CN115724671A - 一种用废建筑陶瓷机压成型制备免烧耐热砖的方法 - Google Patents

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刘贤杰
林凡凯
孙振华
周如仙
郑晓洪
闵鑫
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Abstract

本发明公开了一种用废建筑陶瓷机压成型制备免烧耐热砖的方法,属于耐火材料制备技术领域。一种废建筑陶瓷基免烧耐热砖,原料为:废建筑陶瓷,铝矾土,黏土,结合剂。本发明将黏土和铝矾土细粉包裹废建筑陶瓷骨料构建核‑壳结构颗粒,经机压成型制备免烧耐热砖。本发明中,充分利用废建筑陶瓷高硬度强度、易颗粒化、耐高温的优良特性和低成本优势,通过引入包裹料细粉进行屏蔽废建筑陶瓷中色釉料等低熔点组分,实现废建筑陶瓷的全量利用,制备具有良好力学强度的免烧耐热砖。本发明所涉及的废建筑陶瓷基免烧耐热砖在高值化利用废陶瓷、节省优质耐火原料、节能减排等方面都有突出优势,同时也为废陶瓷的规模化增值利用提供一条新的技术途径。

Description

一种用废建筑陶瓷机压成型制备免烧耐热砖的方法
技术领域
本发明涉及耐火材料制备技术领域,具体涉及一种用废建筑陶瓷机压成型制备免烧耐热砖的方法。
背景技术
建筑陶瓷因其坚固耐用、色彩多样、不易磨损和成本低廉等多种优点已成为现代建筑的主体装修材料,但建筑陶瓷在烧成、搬运和存储过程中因缺陷或破碎会产生大量的陶瓷废料。近十年,随着我国陶瓷行业发展越来越快,产生的陶瓷废料也越来越多,据统计,全国每年大概有1000万吨左右的陶瓷废料产生。大量的陶瓷废料堆积、填埋,占用耕地,对周围环境影响恶劣,极大限制了陶瓷行业的可持续发展。生产陶瓷的优质原材料基本是不可再生资源,大量的陶瓷废料因其成分波动大不可以作为原料重复使用,处理陶瓷废料还要耗费大量的人力物力,因此如何利用陶瓷废料优势,将其变废为宝,实现节约天然资源、绿色生产,为建筑陶瓷行业的可持续发展提供关键性技术。
我国高度重视大宗固废综合利用和处置,多年来,在政府的推动和各陶瓷企业的努力下,建筑陶瓷废料已经在道路材料和建筑材料中被消纳利用,产生了较好的社会效益和经济效益,但仍然以建工建材消纳利用为主,且再生产品存在“价格较低、受运距运费等限制”等问题,且仍有大量的建筑陶瓷废料未被重复利用。
陶瓷固废作为一种典型的工业固废,也有其可规模化高值利用的优势,在各种陶瓷产品制备的过程中,制品都会经受一定的高温热处理,因此陶瓷固废都具有一定的耐高温性能、致密且硬度较大,最大的优势则是这些陶瓷固废均为块状且可颗粒化,这无疑会大大地减少能源的消耗。基于陶瓷固废的这些优势,可以以不同粒径的陶瓷废料为骨料、细粉制备陶瓷固废基耐高温材料。但是,陶瓷固废中色料和釉料里的低熔点组分以及有害组分却会对最终产品的耐高温性能造成负面影响。因此,本发明针对陶瓷固废色料釉料中低熔点组分以及有害组分对制品高温性能有害的问题,以耐高温组分含量较高的其他矿物原料为包覆料,通过包覆工艺将陶瓷固废包裹,形成“核-壳”结构,一方面添加这些耐高温组分稀释陶瓷固废中的低熔点组分,抵消一部分影响,另一方面包覆料在陶瓷固废的表面生成莫来石等耐高温组分,且将陶瓷废料颗粒包裹,形成微结构屏蔽效应,从而有效提高材料的耐高温性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺简单、成本低、废瓷利用率高、低能耗的用废建筑陶瓷机压成型制备免烧耐热砖的方法。
为实现上述目的,本发明的技术方案如下:
本发明提出一种用废建筑陶瓷机压成型制备免烧耐热砖的方法:由以下原料制备而成:所述废建筑陶瓷颗粒75份,废建筑陶瓷细粉0-10份,黏土0份-20份、铝矾土5份、结合剂5份;采用包覆工艺包括,先将废建筑陶瓷颗粒表面喷淋水玻璃结合剂水溶液(浓度40wt%),然后依次添加废建筑陶瓷细粉和混匀的黏土、铝矾土细粉,经过颗粒滚动形成内核为废建筑陶瓷颗粒、外壳为细粉的核-壳结构。通过改变黏土/铝矾土细粉总的添加量来调控核壳的结构占比。通过改变黏土和铝矾土的质量比例来调控核壳界面成分组成。
本发明所述的废建筑陶瓷为普通市售釉面砖,釉料层厚度在100~300μm之间,主要化学组成为SiO2(>70wt%)和Al2O3(>15wt%)。废建筑陶瓷经过破碎、筛分得到粗颗粒(10~35目)、中颗粒(35~120目)、细颗粒(120~200目)和细粉(<200目)。铝矾土为铝矾土生料,主要化学组成为Al2O3(>60wt%)和SiO2(>30wt%)。黏土主要化学组成为SiO2(>55wt%)和Al2O3(>35wt%)。
优选的,制备所述免烧耐热砖的原料中包括:
废建筑陶瓷颗粒75份,废建筑陶瓷细粉0-10份,黏土0份-20份、铝矾土5份、结合剂8份-10份;
