CN114349492A - 一种低温烧成高强度建筑陶瓷坯体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低温烧成高强度建筑陶瓷坯体，其原料组成为：基础坯料70～80wt％、锂云母1～8wt％、钢渣5～10wt％、红柱石8～19wt％；所述基础坯料的原料组成为瓷石28～32wt％、钾长石10～12wt％、钠长石6～14wt％、高岭土20～24wt％、黑泥8～14wt％、白泥12～16wt％、滑石1～3wt％。此外，还公开了上述低温烧成高强度建筑陶瓷坯体的制备方法。本发明通过优化配方体系，能够有效提高陶瓷坯体的抗折强度，从而有利于减少产品厚度，实现建筑陶瓷坯体薄壁轻量化及低温烧成，符合绿色可持续发展的国家战略，具有广阔的市场前景。

Description

一种低温烧成高强度建筑陶瓷坯体及其制备方法
技术领域
本发明涉及陶瓷材料技术领域，尤其涉及一种建筑陶瓷坯体及其制备方法。
背景技术
我国是一个陶瓷生产大国，从2007～2019年的10余年时间里，中国的建筑陶瓷 产量从50.10亿m2猛增至101.61亿m2，产量翻番，稳居世界第一。但建筑陶瓷与其它 建材一样，始终未能改变高污染、高能耗、高排放的“三高”局面，目前我国建材 工业能源消耗总量仅次于电力和冶金行业，成为我国能源消耗大户，节能降耗形势 严峻。随着时代的发展，特别是节能减排、绿色建筑等社会重大需求的提出，迫切 需要实现制造过程的清洁节约生产、“三废”减排治理及资源的综合利用，以缓解日 益严重的资源、能源和环境危机。目前，普通建筑陶瓷产品的厚度约为8～12mm， 厚度偏厚；抗折强度为40～70MPa，普遍较低，烧成温度一般在1150～1180℃，随 着建筑陶瓷行业的蓬勃发展，低温烧成高强度的建筑陶瓷已成为一种必然趋势，一 方面强度的提高有利于薄型瓷质砖的研发推广，使用的原料减少了，减少对非金属 矿的开采，既保护了资源，减少了环境污染，又节约了生产成本；另一方面低温烧 成技术可以有效降低生产能耗，具有广阔的市场前景。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种低温烧成高强度建筑陶瓷坯体，通过优化配方体系，以有效提高陶瓷坯体的抗折强度，以有利于减少产品厚度， 实现建筑陶瓷坯体薄壁轻量化及低温烧成。本发明的另一目的在于提供上述低温烧 成高强度建筑陶瓷坯体的制备方法。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现：
本发明提供的一种低温烧成高强度建筑陶瓷坯体，其原料组成为：基础坯料 70～80wt％、锂云母1～8wt％、钢渣5～10wt％、红柱石8～19wt％；所述基础坯料 的原料组成为瓷石28～32wt％、钾长石10～12wt％、钠长石6～14wt％、高岭土20～ 24wt％、黑泥8～14wt％、白泥12～16wt％、滑石1～3wt％。
进一步地，本发明所述基础坯料的粒度为20～60目，锂云母的粒度为30～80 目，钢渣的粒度为30～80目，红柱石的粒度为30～80目。
本发明的另一目的通过以下技术方案予以实现：
本发明提供的一种低温烧成高强度建筑陶瓷坯体的制备方法，包括以下步骤：
(1)将所述基础坯料、锂云母、钢渣和红柱石混合后进行湿法球磨，经干燥、 过筛、造粒，得到中位粒径为20～60目的物料；
(2)将所述物料压制成型后，以10～25℃/min的升温速率从室温升温至1100～1140℃，保温10～20min，保温结束后降至室温，即得到低温烧成高强度建筑陶瓷 坯体。
进一步地，本发明制备方法所述步骤(2)中压制成型的压力为6～10MPa。
