CN112608132A - 煤矸石陶瓷地砖及其生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于陶瓷地砖技术领域，具体的涉及一种煤矸石陶瓷地砖及其生产工艺。所述的煤矸石陶瓷地砖由以下原料组成：煤矸石50～60％、膨润土5～12％、炼铁水渣7～10％、高硅长石10～22％、内蒙土5～12％和长石3～9％。本发明所述的煤矸石陶瓷地砖，以煤矸石和炼铁水渣固体废弃物为原料，大大降低陶瓷地砖生产成本的同时，拓宽了煤矸石和炼铁水渣的使用范围，制备的陶瓷地砖具有很好的机械强度和耐化学腐蚀性。

Description

煤矸石陶瓷地砖及其生产工艺
技术领域
本发明属于陶瓷地砖技术领域，具体的涉及一种煤矸石陶瓷地砖及其生产工艺。
背景技术
煤矸石是采煤和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。包括巷道掘进过程中的掘进矸石、采掘过程中从顶板、底板及夹层里采出的矸石以及洗煤过程中挑出的洗矸石。煤矸石弃置不用，占用大片土地。煤矸石中的硫化物逸出或浸出会污染大气、农田、水体、危害水土。煤矸石除含有粉尘、SiO2、A12O3以及Fe，Mn等常量元素外，露天堆放的煤矸石山经雨水淋蚀后，产生酸性水，污染周围的土地和水体。矸石山还会自燃发生火灾，或在雨季崩塌，淤塞河流，造成灾害。中国积存煤矸石达10亿吨以上，每年还将排出煤矸石1亿吨。
近几年来，国内对煤矸石的利用主要集中在做胶凝材料生产轻质建筑材料，但产品的附加值较低限制了煤矸石的利用率，提高煤矸石的综合利用价值及利用率成为困扰科技界的一个新的难题。随着人们生活水平的不断提高，我国建筑陶瓷砖年产已接近40亿m2，同时对陶瓷砖的各种性能提出了更严格的要求，譬如，陶瓷地砖的断裂模数就是其中一项力学性能指标。因此，如何在制备陶瓷地砖的过程中，加大煤矸石这种固体废弃物的利用率，并使得制备的陶瓷地砖具有优异的力学性能以及抗化学腐蚀性，成为近年来陶瓷领域研究的热点和难点。
发明内容
本发明的目的是：提供一种煤矸石陶瓷地砖；所述的煤矸石陶瓷地砖具有机械强度高、抗化学腐蚀性好的特点；本发明同时提供了其生产工艺。
本发明所述的煤矸石陶瓷地砖，以质量百分数计，由以下原料组成：煤矸石50～60％、膨润土5～12％、炼铁水渣7～10％、高硅长石10～22％、内蒙土5～12％和长石3～9％。
优选的，本发明所述的煤矸石陶瓷地砖，以质量百分数计，由以下原料组成：煤矸石55～60％、膨润土10～12％、炼铁水渣7～10％、高硅长石15～20％、内蒙土5～10％和长石3～9％。
其中：
所述的煤矸石的化学组成为：SiO2 52.00～65.30％、Al2O3 16.21～36.00％、Fe2O32.28～14.63％、CaO 0.42～2.32％、MgO 0.44～2.41％、TiO2 0.90～4％、P2O5 0.007～0.24％、K2O+Na2O 1.45～3.9％、V2O5 0.008～0.03％、SO2 0.4～0.9％。
所述的炼铁水渣的化学组成为：CaO 33.20～40.56％、SiO2 31.42～35.00％、Al2O3 11.00～16.55％、Fe2O3 0.75～2.20％、MgO 6.50～13.30％、MnO 0～0.40％、其他1.8～3.0％。
所述的高硅长石的化学组成为：SiO2 80.00～85.00％、Al2O3 8.00～11.00％、K2O2.00-4.00％、其他1-5％。
所述的内蒙土的化学组成为：SiO2 70.00～73.00％、Al2O3 11.00～15.00％、Fe2O31.00～2.00％、CaO 2.00～3.00％、MgO 1.50～2.00％、其他5-9％。
本发明所述的煤矸石陶瓷地砖的生产工艺，由以下步骤组成：
(1)按照规定的重量百分比称取原料，然后将原料进行研磨，得到泥浆；