所述废建筑陶瓷、黏土和铝矾土的总量为100份。
优选的,制备所述免烧耐热砖的原料中包括:
废建筑陶瓷粗颗粒45份,废建筑陶瓷中颗粒25份,废建筑陶瓷细颗粒5份,废建筑陶瓷细粉10份,黏土10份,铝矾土5份,结合剂10份;
和/或,废建筑陶瓷粗颗粒45份,废建筑陶瓷中颗粒25份,废建筑陶瓷细颗粒5份,废建筑陶瓷细粉5份,黏土15份,铝矾土5份,结合剂9份;
和/或,废建筑陶瓷粗颗粒45份,废建筑陶瓷中颗粒25份,废建筑陶瓷细颗粒5份,黏土20份,铝矾土5份,结合剂8份。
本发明所涉及的这种制备废建筑陶瓷免烧耐热砖的新方法具有工艺简单、成本低、废建筑陶瓷利用率高、制备过程能耗低。因此具有高值化利用废陶瓷、节省优质耐火原料、节能减排等突出优势,同时也为废陶瓷的规模化高效增值利用提供一条新的技术途径。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
实施例1
本实施例涉及一种用废建筑陶瓷机压成型制备免烧耐热砖的方法,由包括如下重量份的原料制备得到:
废建筑陶瓷粗颗粒45份,废建筑陶瓷中颗粒25份,废建筑陶瓷细颗粒5份,废建筑陶瓷细粉10份,黏土10份,铝矾土5份,结合剂10份。
所述实施例的制备方法为:
首先以45份的粒径为10~35目的废建筑陶瓷粗颗粒,25份的粒径为35~120目的废建筑陶瓷中颗粒,5份的粒径为120~200目的废建筑陶瓷细颗粒装入成球机,将其充分混合均匀,喷淋40wt%的水玻璃结合剂水溶液后,依次加入10份粒径200目的废建筑陶瓷细粉、10份粒径≤100μm的黏土细粉和5份粒径≤100μm的铝矾土细粉,继续混合形成核壳结构球型颗粒。将混合料放入自封袋中睏料密封放置一周。得到的混合料在80~150MPa压力下机压成型,成型后的坯体先在室温下自然干燥12h,然后在干燥窑中于120℃干燥12~24h。
本实施例所制备的机压免烧耐热砖体积密度2.09g/cm3,显气孔率18.4%,120℃烘干后常温耐压强度36MPa,1100℃×3h烧后常温耐压强度125MPa,1100℃×3h烧后线变化率0.21%。
实施例2
本实施例涉及一种用废建筑陶瓷机压成型制备免烧耐热砖的方法,由包括如下重量份的原料制备得到:
废建筑陶瓷粗颗粒45份,废建筑陶瓷中颗粒25份,废建筑陶瓷细颗粒5份,废建筑陶瓷细粉5份,黏土15份,铝矾土5份,结合剂9份。
所述实施例的制备方法为:
首先以45份的粒径为10~35目的废建筑陶瓷粗颗粒,25份的粒径为35~120目的废建筑陶瓷中颗粒,5份的粒径为120~200目的废建筑陶瓷细颗粒装入成球机,将其充分混合均匀,喷淋40wt%的水玻璃结合剂水溶液后,依次加入5份粒径200目的废建筑陶瓷细粉、15份粒径≤100μm的黏土细粉和5份粒径≤100μm的铝矾土细粉,继续混合形成核壳结构球型颗粒。将混合料放入自封袋中睏料密封放置一周。得到的混合料在80~150MPa压力下机压成型,成型后的坯体先在室温下自然干燥12h,然后在干燥窑中于120℃干燥12~24h。
本实施例所制备的机压免烧耐热砖体积密度2.01g/cm3,显气孔率19.2%,120℃烘干后常温耐压强度32MPa,1100℃×3h烧后常温耐压强度119MPa,1100℃×3h烧后线变化率0.52%。
实施例3
本实施例涉及一种用废建筑陶瓷机压成型制备免烧耐热砖的方法,由包括如下重量份的原料制备得到:
废建筑陶瓷粗颗粒45份,废建筑陶瓷中颗粒25份,废建筑陶瓷细颗粒5份,废建筑陶瓷细粉0份,黏土20份,铝矾土5份,结合剂8份。
所述实施例的制备方法为:
首先以45份的粒径为10~35目的废建筑陶瓷粗颗粒,25份的粒径为35~120目的废建筑陶瓷中颗粒,5份的粒径为120~200目的废建筑陶瓷细颗粒装入成球机,将其充分混合均匀,喷淋40wt%的水玻璃结合剂水溶液后,依次加入20份粒径≤100μm的黏土细粉和5份粒径≤100μm的铝矾土细粉,继续混合形成核壳结构球型颗粒。将混合料放入自封袋中睏料密封放置一周。得到的混合料在80~150MPa压力下机压成型,成型后的坯体先在室温下自然干燥12h,然后在干燥窑中于120℃干燥12~24h。
本实施例所制备的机压免烧耐热砖体积密度1.95g/cm3,显气孔率20.3%,120℃烘干后常温耐压强度26MPa,1100℃×3h烧后常温耐压强度106MPa,1100℃×3h烧后线变化率0.71%。
虽然,上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述,但在本发明基础上,可以对之作一些修改或改进,这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此,在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本发明要求保护的范围。

