CN109721331A

CN109721331A - 陶土砖球磨制坯工艺

Info

Publication number: CN109721331A
Application number: CN201910214262.0A
Authority: CN
Inventors: 梁照林
Original assignee: Chengdu Niyun Ceramic Workshop Co Ltd
Current assignee: Chengdu Niyun Ceramic Workshop Co Ltd
Priority date: 2019-03-20
Filing date: 2019-03-20
Publication date: 2019-05-07

Abstract

本发明申请属于陶土粉碎技术领域，具体公开了一种陶土砖球磨制坯工艺，包括以下步骤：(1)通过球磨将陶土材料和骨料的粒度粉碎到80‑320目，得到坯料，球磨时，使坯料的水分含量为40‑60％；(2)将步骤(1)得到的坯料制备半成品。本工艺制得的陶土砖的强度较佳，半成品收成率在80％以上。

Description

陶土砖球磨制坯工艺

技术领域

本发明申请属于陶土粉碎技术领域，具体公开了一种陶土砖球磨制坯工艺。

背景技术

陶土砖主要由原料粉碎、制坯、成型(形成半成品)、干燥和烧制几个步骤制备而成。与传统红砖(粘土砖)相比，陶土砖色泽均匀，耐高温，耐严寒，耐腐蚀，耐磨，抗压，经久耐用，永不褪色，具有浓厚的文化气息和时代感，是广场、庭院、街道、广场等场地理想的硬质地面铺设材料。

其中，在制备400mm×400mm×50mm以上的大尺寸高强度陶土砖的难度特别大，清朝以前，只有皇宫才有雄厚的资金实力使用该产品，因为以当时的生产实力，陶土砖从制泥到烧制，再到打磨，需要三年左右的周期。由于相当费时费力，生产出高质量的陶土砖，其成本相当高，所以也称金砖，寓意为一匹砖相当于等重的黄金了。另外，随着现代城市建设、人们生活水平和审美程度的提高，相对于小尺寸陶土砖来讲，大尺寸陶土砖更加美观，所以400mm×400mm×50mm及以上的大尺寸高强度陶土砖，是千百年来中外陶业匠人梦寐以求的产品。

直至现在，陶业匠要想生产出高质量的大尺寸高强度陶土砖都是非常困难的，其原因在于：(1)现有陶土砖的原料粒度一般在14目以下，强度较差(尤其是陶土砖的边角强度)；(2)与将陶土砖的表面积(≥400mm×400mm)做大相比，将陶土砖做厚(≥50mm)具有更高的难度，是因为厚度加大时，半成品的透气性会更差，在干燥过程中，半成品容易出现内外干燥不均匀，开裂变形，半成品收成率低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种陶土砖球磨制坯工艺，以解决现有陶土砖的强度较差的问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

陶土砖球磨制坯工艺，包括以下步骤：

(1)通过球磨将陶土材料和骨料的粒度粉碎到80-320目，得到坯料，球磨时，使坯料的水分含量为40-60％；

(2)将步骤(1)得到的坯料制备半成品。

本技术方案的原理和有益效果在于：

(1)现有技术是采用挤出成型将原料的粒度控制到14目以下，本工艺通过从未在制陶方面进行运用的球磨工艺将陶土材料和骨料粉碎到80-320目，使坯料均匀细密，制得的陶土砖的强度能够到达90MPa以上，即使是400mm×400mm×50mm以上的大尺寸陶土砖的边角强度仍然非常好。

(2)本工艺采用陶土材料和骨料制备坯料，一方面，相对于陶土而言，骨料的含水量较少，采用骨料替换陶土材料，有助于降低半成品干燥前的含水量；另一方面，与完全采用陶土材料制得的半成品相比，半成品中的陶土材料和骨料相间布置，整个半成品呈现出“蜂窝”结构，这种“蜂窝”结构内具有很多微小的孔隙，能够保证半成品的迅速干燥，有效减少半成品的开裂变形(干燥过程中)，使半成品收成率达到80％以上。