(2)泥浆依次经过粗浆池、净浆池和中转池，然后于干燥塔内进行干燥，得到粉料，粉料经压机将水分压出，得到素坯；
(3)素坯于干燥窑内进行干燥，然后进行釉线和仿古处理，最后进行烧制，制备得到煤矸石陶瓷地砖。
其中：
步骤(1)中所述的泥浆细度为1～1.5％，泥浆的比重为1.65～1.68g/cm3；泥浆的流速为30～45″。
步骤(2)中所述的于粗浆池过40目筛，净浆池和中转池过60目筛，所述的净浆池用于盛放除铁后的泥浆。
步骤(2)中所述的粉料水份控制在8.2～8.3％，经过压机后水份控制在8.0～8.2％。
步骤(3)中所述的素坯出干燥窑水份小于0.3％，素坯入烧成窑水份控制在1.0％以内。
步骤(3)中所述的使用的釉料比重为1.50±0.02g/cm3。
步骤(3)中所述的烧成温度为1100℃～1120℃，烧成时间为70-75min。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)本发明所述的煤矸石陶瓷地砖，煤矸石与高硅长石和内蒙土复配，有利于莫来石相的形成，炼铁水渣中的高钙及镁含量，进一步促进了莫来石相的形成。
(2)本发明所述的煤矸石陶瓷地砖，以煤矸石和炼铁水渣固体废弃物为原料，在大大降低陶瓷地砖生产成本的同时，拓宽了煤矸石和炼铁水渣的使用范围，制备的陶瓷地砖具有很好的机械强度和耐化学腐蚀性。
(3)本发明所述的煤矸石陶瓷地砖的生产工艺，制备工艺简单，参数易于控制，能耗低，易于实现产业化推广。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
本实施例1所述的煤矸石陶瓷地砖，以质量百分数计，由以下原料组成：煤矸石55％、膨润土8％、炼铁水渣7％、高硅长石20％、内蒙土7％和长石3％。
其中：
所述的煤矸石的化学组成为：SiO2 62％、Al2O3 25.73％、Fe2O3 5.68％、CaO1.02％、MgO 0.86％、TiO2 1.56％、P2O5 0.08％、K2O+Na2O 2.56％、V2O5 0.01％、SO2 0.5％。
所述的炼铁水渣的化学组成为：CaO 37.56％、SiO2 33.50％、Al2O3 13.35％、Fe2O31.78％、MgO 10.52％、MnO 0.40％、其他2.89％。
所述的高硅长石的化学组成为：SiO2 82.72％、Al2O3 10.72％、K2O 3.56％、其他3％。
所述的内蒙土的化学组成为：SiO2 72.50％、Al2O3 14.55％、Fe2O3 1.85％、CaO2.72％、MgO 1.88％、其他6.5％。
本实施例1所述的煤矸石陶瓷地砖的生产工艺，由以下步骤组成：
(1)按照规定的重量百分比称取原料，然后将原料进行研磨，得到泥浆；
(2)泥浆依次经过粗浆池、净浆池和中转池，然后于干燥塔内进行干燥，得到粉料，粉料经压机将水分压出，得到素坯；
(3)素坯于干燥窑内进行干燥，然后进行釉线和仿古处理，最后进行烧制，制备得到煤矸石陶瓷地砖。
其中：
步骤(1)中所述的泥浆细度为1.3％，泥浆的比重为1.65g/cm3；泥浆的流速为38″。
步骤(2)中所述的于粗浆池过40目筛，净浆池和中转池过60目筛，所述的净浆池用于盛放除铁后的泥浆。
步骤(2)中所述的粉料水份控制在8.2％，经过压机后水份控制在8.0％。
步骤(3)中所述的素坯出干燥窑水份小于0.3％，素坯入烧成窑水份控制在1.0％以内。
步骤(3)中所述的使用的釉料比重为1.52g/cm3。
步骤(3)中所述的烧成温度为1100℃，烧成时间为75min。
实施例2
本实施例2所述的煤矸石陶瓷地砖，以质量百分数计，由以下原料组成：煤矸石60％、膨润土12％、炼铁水渣7％、高硅长石11％、内蒙土5％和长石5％。
其中：
所述的煤矸石的化学组成为：SiO2 62％、Al2O3 25.73％、Fe2O3 5.68％、CaO1.02％、MgO 0.86％、TiO2 1.56％、P2O5 0.08％、K2O+Na2O 2.56％、V2O5 0.01％、SO2 0.5％。