Claims (4)

1.一种用废建筑陶瓷机压成型制备免烧耐热砖的方法,其特征在于,包括以下原料制备而成:
Figure FDA0003962428940000011
所述废建筑陶瓷为市售普通釉面砖。
所述粘结剂为无机粘结剂水玻璃。
2.如权利要求1所述的废建筑陶瓷基免烧耐热砖,其特征在于,废建筑陶瓷颗粒为粗颗粒45份(10~35目)、中颗粒25份(35~120目)、细颗粒5份(120~200目),废建筑陶瓷细粉(200目),黏土和铝矾土细粉的粒径≤100μm。
3.如权利要求1和2所述的废建筑陶瓷基免烧耐热砖的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:废建筑陶瓷粗颗粒、中颗粒、细颗粒进行颗粒级配干混;喷淋结合剂水玻璃溶液进行湿混;依次添加废建筑陶瓷细粉和混匀的黏土、铝矾土细粉包覆废建筑陶瓷颗粒;将混合料机压成型、烘干。
4.如权利要求3所述方法制备得废建筑陶瓷基免烧耐热砖。其特征在于,所述废建筑陶瓷基免烧耐热砖具有良好的力学强度,在高值化利用废陶瓷、节省优质耐火原料、节能减排等方面有突出优势。
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