CN117843343A - 一种对陶瓷工业产生的废料进行回收利用再加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种对陶瓷工业产生的废料进行回收利用再加工工艺，具体涉及陶瓷废料处理加工技术领域，包括步骤一、取料、研磨和过筛；步骤二、筛分磁选；步骤三、酸碱洗反应处理；步骤四、混合粉末二制备；步骤五、搅拌混合制备混合体；步骤六、压滤、粗练真空搅拌；步骤七、陈腐精炼；步骤八、浸釉烧结。本发明能够对陶瓷工业所产生的废料进行回收利用并进行再次加工处理，且回收加工后的陶瓷制品具备光泽亮度高和机械性能强的优势，同时能够减少回收再加工的陶瓷制品产生大量的重金属物质，避免对人体和环境造成影响，提高再加工陶瓷的使用效果。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷废料处理加工技术领域，更具体地说，本发明涉及一种对陶瓷工业产生的废料进行回收利用再加工工艺。
背景技术
在现代工业生产过程中，陶瓷生产和加工时会产生大量的废料，如粉煤灰，是燃煤电厂排出的主要固体废物，不锈钢尾渣，是炼钢过程中排出的固体废弃物，碱石和煤矿废渣是采煤行业的副产物，废匣钵来自于有匣烧成车间，主要是由于破损、粘连等原因，使其失去原有强度导致变形从而成为废匣钵，废瓷粉为制品烧成后的不合格产品，这些废料如果不进行回收利用处理，就会对环境以及动物造成伤害。
如专利申请号CN202211654885.8的发明专利公开了一种工业废料陶瓷泥的再生利用工艺及应用，利用工业废料粉煤灰、洗泥后的尾砂、废瓷片、不锈钢尾渣、唐山碱石、塔山煤矿废渣、陶瓷工业产生的大量废匣钵、废瓷粉等工业废弃物为主要原料，通过配料、球磨、过筛除铁、压滤、练泥粗练、陈腐、练泥精炼、成型、上釉、烧制等工艺制备高性能陶瓷制品，不仅利用了大量的工业废弃物，降低了生产制造成本，而且产品质量有了很大地提升，尤其是产品的光泽度、硬度等物理、化学性能有了显著提高，为陶瓷行业开发利用工业废料开辟了一条新的道路。
上述专利的回收再加工工艺中，主要以工业废料粉煤灰、不锈钢尾渣、碱石、煤矿废渣、陶瓷工业产生的大量废匣钵、废瓷粉等工业废弃物为主要原料，上述原料中有存在大量的金属元素，如Ni、Cr、Mn、co、li等，有些为重金属元素(Ni、Cr和li等)为人类和动物造成影响，然而，该工艺中采用湿式磁选机对金属物质进行去除，然而，磁选机仅仅只能够对具有磁性的金属进行磁选，如fe，而无法被磁选的重金属元素难以去除，导致所制备的陶瓷制备重金属高，对环境，人类以及动物均造成一定的伤害，鉴于此，本发明提出一种对陶瓷工业产生的废料进行回收利用再加工工艺。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供一种对陶瓷工业产生的废料进行回收利用再加工工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种对陶瓷工业产生的废料进行回收利用再加工工艺，该陶瓷工业产生的废料包括工业废料粉煤灰、不锈钢尾渣、碱石、煤矿废渣、废匣钵和废瓷粉，所述该加工工艺包括以下步骤：
步骤一、取经过破碎后的75目工业废料粉煤灰15-25份、洗泥后的尾砂20-30份、废瓷片15-20份、80目不锈钢尾渣15-20份、80目碱石25-35份、72目煤矿废渣20-30份、80目废匣钵15-25份和80目废瓷粉10-15份放置在球磨机中研磨成粉末状，经过过筛后，得到混合粉末一；