所述的炼铁水渣的化学组成为：CaO 37.56％、SiO2 33.50％、Al2O3 13.35％、Fe2O31.78％、MgO 10.52％、MnO 0.40％、其他2.89％。
所述的高硅长石的化学组成为：SiO2 82.72％、Al2O3 10.72％、K2O 3.56％、其他3％。
所述的内蒙土的化学组成为：SiO2 72.50％、Al2O3 14.55％、Fe2O3 1.85％、CaO2.72％、MgO 1.88％、其他6.5％。
本实施例2所述的煤矸石陶瓷地砖的生产工艺，由以下步骤组成：
(1)按照规定的重量百分比称取原料，然后将原料进行研磨，得到泥浆；
(2)泥浆依次经过粗浆池、净浆池和中转池，然后于干燥塔内进行干燥，得到粉料，粉料经压机将水分压出，得到素坯；
(3)素坯于干燥窑内进行干燥，然后进行釉线和仿古处理，最后进行烧制，制备得到煤矸石陶瓷地砖。
其中：
步骤(1)中所述的泥浆细度为1.5％，泥浆的比重为1.67g/cm3；泥浆的流速为42″。
步骤(2)中所述的于粗浆池过40目筛，净浆池和中转池过60目筛，所述的净浆池用于盛放除铁后的泥浆。
步骤(2)中所述的粉料水份控制在8.3％，经过压机后水份控制在8.1％。
步骤(3)中所述的素坯出干燥窑水份小于0.3％，素坯入烧成窑水份控制在1.0％以内。
步骤(3)中所述的使用的釉料比重为1.51g/cm3。
步骤(3)中所述的烧成温度为1120℃，烧成时间为75min。
实施例3
本实施例3所述的煤矸石陶瓷地砖，以质量百分数计，由以下原料组成：煤矸石50％、膨润土10％、炼铁水渣10％、高硅长石20％、内蒙土5％和长石5％。
其中：
所述的煤矸石的化学组成为：SiO2 62％、Al2O3 25.73％、Fe2O3 5.68％、CaO1.02％、MgO 0.86％、TiO2 1.56％、P2O5 0.08％、K2O+Na2O 2.56％、V2O5 0.01％、SO2 0.5％。
所述的炼铁水渣的化学组成为：CaO 37.56％、SiO2 33.50％、Al2O3 13.35％、Fe2O31.78％、MgO 10.52％、MnO 0.40％、其他2.89％。
所述的高硅长石的化学组成为：SiO2 82.72％、Al2O3 10.72％、K2O 3.56％、其他3％。
所述的内蒙土的化学组成为：SiO2 72.50％、Al2O3 14.55％、Fe2O3 1.85％、CaO2.72％、MgO 1.88％、其他6.5％。
本实施例3所述的煤矸石陶瓷地砖的生产工艺，由以下步骤组成：
(1)按照规定的重量百分比称取原料，然后将原料进行研磨，得到泥浆；
(2)泥浆依次经过粗浆池、净浆池和中转池，然后于干燥塔内进行干燥，得到粉料，粉料经压机将水分压出，得到素坯；
(3)素坯于干燥窑内进行干燥，然后进行釉线和仿古处理，最后进行烧制，制备得到煤矸石陶瓷地砖。
其中：
步骤(1)中所述的泥浆细度为1.5％，泥浆的比重为1.68g/cm3；泥浆的流速为45″。
步骤(2)中所述的于粗浆池过40目筛，净浆池和中转池过60目筛，所述的净浆池用于盛放除铁后的泥浆。
步骤(2)中所述的粉料水份控制在8.3％，经过压机后水份控制在8.2％。
步骤(3)中所述的素坯出干燥窑水份小于0.3％，素坯入烧成窑水份控制在1.0％以内。
步骤(3)中所述的使用的釉料比重为1.48g/cm3。
步骤(3)中所述的烧成温度为1120℃，烧成时间为75min。
对比例1
本对比例1所述的陶瓷地砖与实施例2所述的陶瓷地砖的制备方法相同，唯一的不同点在于，所述的陶瓷地砖的原料组成不同；本对比例1所述的陶瓷地砖，以质量百分数计，由以下原料组成：煤矸石70％、膨润土5％、炼铁水渣5％、高硅长石10％、内蒙土6％和长石4％。
对比例2