进一步，所述陶土材料的重量占比＜50％，现有陶土砖的陶土用量在70％以上，一方面由于在制备陶土砖时，厂家大多会就地取材，选择当地陶土；另一方面，陶土廉价易得，研究者不会想到在基础原料上对工艺进行改进。但是本工艺从原料出发，通过降低陶土材料的用量，并引进50％以上的骨料，重新配料，确保半成品具有更好的透气性，避免干燥时，半成品各个部位干燥速度不均，出现开裂变形，并且使半成品迅速干燥，大大缩短了干燥周期。

进一步，所述陶土材料包括重庆陶土、仁寿陶土和桂花镇陶土中的一种、两种或者三种。工艺中的重庆陶土、仁寿陶土和桂花镇陶土仅以地名代表这一类型陶土，若其他陶土具有与本方案重庆陶土、仁寿陶土和桂花镇陶土类似的性质、化学成份，同样可以使用。

首先，陶土的产地不同，陶土的可塑性、烧制范围和化学成分的含量具有明显差别，其中，重庆陶土的烧制范围最宽，烧制温度较宽；仁寿陶土的可塑性最佳，烧制后呈黄色；桂花镇陶土烧制后的颜色鲜艳，呈红色。其次，由于惯性思维，陶业匠会就地取材，所以现有的陶土砖大多仅采用本地陶土进行制备。但是本工艺从原料出发，从各地购置具有不同的化学成份和物理特性的陶土，并根据实际需要，选用重庆陶土、仁寿陶土和桂花镇陶土中的一种、两种或者三种，并控制陶土材料的配比，制得具有一定颜色、烧制范围等特点的陶土砖。

进一步，所述骨料包括陶产品废料、工业废渣和烧结陶土的一种、两种或者三种，以上三种骨料均能够使半成品具有良好的透气性，其中工业废渣更能够显著提高陶土砖的强度，将废弃资源重新利用，变废为宝，解决了废弃资源处理难的问题，而且极大的降低了陶土的用量，减少陶土资源消耗。

进一步，所述工业废渣可选用钢铁厂废渣、废弃陶粒、锂盐厂工业废渣。通过不断的探索与尝试，发现钢铁厂废渣、废弃陶粒、锂盐厂工业废渣这三种工业废渣的物理性质优异，能够有效提升陶土砖的强度，并且无毒、无害、无放射性，经日晒雨淋后不会污染地下水和环境，十分环保。

进一步，所述步骤(1)球磨前，对陶土材料和骨料粉碎到50mm以下，球磨前的粉碎能将降低球磨难度，缩短坯料的制备时间。

进一步，所述步骤(2)的半成品制备步骤包括：

A、对步骤(1)得到的坯料进行榨泥脱水，将物料的含水量控制在16-18％；

B、对步骤A得到的物料进行初练、陈腐；

C、对步骤B得到的物料进行真空成型，制得半成品。通过以上步骤，制得的半成品的质量较佳。

进一步，所述步骤(2)得到半成品后，采用蒸汽烘干半成品，控制半成品的水分在6％以下。通过蒸汽将半成品上的水分均匀排出，迅速带走半成品的水分，并且在蒸汽带走水分的过程中，具有一定温度、湿度的蒸汽还会与半成品的各个部位充分接触，有效的防止了半成品的开裂变形。

进一步，所述蒸汽烘干温度为50-90℃。在该温度条件下，蒸汽对半成品的干燥效果较佳。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

以下各实施例所用到的工业废渣可选用钢铁厂废渣、废弃陶粒、锂盐厂工业废渣。

以下各实施例所用到的烧结陶土是指经过粉碎、半成品成型、烧制的陶土材料。

以下各实施例所用到的陶产品废料可选用陶土砖残次品、工业建筑废砖。

以下各实施例所用到的重庆陶土、仁寿陶土和桂花镇陶土的具体产地、特点和化学成分如下：

(1)重庆陶土

产地：重庆市荣昌县

特点：烧成范围较宽

化学成分如下表1：

表1

SiO2

Al2O3

Fe2O3

TiO2

CaO

MgO

K2O

Na2O

％

62.9-65.7

16.4-21.9

7.5-8.3

1.1-1.5

2.4-2.8

2.2-2.6

0.9-1.3

1-1.5

(2)仁寿陶土

产地：四川省眉山市

特点：粘性强，可塑性佳

烧后颜色：黄色

化学成分如下表2：

表2

SiO2

Al2O3

Fe2O3

TiO2

CaO

MgO

K2O

Na2O

％

57-62.4

23.4-29.5

1.9-2.3

2.5-3.1

3.2-3.8

1.2-1.6

1.4-1.8

1.3-1.7

(3)桂花镇陶土

产地：四川省成都市彭州市桂花镇

特点：烧成范围较窄(烧成温度稍高会使产品变形，烧成温度稍低则产品强度不够)

