，高温熔剂粉10％，准确称料，并用球磨机混合均匀，得到混合料；
3)喷雾造粒：将混合料放入喷雾造粒机内喷雾造粒，喷雾造粒中加水，水的加入质量是混合料质量的8％；
4)陈腐：将喷雾造粒后的混合料在常温下密封陈腐24h；
5)生坯制备：控制压机压力为35kN，将陈腐好的混合料放入模具中进行塑压成型，保压时间为25s，得到陶瓷仿古砖生坯；
6)干燥与施釉：陶瓷仿古砖生坯在100℃干燥箱中干燥24h后施透明釉，得到施釉后的坯体；
7)烧成：将施釉后的坯体放入梭式窑或电窑内烧制，经1120℃烧成，烧制时间为9h，得到陶瓷仿古砖。
所述的高温熔剂为钾长石和钠长石的混合物，钾长石与钠长石的质量比为4:1。
所述步骤7)中，升温速率为6℃/min，每100℃保温30min，最高温度点保温60min。
经测试，石墨尾矿质陶瓷仿古砖抗折强度为60～80MPa、吸水率0.2～0.5％，体积密度为2.3～2.4g·cm-3，符合国家标准GB/T4100-2015中BIa类瓷质砖的要求。本发明的石墨尾矿质陶瓷仿古砖可作为建筑材料墙地砖使用。
本发明所列举的各原料(如：钾长石或钠长石单独使用)，以及本发明各原料的上下区间取值，以及工艺参数的上下限、区间取值都能实现本发明，在此不一一列举。

Claims (4)

1.一种利用石墨尾矿制备陶瓷仿古砖的方法，其特征在于它包括如下步骤：
1)原料处理：将石墨尾矿、页岩、赤泥、高岭土、高温熔剂分别用球磨机球磨4～8h，过200～250目筛，得到石墨尾矿粉、页岩粉、赤泥粉、高岭土粉和高温熔剂粉，备用；
2)原料混合：按各原料所占质量百分数为：石墨尾矿粉60～70％，页岩粉5～10％，赤泥粉5～10％、高岭土粉10～15％，高温熔剂粉10～15％，称取原料，并用球磨机混合均匀，得到混合料；
3)喷雾造粒：将混合料放入喷雾造粒机内喷雾造粒，喷雾造粒中加水，水的加入质量是混合料质量的5～8％；
4)陈腐：将喷雾造粒后的混合料在常温下密封陈腐20～24h；
5)生坯制备：控制压机压力为30～50kN，将陈腐好的混合料放入模具中进行塑压成型，保压时间为20～30s，得到陶瓷仿古砖生坯；
6)干燥与施釉：陶瓷仿古砖生坯在80～100℃干燥箱中干燥20～24h后施透明釉，得到施釉后的坯体；
7)烧成：将施釉后的坯体放入梭式窑或电窑内烧制，经1080～1120℃烧成，烧制时间为6～10h，得到陶瓷仿古砖。
2.根据权利要求1所述的一种利用石墨尾矿制备陶瓷仿古砖的方法，其特征在于，所述的高温熔剂为钾长石、钠长石中的任意一种或两者的任意比例混合物。
3.根据权利要求1所述的一种利用石墨尾矿制备陶瓷仿古砖的方法，其特征在于，所述步骤7)中，升温速率为5～10℃/min，每100℃保温20～30min，最高温度点保温60～120min。
4.根据权利要求1所述的一种利用石墨尾矿制备陶瓷仿古砖的方法，其特征在于，所述的石墨尾矿化学成分质量百分数为：SiO2 50～70％，Al2O3 10～15％，Fe2O3 5～10％，CaO 5～10％，MgO 2～5％，其他氧化物≤5％，烧失量为5～7％。
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