CN111908893B

CN111908893B - 一种以抛光废料为原料的陶瓷薄板及其制备方法和制得的产品

Info

Publication number: CN111908893B
Application number: CN202010781317.9A
Authority: CN
Inventors: 王少华; 汪超; 汪永清; 李小女; 张小珍; 常启兵
Original assignee: Jingdezhen Ceramic Institute
Current assignee: Jingdezhen Ceramic Institute
Priority date: 2020-08-06
Filing date: 2020-08-06
Publication date: 2022-10-28
Anticipated expiration: 2040-08-06
Also published as: CN111908893A

Abstract

本发明公开了一种以抛光废料为原料的陶瓷薄板，其原料组成为：抛光废料5～50wt％、粘土10～45wt％、高温料10～40wt％、低温料8～20wt％、石粉5～15wt％、烧滑石0～5wt％；所述高温料为钾砂和/或铝砂，所述低温料为钠砂和/或钾钠砂。此外，还公开了上述以抛光废料为原料的陶瓷薄板的制备方法及其制得到的产品。本发明在配方设计中引入抛光废料，不仅获得了低吸水率高强度的陶瓷薄板，有效解决了陶瓷薄板后期加工过程中机械强度偏低的技术难题，而且通过在瓷质砖坯体中的利用，实现了抛光废料在工厂内部消化，有利于提高对抛光废料回收利用技术的实际应用；同时，降低了陶瓷薄板的生产成本，实现了陶瓷废料的高值化利用。

Description

一种以抛光废料为原料的陶瓷薄板及其制备方法和制得的产品

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种陶瓷薄板及其制备方法。

背景技术

陶瓷薄板是一种规格大、厚度小的新型建筑陶瓷，由于其质轻、超薄而受到消费者的青睐。陶瓷薄板的重量只有普通陶瓷砖的1/2～1/3，可节约原料40～60％，并且能够降低烧成过程的能耗，减少二氧化硫等污染物的排放，是陶瓷行业发展的新目标。然而，由于陶瓷薄板尺寸大、厚度薄，在后期加工与使用过程中机械强度偏低是制约其发展的主要瓶颈，因此如何制备高强度的陶瓷薄板是陶瓷企业需要解决的技术难题。

抛光废料是抛光类陶瓷制品(如抛光砖和抛釉砖)后期加工过程中为了获得光亮、细腻的表面经过抛光研磨处理而产生的陶瓷废料。据估算我国每年抛光废料的排放量已超过700万吨，而大部分的废料是直接采用露天堆放或填埋的方式处理。这种处理方式不仅会造成环境污染，也会导致资源的浪费，因此如何有效利用抛光废料是陶瓷企业的当务之急。

抛光废料中因为含有碳化硅(SiC)和氯氧镁水泥(来自于磨头的损耗)等高温发泡成分，目前主要用于制备轻质多孔陶瓷或水泥混凝土。此外，也有研究表明抛光废料可用于制备透水砖、免烧砖、微晶泡沫陶瓷等新型材料。但是抛光废料的收集、异地运输和预处理等所产生的成本问题使这些技术实际应用很少。因此，将抛光废料回收利用到瓷质砖坯体中，实现废料的内部消化是最佳的解决方案。

综上所述，陶瓷薄板能够减少资源的消耗，节约能耗，符合我国“节能、降耗、绿色制造”的战略政策，然而较低的强度成为制约陶瓷薄板进一步发展的瓶颈。若能利用陶瓷抛光废料制备低吸水率高强度的陶瓷薄板，不仅能够实现固体废弃物的零排放，而且能够变废为宝，实现陶瓷固废的高值化利用，对于进一步提升我国建筑陶瓷的国际竞争力具有不可估量的前景和意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种以抛光废料为原料的陶瓷薄板，在配方设计中引入抛光废料，以获得性能优异的陶瓷薄板的同时，通过在瓷质砖坯体中的利用，实现抛光废料在工厂内部消化，从而提高对抛光废料回收利用技术的实际应用，有效实现陶瓷废料的高值化利用。本发明的另一目的在于提供上述以抛光废料为原料的陶瓷薄板的制备方法和制得的产品。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供的一种以抛光废料为原料的陶瓷薄板，其原料组成为：抛光废料5～50wt％、粘土10～45wt％、高温料10～40wt％、低温料8～20wt％、石粉5～15wt％、烧滑石0～5wt％；所述高温料为钾砂和/或铝砂，所述低温料为钠砂和/或钾钠砂。

上述方案中，本发明所述抛光废料来自于抛光砖的处理，所述陶瓷薄板的原料组成为抛光废料12～50wt％、粘土10～30wt％、高温料10～25wt％、低温料12～20wt％、石粉5～15wt％、烧滑石0～5wt％。所述抛光废料的化学组成为SiO₂60～75％、Al₂O₃17～22％、Fe₂O₃0～1.5％、TiO₂0～1.5％、CaO0～5％、MgO0～3％、K₂O0～5％、Na₂O0～5％。