优点：粘性强，可塑性好

烧前：铁红色

烧后颜色：红色

化学成分如下表3：

表3

SiO2

Al2O3

Fe2O3

TiO2

CaO

MgO

K2O

Na2O

％

73.3-74.3

6.9-8.2

8.2-8.8

0.6-1.0

3.9-4.3

1.4-1.8

1.5-1.9

1.6-2.2

实施例1

陶土砖球磨制坯工艺，包括以下步骤：

(1)将陶土材料和骨料破碎到50mm以下，再通过湿法球磨将陶土材料和骨料的粒度粉碎到80-320目，得到坯料，球磨时，使坯料的水分含量为40-60％，其中陶土材料包括重庆陶土、仁寿陶土和桂花镇陶土，骨料包括陶产品废料、烧结陶土和工业废渣(选用钢铁厂废渣)，陶土材料占原料的重量比(以下简称陶材料质量占比)为32％，重庆陶土质量：仁寿陶土质量：桂花镇陶土质量＝1:1:2；

(2)将步骤(1)得到的坯料制备半成品，半成品的制备步骤如下：

A、对步骤(1)得到的坯料进行榨泥脱水20-40％，将物料的含水量控制在16-18％；

B、对步骤A得到的物料进行初练，真空度控制在0.4-0.6MPa，初练完成后，陈腐4.5-5.5天；

C、对步骤B得到的物料进行真空成型，控制真空度为0.8-1.0MPa，制得半成品；

(3)对半成品进行蒸汽烘干，控制半成品的水分在6％以下；

(4)送入隧道窑中进行烧成，在1050-1100℃的温度下烧成11-13小时，得到400mm×400mm×50mm的陶土砖。

实施例2-3

实施例2、实施例3与实施例1的区别仅在于，陶土材料的投入量和骨料的投入情况不同，对实施例1-3的陶土砖的强度，半成品的干燥时间、半成品收成率的具体数据参见下表4。

表4

结论：

由实施例1-3得出：

(1)本工艺通过将湿法球磨将原料粒度控制在80-320目，制得的陶土砖(尺寸为400mm×400mm×50mm)强度高，干燥时间短(干燥时间≤24小时就能够使半成品的水分降到满足烧制的6％以下)，并且半成品收成率在80％以上。

(2)采用本工艺制备陶土砖，仅需28天以下。

(3)实施例1-3选取了重庆陶土、仁寿陶土和桂花镇陶土这三种陶土材料，重庆陶土的烧成范围较宽；仁寿陶土可塑性强，但是烧后的颜色为黄色；桂花镇陶土的颜色鲜艳，但是烧成范围较窄，三种陶土材料共同使用能够相互弥补，相互取长补短，使制得的陶土砖综合了三种陶土材料的优点，并且通过控制陶土材料的配比，制得具有特定颜色、烧制范围等的陶土砖。

