CN110698170A - 一种以拜耳法赤泥为主料的环保陶土板及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种以拜耳法赤泥为主料的环保陶土板及其制备方法和应用,本陶土板以拜耳法赤泥和掺杂物以70‑90:10‑30的重量比混合;外加1%‑3%质量份的增塑剂经过制粉、均化、配料、加水、混匀、陈腐、湿法挤压成型、干燥、窑烧等步骤制成,能够广泛的应用于建筑装饰板领域,能够有效解决拜耳法赤泥污染环境问题,实现拜耳法赤泥的资源化、无害化处理。
Description
技术领域
本发明涉及建筑装饰板制备领域,尤其涉及一种以拜耳法赤泥为主料的环保陶土板及其制备方法和应用。
背景技术
目前建筑幕墙陶板,使用原料为普通可塑性泥料、瘠性颗粒、少量干混剂、少量化工色料和水按一定比例组合而做成坯体生产用料。
赤泥是从铝土矿中提炼氧化铝后排出的工业固体废弃物,因含氧化铁量大,外观与赤色泥土相似,因而得名。我国历年堆存量达1100万吨以上,而目前我国每年排放赤泥约2000-3000万吨,并且未来将排放更多赤泥。一方面赤泥需要大量的堆存场地,而且赤泥中碱含量较高,随着雨水的冲淋,赤泥中的碱会被溶出而污染地表水和地下水,造成很大的环境污染。另一方面,国家建设部相关文件明确规定,新建公共建筑和住宅必须达到节能50%的要求,已禁止或限制高能耗的建筑材料的生产。因此,发展低能耗新型建筑材料是未来建筑材料发展的一个方向。
赤泥按照产生方式分为:拜耳法赤泥和烧结法赤泥。拜耳法是一种工业上广泛使用的从铝土矿生产氧化铝的化工过程,其基本原理是用浓氢氧化钠溶液将氢氧化铝转化为铝酸钠,通过稀释和添加氢氧化铝晶种使氢氧化铝重新析出,剩余的氢氧化钠溶液重新用于处理下一批铝土矿,实现了连续化生产。目前,世界上95%的铝业公司都在使用拜耳法生产氧化铝,烧结法赤泥,顾名思义,就是铝土矿经过烧结后产生的赤泥。拜耳法赤泥的无害化资源化利用一直是难题,近年来,拜耳法赤泥在我国赤泥总量中占的比例正在不断增加。
赤泥的主要化学成分与墙体材料接近,只是各种成分的比例相差较大,通过合理配料可得到负荷烧结墙体材料所要求的配合料;从赤泥的矿物组分来看,烧结法赤泥适用于生产非烧结墙体材料,拜耳法赤泥适用于生产烧结墙体材料。
为了实现拜耳法赤泥的资源化和无害化以及向建筑材料低成本、低能耗的方向发展,目前市场上许多公司致力于将拜耳法赤泥运用于建筑材料,并在此基础上做了大量工作。
中国专利ZL201910385468.X公开了一种利用赤泥制备复合板的方法,使用硫铝酸盐水泥、脱碱赤泥、铁尾矿、聚丙烯腈纤维、水及减水剂,经分批混料处理后,常温下压制成型得复合板。该专利使用的脱碱赤泥是烧结法赤泥,但该专利在生产工艺中使用了大量固化剂,将会消耗大量化工原料,生产成本较高,间接地存在环境污染,并且生产出来的砖的强度较低,有待改进。
中国专利ZL201810051022.9公开一种赤泥型透水砖的制备方法,由赤泥预制颗粒、赤泥细粉、玻化助剂和辅助粘结剂以70~85:5~10:1~5:5~10的重量比混合后,压制成型,高温烧结制成。这种透水砖具有三个显著的优点:一是具有良好的透水性和较高的强度;二是充分利用赤泥废料,减轻其对环境的污染;三是赤泥中的重金属完全玻化密封,不具水溶性。但该发明因采用干法压制成型,生产过程中会产生大量粉尘,间接的造成了环境污染,有待改进。至此,目前赤泥有被使用于透水砖、耐火隔热砖、复合板等,还没有报道称赤泥被使用于建筑幕墙陶板。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺点,提供一种能够有效解决拜耳法赤泥污染环境问题,实现拜耳法赤泥的资源化、无害化处理的一种以拜耳法赤泥为主料的环保陶土板及其制备方法和应用。