上述方案中，本发明所述抛光废料来自于抛釉砖的处理，所述陶瓷薄板的原料组成为抛光废料5～30wt％、粘土20～45wt％、高温料15～40wt％、低温料8～15wt％、石粉5～15wt％、烧滑石0～5wt％。所述抛光废料的化学组成为SiO₂50～60％、Al₂O₃9～12％、Fe₂O₃0～1.5％、TiO₂0～1.5％、CaO4～15％、MgO3～6％、ZnO2～6％、K₂O4～8％、Na₂O3～6％。

本发明的另一目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供的上述以抛光废料为原料的陶瓷薄板的制备方法，包括以下步骤：

(1)将所述原料组成按照配比称重混合后，进行湿法球磨而得到料浆；

(2)所述料浆通过喷雾造粒的方式得到陶瓷粉料；

(3)所述陶瓷粉料经陈腐后，进行压制成型、干燥后得到生坯；

(4)所述生坯施釉、装饰后，在1100～1150℃温度下烧成，烧成周期为35～50min，即制得陶瓷薄板。

进一步地，本发明制备方法所述步骤(1)中料浆的粒径为30μm≤D90≤50μm；所述步骤(2)中陶瓷粉料的含水率为6～8％。

利用上述以抛光废料为原料的陶瓷薄板的制备方法制得的产品，所述陶瓷薄板产品中析出棒状或针状的二次莫来石晶相，其长度为1～10μm。所述陶瓷薄板产品的厚度≤5mm、抗折强度≥45MPa、吸水率≤0.3％。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明在配方设计中引入抛光废料，获得了性能优异的陶瓷薄板的同时，通过在瓷质砖坯体中的利用，实现了抛光废料在工厂内部消化，不仅能够减少抛光废料堆放和填埋所带来的环境问题，而且避免了异地运输等成本问题，有利于提高对抛光废料回收利用技术的实际应用。同时，能够降低陶瓷薄板的生产成本，实现了陶瓷废料的高值化利用。

(2)本发明通过引入抛光废料，将陶瓷薄板的烧成温度由传统的1200℃降低到1100～1150℃，烧成周期由传统的60min缩短到35～50min。低温快速烧成能够有效抑制抛光废料的高温发泡，从而实现陶瓷薄板的致密化和低吸水率。

(3)本发明通过引入抛光废料，促进了坯体中形成大量的棒状或针状的二次莫来石晶相，显著提高了坯体的强度，有效解决了陶瓷薄板后期加工过程中机械强度偏低的技术难题。

附图说明

下面将结合实施例和附图对本发明作进一步的详细描述：

图1是本发明对比例的陶瓷薄板的SEM图；

图2是本发明实施例一制得的陶瓷薄板的SEM图；

图3是本发明实施例三制得的陶瓷薄板的SEM图。

具体实施方式

本发明实施例一种以抛光废料为原料的陶瓷薄板，抛光废料来自于抛光砖、抛釉砖的处理。

实施例一、实施例二中的抛光废料来自于抛光砖的处理，陶瓷薄板的原料组成为抛光废料12～50wt％、粘土10～30wt％、高温料10～25wt％、低温料12～20wt％、石粉5～15wt％、烧滑石0～5wt％。抛光废料的化学组成为SiO₂60～75％、Al₂O₃17～22％、Fe₂O₃0～1.5％、TiO₂0～1.5％、CaO0～5％、MgO0～3％、K₂O0～5％、Na₂O0～5％。

实施例三、实施例四中的抛光废料来自于抛釉砖的处理，陶瓷薄板的原料组成为抛光废料5～30wt％、粘土20～45wt％、高温料15～40wt％、低温料8～15wt％、石粉5～15wt％、烧滑石0～5wt％。抛光废料的化学组成为SiO₂50～60％、Al₂O₃9～12％、Fe₂O₃0～1.5％、TiO₂0～1.5％、CaO4～15％、MgO3～6％、ZnO2～6％、K₂O4～8％、Na₂O3～6％。

各实施例陶瓷薄板的原料组成如表1所示，抛光废料的化学组成如表2所示。

表1本发明各实施例陶瓷薄板的原料组成(wt％)

	实施例一	实施例二	实施例三	实施例四
					抛光废料	30	35	15	22
粘土	25	25	35	30
					高温料(钾砂)	15	15	25	22
高温料(铝砂)	5	2	5	3
					低温料(钠砂)	8	7	6	5
低温料(钾钠砂)	4	6	2	3
					石粉	10	8	10	12
烧滑石	3	2	2	3
					合计	100	100	100	100

表2本发明各实施例抛光废料的化学组成(％)

	实施例一	实施例二	实施例三	实施例四
					SiO<sub>2</sub>	69.26	69.01	58.78	57.56
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	20.36	19.96	10.12	10.87
					Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	1.34	1.42	0.33	0.24
TiO<sub>2</sub>	0.28	0.26	0.06	0.18
					CaO	2.30	2.55	12.54	8.67
MgO	1.45	1.64	3.68	4.25
					K<sub>2</sub>O	3.45	3.44	5.40	7.67
Na<sub>2</sub>O	1.56	1.72	4.32	4.89
					ZnO	/	/	4.77	5.67
合计	100	100	100	100