实施例4-8

实施例4-8与实施例2所制得的陶土砖尺寸不同，实施例4-8的具体尺寸、陶土砖的强度和半成品收成率参见下表5。

表5

结论：

(1)由实施例2、实施例5-8可以得出：采用本工艺制备400mm×400mm×50mm及以上的大尺寸陶土砖的强度和半成品收成率均较佳。

(2)由实施例4可以得出，采用本工艺制备400mm×400mm×50mm以下尺寸陶土砖的强度和半成品收成率更佳。

对比例1-3

对比例1-3与实施例2的区别仅在于下表6中所示，对比例1-4的具体投料、干燥方式、干燥时间、半成品收成率、陶土砖的强度，以及陶土砖生产周期数据参见下表6。

表6

结论：

与实施例2相比：

(1)对比例1和对比例2的目数较小，用于制备陶土砖的原料粒度较大，所以对比例1和对比例2制得的陶土砖强度要明显低于实施例2制得的陶土砖强度。

(2)对比例3的目数较大，对比例3制得的陶土砖强度与实施例2制得的陶土砖强度相近，但是对比例3的干燥时间较长，并且对比例3的半成品收成率要明显低于实施例2。

综上可以得出，将原料粉碎到80-320目能够同时保证陶土砖的高强度、快速干燥和较高的半成品收成率。

对比例4-7

对比例4-7与实施例2的区别仅在于下表5中所示，对比例1-4的具体投料、干燥方式、干燥时间、半成品收成率、陶土砖的强度，以及陶土砖生产周期数据参见下表5。

表5

结论：

与实施例2相比：

(1)对比例1完全采用陶土材料制得，①需要采用蒸汽烘干4天才能使半成品的水分干燥到6％以下，并且对比例1的陶土砖生产周期要远大于实施例2，这证明半成品干燥这一步骤是影响陶土砖整体生产周期的关键步骤，缩短半成品的干燥时间，就能够大大缩短陶土砖生产周期。

对比例1干燥时间长的原因在于陶土材料的粘性较大，脱水困难，另外，由于半成品较为致密，透气性较差，所以对比例1制得的半成品在干燥过程中，非常容易出现开裂变形，半成品收成率仅有23％。②对比例1制得的陶土砖强度要明显低于实施例2，这证明骨料的添加能够显著提升陶土砖强度。

(2)对比例5采用自然凉坯+余热烘干的方式(现有的干燥方式)对半成品进行干燥，①对比例5制得的陶土砖强度与实施例2相近。②对比例5的半成品收成率仅有10％，这证明蒸汽烘干能够显著降低半成品开裂变形的可能性。

(3)对比例6和对比例7的陶土材料占比均≥50％，①对比例6和对比例7的干燥时间较长，干燥时间长的原因在于陶土材料的粘性较大，脱水困难，但是对比例7的干燥时间与对比例4相近，并且对比例6和对比例7的半成品收成率和陶土砖的强度要明显高于对比例4，证明骨料的添加能够有效提高半成品的透气性和半成品收成率。

(3)与仅仅将陶土材料的质量占比控制的50％以下的对比例4相比，或者与仅仅通过改变干燥方式的对比例5相比，实施例2通过降低陶土材料的用量，引进50％以上的骨料，使半成品具有更好的透气性和强度，并配合蒸汽烘干，使半成品迅速干燥，大大缩短了干燥周期，避免干燥时，半成品各个部位干燥速度不均，出现开裂变形。

Claims

1.陶土砖球磨制坯工艺，其特征在于，包括以下步骤：

(2)将步骤(1)得到的坯料制备半成品。

2.根据权利要求1所述的陶土砖球磨制坯工艺，其特征在于，所述陶土材料的重量占比＜50％。

3.根据权利要求1所述的陶土砖球磨制坯工艺，其特征在于，所述陶土材料包括重庆陶土、仁寿陶土和桂花镇陶土中的一种、两种或者三种。

4.根据权利要求1所述的陶土砖球磨制坯工艺，其特征在于，所述骨料包括陶产品废料、工业废渣和烧结陶土的一种、两种或者三种。

5.根据权利要求4所述的陶土砖球磨制坯工艺，其特征在于，所述工业废渣可选用钢铁厂废渣、废弃陶粒、锂盐厂工业废渣。

6.根据权利要求1所述的陶土砖球磨制坯工艺，其特征在于，所述步骤(1)球磨前，对陶土材料和骨料粉碎到50mm以下。

7.根据权利要求1所述的陶土砖球磨制坯工艺，其特征在于，所述步骤(2)的半成品制备步骤包括：

B、对步骤A得到的物料进行初练、陈腐；

C、对步骤B得到的物料进行真空成型，制得半成品。

8.根据权利要求7所述的陶土砖球磨制坯工艺，其特征在于，所述步骤(2)得到半成品后，采用蒸汽烘干半成品，控制半成品的水分在6％以下。

9.根据权利要求8所述的陶土砖球磨制坯工艺，其特征在于，所述蒸汽烘干温度为50-90℃。