为实现上述发明目的,本发明的技术方案是:
一种以拜耳法赤泥为主料的环保陶土板,其特征在于:拜耳法赤泥和掺杂物以70-90:10-30的重量比混合;外加1%-3%质量份的增塑剂。
作为优选,所述掺杂物为白泥、废砖粒和锂长石粉中的一种或多种。
作为优选,所述白泥平均粒径小于100μm,锂长石粉平均粒径小于150μm,废砖粒粒径在450~800μm。
一种以拜耳法赤泥为主料的环保陶土板的制备方法,包括以下步骤:
(1)制粉;将拜耳法赤泥原料风干脱水,风干后的拜耳法赤泥水份低于6%,然后经雷蒙机破碎后过筛处理,制得平均粒径小于425μm的赤泥粉末;
(2)均化;将符合要求的不同批次的赤泥粉末在混料仓充分混合均化;
(3)配料;按照重量比将均化后的赤泥粉末和掺杂物,外加1%-3%质量份的增塑剂充分混合,得到第一混合物;
(4)练泥;向第一混合物中缓慢投加水,水控制在15%~16%质量份,通过练泥机均化分散,得到第二混合物;
(5)陈腐;将第二混合物放入仓中封闭24小时进行陈腐,让水份充分均匀,得到胚料;
(6)湿法挤压成型;通过挤出成型机将陈腐好的胚料挤出成型,挤出压力控制在2.8~3.1MPa,得到陶板湿坯;
(7)干燥;将陶板湿坯放入干燥窑干燥,温度为100℃~150℃,干燥3~6小时,干燥后水分要求低于1%,得到陶土板;
(8)装饰;通过施釉,喷墨印花等工艺在陶土板表面进行装饰;
(9)烧成;将装饰过的陶土板放入辊道窑烧制,温度为1120~1160℃,烧成周期为3~4小时。
一种以拜耳法赤泥为主料的环保陶土板的应用,所述以拜耳法赤泥为主料的环保陶土板应用于建筑装饰板领域。
本发明的有益效果是:
第一:本发明的制备方法以拜耳法赤泥为主要原料,拜耳法赤泥在坯体中使用量达到70%~90%,有效解决拜耳法赤泥污染环境问题,实现拜耳法赤泥的资源化、无害化处理;
第二:本发明的制备方法采用掺杂处理,通过配方中添加可塑性好的白泥原料和增塑剂调节其坯体可塑性,从而有效的消除由于拜耳法赤泥的可塑性差导致的干燥开裂问题;通过添加粗颗粒料废砖粒,在坯体中起骨架作用,提供生坯强度,从而解决配方中大量使用拜耳法赤泥导致的坯体变形等问题;通过配方中添加一定比例的低温料锂长石粉,从而调节坯体烧结性能,解决坯体中通过拜耳法赤泥引入的有机物含量高带来的烧结起泡的问题;
第三:本发明有效利用拜耳法赤泥中含有的丰富的铁质(三氧化二铁含量不小于20%)制备陶土板,减少普通陶土板中额外添加三氧化二铁化工料的使用,变废为宝,节能环保;
第四:.本发明的制备方法通过调整掺杂组分及比例,可以制备出具有不同物理性能的建筑装饰板。
具体实施方式
下面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1:
一种深朱红色环保建筑陶土板的制备方法:
(1)制粉:取不同批次,不同取料点的若干拜耳法赤泥原料风干脱水(要求拜耳法赤泥风干后水份<6%)、经雷蒙机破碎后过筛处理,平均粒径小于425μm赤泥粉末;
(2)均化;将赤泥粉末在混料仓充分混合均化(要求不同赤泥取样点化学成分,颗粒级配一致);
(3)配料:在均化后的赤泥粉末中添加掺杂物,得到第一混合物,所述的掺杂物为白泥、废砖粒、锂长石粉三种,拜耳法赤泥:白泥:废砖粒:锂长石粉重量比为80:13:2:5(外加3%质量份的增塑剂),所述白泥平均粒径小于100μm,锂长石粉平均粒径小于150μm,废砖粒粒径在450~800μm;
(4)练泥:缓慢加水,水分控制在15%~16%质量份,通过练泥机均化分散,得到第二混合物;
(5)陈腐:将第二混合物放入仓中封闭24小时进行陈腐,让水份充分均匀,得到胚料;
(6)湿法挤压成型:通过挤出成型机将陈腐好的坯料进行挤出成型,挤出压力控制在2.8MPa,得到陶板湿坯;