本发明实施例一种以抛光废料为原料的陶瓷薄板的制备方法，其步骤如下：

(1)按照表1所示原料组成称重混合后，按照质量比物料∶球石∶水＝1∶2∶0.65进行湿法球磨，得到粒径为30μm≤D90≤50μm的料浆；

(2)上述料浆通过喷雾造粒的方式得到含水率为6～8％的陶瓷粉料；

(3)上述陶瓷粉料经陈腐24h后，进行压制成型、干燥后得到生坯；

(4)上述生坯施釉、装饰后，在1100～1150℃温度下烧成，烧成周期为35～50min，即制得陶瓷薄板。

各实施例陶瓷薄板制备方法的工艺参数如表3所示。

表3本发明各实施例陶瓷薄板制备方法工艺参数

	实施例一	实施例二	实施例三	实施例四
					料浆粒径D90(μm)	34.32	40.32	45.32	38.76
陶瓷粉料(％)	7.2	7.5	7.3	7.3
					烧成温度(℃)	1150	1140	1135	1130
烧成周期(min)	50	48	40	43

以不含抛光废料的陶瓷薄板(原料组成为粘土32wt％、钾砂27wt％、铝砂5wt％、钠砂7wt％、钾钠砂5wt％、石粉20wt％、烧滑石4wt％)作为对比例，制备方法同本发明实施例一，如图1所示，其坯体中析出的为细小鳞片状的一次莫来石晶相。如图2和图3所示，本发明通过引入抛光废料，促进坯体中析出棒状或针状的二次莫来石晶相，长度约为2～3μm。本发明各实施例制得的陶瓷薄板的性能指标如表4所示。

表4本发明各实施例制得的陶瓷薄板的性能指标

	实施例一	实施例二	实施例三	实施例四
					厚度(mm)	5	4.5	5	5
抗折强度(MPa)	48.7	50.6	50.36	52.4
					吸水率(％)	0.26	0.28	0.16	0.06

Claims

1.一种以抛光废料为原料的陶瓷薄板的制备方法，其特征在于：原料组成为抛光废料5～50wt%、粘土10～45wt%、高温料10～40wt%、低温料8～20wt%、石粉5～15wt%、烧滑石0～5wt%；所述高温料为钾砂和/或铝砂，所述低温料为钠砂和/或钾钠砂；制备方法包括以下步骤：

(1) 将所述原料组成按照配比称重混合后，进行湿法球磨而得到料浆；

(2) 所述料浆通过喷雾造粒的方式得到陶瓷粉料；

(3) 所述陶瓷粉料经陈腐后，进行压制成型、干燥后得到生坯；

(4) 所述生坯施釉、装饰后，在1100～1150℃温度下烧成，烧成周期为35～50min，即制得具有长度为1～10μm的棒状或针状二次莫来石晶相的陶瓷薄板；所述陶瓷薄板的厚度≤5mm、抗折强度≥45MPa、吸水率≤0.3%。

2.根据权利要求1所述的以抛光废料为原料的陶瓷薄板的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中料浆的粒径为30 μm≤D90≤50 μm；所述步骤(2)中陶瓷粉料的含水率为6～8%。

3.根据权利要求1所述的以抛光废料为原料的陶瓷薄板的制备方法，其特征在于：所述抛光废料来自于抛光砖的处理，所述陶瓷薄板的原料组成为抛光废料12～50wt%、粘土10～30wt%、高温料10～25wt%、低温料12～20wt%、石粉5～15wt%、烧滑石0～5wt%。

4.根据权利要求3所述的以抛光废料为原料的陶瓷薄板的制备方法，其特征在于：所述抛光废料的化学组成为SiO₂ 60～75%、Al₂O₃ 17～22%、Fe₂O₃ 0～1.5%、TiO₂ 0～1.5%、CaO 0～5%、MgO 0～3%、K₂O 0～5%、Na₂O 0～5%。

5.根据权利要求1所述的以抛光废料为原料的陶瓷薄板的制备方法，其特征在于：所述抛光废料来自于抛釉砖的处理，所述陶瓷薄板的原料组成为抛光废料5～30wt%、粘土20～45wt%、高温料15～40wt%、低温料8～15wt%、石粉5～15wt%、烧滑石0～5wt%。

6.根据权利要求5所述的以抛光废料为原料的陶瓷薄板的制备方法，其特征在于：所述抛光废料的化学组成为SiO₂ 50～60%、Al₂O₃ 9～12%、Fe₂O₃ 0～1.5%、TiO₂ 0～1.5%、CaO 4～15%、MgO 3～6%、ZnO 2～6%、K₂O 4～8%、Na₂O 3～6%。

7.利用权利要求1-6之一所述的以抛光废料为原料的陶瓷薄板的制备方法制得的产品。