本对比例2所述的陶瓷地砖与实施例2所述的陶瓷地砖的制备方法相同，唯一的不同点在于，所述的陶瓷地砖的原料组成不同；本对比例2所述的陶瓷地砖，以质量百分数计，由以下原料组成：煤矸石40％、膨润土5％、炼铁水渣5％、高硅长石40％、内蒙土6％和长石4％。
对比例3
采用市售的大理石样品。
对实施例1-3及对比例1-3制备的地砖根据GB/T 38103-2006进行性能测试，结果如表1所示：
表1陶瓷地砖检测结果
Figure BDA0002853884980000051
Figure BDA0002853884980000061

Claims (10)

1.一种煤矸石陶瓷地砖，其特征在于：以质量百分数计，由以下原料组成：煤矸石50～60％、膨润土5～12％、炼铁水渣7～10％、高硅长石10～22％、内蒙土5～12％和长石3～9％。
2.根据权利要求1所述的煤矸石陶瓷地砖，其特征在于：以质量百分数计，由以下原料组成：煤矸石55～60％、膨润土10～12％、炼铁水渣7～10％、高硅长石15～20％、内蒙土5～10％和长石3～9％。
3.根据权利要求1所述的煤矸石陶瓷地砖，其特征在于：所述的煤矸石的化学组成为：SiO2 52.00～65.30％、Al2O3 16.21～36.00％、Fe2O3 2.28～14.63％、CaO 0.42～2.32％、MgO 0.44～2.41％、TiO2 0.90～4％、P2O5 0.007～0.24％、K2O+Na2O 1.45～3.9％、V2O50.008～0.03％、SO2 0.4～0.9％。
4.根据权利要求1所述的煤矸石陶瓷地砖，其特征在于：所述的炼铁水渣的化学组成为：CaO 33.20～40.56％、SiO2 31.42～35.00％、Al2O3 11.00～16.55％、Fe2O3 0.75～2.20％、MgO 6.50～13.30％、MnO 0～0.40％、其他1.8～3.0％。
5.根据权利要求1所述的煤矸石陶瓷地砖，其特征在于：所述的高硅长石的化学组成为：SiO2 80.00～85.00％、Al2O3 8.00～11.00％、K2O 2.00-4.00％、其他1-5％。
6.根据权利要求1所述的煤矸石陶瓷地砖，其特征在于：所述的内蒙土的化学组成为：SiO2 70.00～73.00％、Al2O3 11.00～15.00％、Fe2O3 1.00～2.00％、CaO 2.00～3.00％、MgO 1.50～2.00％、其他5-9％。
7.一种权利要求1所述的煤矸石陶瓷地砖的生产工艺，其特征在于：由以下步骤组成：
(1)按照规定的重量百分比称取原料，然后将原料进行研磨，得到泥浆；
(2)泥浆依次经过粗浆池、净浆池和中转池，然后于干燥塔内进行干燥，得到粉料，粉料经压机将水分压出，得到素坯；
(3)素坯于干燥窑内进行干燥，然后进行釉线和仿古处理，最后进行烧制，制备得到煤矸石陶瓷地砖。
8.根据权利要求7所述的煤矸石陶瓷地砖的生产工艺，其特征在于：步骤(1)中所述的泥浆细度为1～1.5％，泥浆的比重为1.65～1.68g/cm3；泥浆的流速为30～45″。
9.根据权利要求7所述的煤矸石陶瓷地砖的生产工艺，其特征在于：步骤(2)中所述的粉料水份控制在8.2～8.3％，经过压机后水份控制在8.0～8.2％。
10.根据权利要求7所述的煤矸石陶瓷地砖的生产工艺，其特征在于：步骤(3)中所述的素坯出干燥窑水份小于0.3％，素坯入烧成窑水份控制在1.0％以内；所述的使用的釉料比重为1.50±0.02g/cm3；所述的烧成温度为1100℃～1120℃，烧成时间为70-75min。
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于时尧等: "煤矸石陶瓷墙地砖的制备工艺研究", 《佛山陶瓷》 *

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