(7)干燥:将陶板湿坯放入五层干燥窑干燥,温度为150℃,干燥4小时,干燥后水分要求低于1%,得到陶土板;
(8)烧成:将陶土板放入辊道窑烧成,温度为1145℃,烧成周期为4小时,通过以上步骤,得到以拜耳法赤泥为主要坯料的环保装饰陶土板。
实施例2:
一种大理石花纹的环保建筑装饰陶板的制备方法,本实施例工艺与实施例1基本相同,在完成干燥步骤得到陶土板后,先喷涂哑光面釉,再通过喷墨大理石花纹工艺在陶土板表面进行装饰,而后入辊道窑烧成。得到装饰板。
实施例3:
一种粗颗粒面环保建筑装饰陶土板的制备方法,本实施例工艺与实施例1基本相同,不同之处在于提高掺杂物中废砖粒的比例,拜耳法赤泥:白泥:废砖粒:锂长石粉重量比调整为70:10:5:15(外加3%质量分的增塑剂),可制得表面凹凸的粗颗粒面装饰陶板。
本发明制备得到的陶土板与普通陶土板烧结后产品性能对比如表1所示:
表1.烧结后产品性能对比:
实施例编号 | 烧后吸水率(%) | 断裂模数(MPa) | 烧后收缩率(%) |
实施例1 | 3.68 | 23.97 | 5.82 |
实施例2 | 3.23 | 26.81 | 5.89 |
实施例3 | 2.34 | 29.09 | 6.74 |
普通陶土板 | 6~10 | 15~20 | 4.5 |
上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做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 (5)
1.一种以拜耳法赤泥为主料的环保陶土板,其特征在于:拜耳法赤泥和掺杂物以70-90:10-30的重量比混合;外加1%-3%质量份的增塑剂。
2.根据权利要求1所述的一种以拜耳法赤泥为主料的环保陶土板,其特征在于:所述掺杂物为白泥、废砖粒和锂长石粉中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的一种以拜耳法赤泥为主料的环保陶土板,其特征在于:所述白泥平均粒径小于100μm,锂长石粉平均粒径小于150μm,废砖粒粒径在450~800μm。
4.一种权利要求1-3任一项所述的以拜耳法赤泥为主料的环保陶土板的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)制粉;将拜耳法赤泥原料风干脱水,风干后的拜耳法赤泥水份低于6%,然后经雷蒙机破碎后过筛处理,制得平均粒径小于425μm的赤泥粉末;
(2)均化;将符合要求的不同批次的赤泥粉末在混料仓充分混合均化;
(3)配料;按照重量比将均化后的赤泥粉末和掺杂物,外加1%-3%质量份的增塑剂充分混合,得到第一混合物;
(4)练泥;向第一混合物中缓慢投加水,水控制在15%~16%质量份,通过练泥机均化分散,得到第二混合物;
(5)陈腐;将第二混合物放入仓中封闭24小时进行陈腐,让水份充分均匀,得到胚料;
(6)湿法挤压成型;通过挤出成型机将陈腐好的胚料挤出成型,挤出压力控制在2.8~3.1MPa,得到陶板湿坯;
(7)干燥;将陶板湿坯放入干燥窑干燥,温度为100℃~150℃,干燥3~6小时,干燥后水分要求低于1%,得到陶土板;
(8)装饰;通过施釉,喷墨印花等工艺在陶土板表面进行装饰;
(9)烧成;将装饰过的陶土板放入辊道窑烧制,温度为1120~1160℃,烧成周期为3~4小时。
5.一种权利要求1-3任一项所述的以拜耳法赤泥为主料的环保陶土板的应用,其特征在于:所述以拜耳法赤泥为主料的环保陶土板应用于建筑装饰板领域。
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