上述方案中，本发明所述陶瓷坯体的主晶相为透辉石、红柱石、钙长石和石英， 陶瓷坯体的抗折强度为90.36～108.98MPa、吸水率为0.10～0.45％。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明在建筑陶瓷基础坯料中引入锂云母和钢渣作为助熔剂，锂云母中Li、Rb、K、Na和钢渣中的Fe、Ca、Mg等在烧制过程中会形成多元低共熔化合物，与 基础坯料中的SiO2、Al2O3及滑石等反应生成了透辉石晶相和钙长石晶相；红柱石 含有较多的铝和硅，部分未分解的残留红柱石晶相在玻璃相中起到钉扎效应，另一 部分红柱石在高温下分解成活性氧化硅和氧化铝，高温下铝可进入玻璃网络结构中， 提高了玻璃相的强度，这些因素共同作用，产生了协同增强效果，大幅提升了建筑 陶瓷制品的抗折强度。
(2)钢渣是炼钢过程产生的固体废弃物，对环境有一定的污染，本发明利用钢 渣中的Fe、Ca、Mg等氧化物，与锂云母协同作用，有效降低了建筑陶瓷的烧成温 度，并与其他配料合成了强度较高的透辉石晶相和钙长石晶相，既节能环保，又有 效提高了产品强度，符合绿色可持续发展的国家战略，市场前景广阔。
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是本发明实施例制备得到的陶瓷坯体的XRD图谱；
图2是本发明实施例制备得到的陶瓷坯体的扫描电镜图。
具体实施方式
实施例一：
1、本实施例一种低温烧成高强度建筑陶瓷坯体，其原料组成为：基础坯料80wt％、锂云母6wt％、钢渣5wt％、红柱石9wt％，各组成的粒度均为50目。其中， 基础坯料的原料组成为瓷石32wt％、钾长石10wt％、钠长石12wt％、高岭土21wt％、 黑泥10wt％、白泥14wt％、滑石1wt％。
2、本实施例上述低温烧成高强度建筑陶瓷坯体的制备方法，其步骤如下：
(1)将上述基础坯料、锂云母、钢渣和红柱石混合后进行湿法球磨30min(料∶ 球∶水＝1∶2∶1)，所得浆料放入烘箱中在100℃温度下干燥4h，过100目筛后进 行粉末造粒，得到中位粒径为30目的物料；
(2)将上述造粒后物料在压力10MPa下压制成型，压制时间为30s；压制结束 后放入箱式电阻烧结炉中以22℃/min的升温速率从室温升温至1100℃，保温10min， 保温结束后随炉降温，自然冷却至室温，即得到低温烧成高强度建筑陶瓷坯体。
实施例二：
1、本实施例一种低温烧成高强度建筑陶瓷坯体，其原料组成为：基础坯料75wt％、锂云母5wt％、钢渣8wt％、红柱石12wt％，各组成的粒度均为50目。其中， 基础坯料的原料组成为瓷石32wt％、钾长石10wt％、钠长石12wt％、高岭土21wt％、 黑泥10wt％、白泥14wt％、滑石1wt％。
2、本实施例上述低温烧成高强度建筑陶瓷坯体的制备方法，其步骤如下：
(1)将上述基础坯料、锂云母、钢渣和红柱石混合后进行湿法球磨30min(料∶ 球∶水＝1∶2∶1)，所得浆料放入烘箱中在100℃温度下干燥4h，过100目筛后进 行粉末造粒，得到中位粒径为40目的物料；
(2)将上述造粒后物料在压力6MPa下压制成型，压制时间为30s；压制结束后 放入箱式电阻烧结炉中以15℃/min的升温速率从室温升温至1120℃，保温10min， 保温结束后随炉降温，自然冷却至室温，即得到低温烧成高强度建筑陶瓷坯体。
实施例三：
1、本实施例一种低温烧成高强度建筑陶瓷坯体，其原料组成为：基础坯料70wt％、锂云母5wt％、钢渣10wt％、红柱石15wt％，各组成的粒度均为50目。其 中，基础坯料的原料组成为瓷石32wt％、钾长石10wt％、钠长石12wt％、高岭土 21wt％、黑泥10wt％、白泥14wt％、滑石1wt％。
2、本实施例上述低温烧成高强度建筑陶瓷坯体的制备方法，其步骤如下：
(1)将上述基础坯料、锂云母、钢渣和红柱石混合后进行湿法球磨30min(料∶ 球∶水＝1∶2∶1)，所得浆料放入烘箱中在100℃温度下干燥4h，过100目筛后进 行粉末造粒，得到中位粒径为50目的物料；
(2)将上述造粒后物料在压力6MPa下压制成型，压制时间为30s；压制结束后 放入箱式电阻烧结炉中以12℃/min的升温速率从室温升温至1140℃，保温10min， 保温结束后随炉降温，自然冷却至室温，即得到低温烧成高强度建筑陶瓷坯体。
实施例四：
1、本实施例一种低温烧成高强度建筑陶瓷坯体，其原料组成为：基础坯料73wt％、锂云母7wt％、钢渣10wt％、红柱石10wt％，各组成的粒度均为50目。其 中，基础坯料的原料组成为瓷石32wt％、钾长石10wt％、钠长石12wt％、高岭土 21wt％、黑泥10wt％、白泥14wt％、滑石1wt％。
2、本实施例上述低温烧成高强度建筑陶瓷坯体的制备方法，其步骤如下：
(1)将上述基础坯料、锂云母、钢渣和红柱石混合后进行湿法球磨30min(料∶ 球∶水＝1∶2∶1)，所得浆料放入烘箱中在100℃温度下干燥4h，过100目筛后进 行粉末造粒，得到中位粒径为60目的物料；
(2)将上述造粒后物料在压力8MPa下压制成型，压制时间为30s；压制结束后 放入箱式电阻烧结炉中以15℃/min的升温速率从室温升温至1130℃，保温20min， 保温结束后随炉降温，自然冷却至室温，即得到低温烧成高强度建筑陶瓷坯体。
本发明实施例所用原料的化学组成如表1示。
表1本发明实施例所用原料的化学组成(wt％)
Figure BDA0003494244710000041
本发明实施例所制得的陶瓷坯体，含有透辉石、红柱石、钙长石、石英等晶相 (见图1)，图2的显微结构也表明了含有透辉石晶相。
以上述基础坯料为原料的陶瓷坯体作为对比例(即不加入锂云母、钢渣、红柱石)。本发明实施例所制得的陶瓷坯体、以及对比例陶瓷坯体的性能测试如下：
抗折强度的测定：依据GB/T17657-2013(三点弯曲法测静曲强度)标准进行 测定，公式如式(1)所示：
Figure BDA0003494244710000051
式中：σb--试件的静曲强度单位为兆帕(MPa)；
Fmax--试件破坏时最大载荷，单位为牛顿(N)；
l--两支座间距离，单位为毫米(mm)；
B--试件宽度，单位为毫米(mm)；
t--试件厚度，单位为毫米(mm)。
吸水率的测定：依据GB/T 3299-2011(真空法)，公式如式(2)所示：
Figure BDA0003494244710000052
式中：ω--试样的吸水率，％；
m0--干燥试样的质量，单位为克(g)；
m1--吸水饱和试样的质量，单位为克(g)。
测试结果如表2所示。
表2本发明实施例以及对比例陶瓷坯体的性能指标
Figure BDA0003494244710000053

Claims (5)

1.一种低温烧成高强度建筑陶瓷坯体，其特征在于原料组成为：基础坯料70～80wt％、锂云母1～8wt％、钢渣5～10wt％、红柱石8～19wt％；所述基础坯料的原料组成为瓷石28～32wt％、钾长石10～12wt％、钠长石6～14wt％、高岭土20～24wt％、黑泥8～14wt％、白泥12～16wt％、滑石1～3wt％。
2.根据权利要求1所述的低温烧成高强度建筑陶瓷坯体，其特征在于：所述基础坯料的粒度为20～60目，锂云母的粒度为30～80目，钢渣的粒度为30～80目，红柱石的粒度为30～80目。
3.权利要求1所述的低温烧成高强度建筑陶瓷坯体的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将所述基础坯料、锂云母、钢渣和红柱石混合后进行湿法球磨，经干燥、过筛、造粒，得到中位粒径为20～60目的物料；
(2)将所述物料压制成型后，以10～25℃/min的升温速率从室温升温至1100～1140℃，保温10～20min，保温结束后降至室温，即得到低温烧成高强度建筑陶瓷坯体。
4.根据权利要求3所述的低温烧成高强度建筑陶瓷坯体的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中压制成型的压力为6～10MPa。
5.根据权利要求3所述的低温烧成高强度建筑陶瓷坯体的制备方法，其特征在于：所述陶瓷坯体的主晶相为透辉石、红柱石、钙长石和石英，陶瓷坯体的抗折强度为90.36～108.98MPa、吸水率为0.10～0.45％。
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