步骤二、将步骤一获得的混合粉末采用筛分机去除粗颗粒和尾砂，用磁选机进行磁选除铁操作，最后再次采用筛分机筛分一次，并再次磁选两次；
步骤三、将步骤二中筛分后的混合粉末中加入酸液，混合搅拌后放置反应釜中进行混合反应处理，静置10-15h后，再次加入碱液，继续混合反应静置5-8h，在反应釜中继续添加浓度为0.01mol/kg的硝酸钾，继续搅拌，期间通入蒸汽加热至80-95℃，并以80-95℃保温至1.5-2h；
步骤四、取破碎后98目的钾长石15-18份、98目的钠长石20-25份，98目的硅砖颗粒20-25份和90目的镁钙石20-25份经过上述步骤一和步骤二的球磨和过筛处理，得到混合粉末二；
步骤五、将步骤四得到的混合粉末二倒进步骤三反应的混合料中，加水不断搅拌至15-30min，得到混合体；
步骤六、将步骤五的混合体通过压滤机去除多余的水份后，并将压滤后的泥饼放入粗练泥机中真空搅拌12h；
步骤七、将步骤六经过粗练的泥断在25-35℃，相对湿度为85-95％的环境中陈腐15-20天，并通过精炼泥机中真空精炼处理；
步骤八、将精炼后的泥断放置在模具中成型，并浸入釉浆中3-5分钟，取出后放置隧道窑中烧结成型。
优选地，在步骤二中，将混合粉末采用筛分机去除粗颗粒和尾砂时，所采用的筛分机为200目筛孔，所述磁选机为湿式磁选机，所述步骤二的具体步骤为：
2.1将步骤一获得的混合粉末采用200目筛孔的筛分机去除粗颗粒和尾砂；
2.2采用湿式磁选机进行磁选操作，去除混合粉末中可被磁选的铁杂质；
2.3再次采用185目筛孔的筛分机去除细颗粒和尾砂；
2.4再次采用湿式磁选机磁选两次，去除混合粉末中的细小铁杂质。
优选地，在步骤三中，所述酸液为20％的硝酸+5％的氢氟酸+75％的水混合而成，且酸液与混合粉末的添加比为0.5:1，所述加入酸液的反应时间为10-30min，温度为50-85℃。
优选地，在步骤三中，所述碱液为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡、氢氧化铵和氢氧化钙的任意一种，其中碱液与混合粉末的添加比为0.5:1，所述加入碱液的反应时间为15-20min，温度为45-60℃。
优选地，在步骤四中的钾长石为钾含量15％的钾长石，钠长石为钠含量8％的钠长石，硅砖颗粒为硅含量95％的硅砖颗粒，镁钙石为镁含量25％的镁钙石。
优选地，在步骤五中，搅拌温度为45-60℃，搅拌速度为80r/min。
优选地，在步骤六中，将压滤后的泥饼放入粗练泥机中真空搅拌时，真空度达到0.094-0.1之间。
优选地，在步骤七中，通过精炼泥机中真空精炼处理时，真空度达到0.3-0.4之间。
优选地，在步骤八中，隧道窑中的烧结步骤为：采用300℃-450℃预热2-3h，750℃-980℃烧结5-7h，600℃-500℃急冷1-2h，300℃-150℃缓冷2-3h，88℃出窑。
本发明的技术效果和优点：
1、通过将工业废料粉煤灰、不锈钢尾渣、碱石、煤矿废渣、废匣钵和废瓷粉进行粉碎后，采用多次筛分和磁选的方式，将废料粉末中的可被磁选的金属物质进行去除，而采用酸洗、碱洗和加入硝酸钾的方式，能够去除废料中大部分无法被磁选的金属元素，从而保证在制备的陶瓷制品不会因为重金属含量大对环境，人类和动物造成影响；
2、通过在工业废料粉煤灰、不锈钢尾渣、碱石、煤矿废渣、废匣钵和废瓷粉中加入钾长石、钠长石、硅砖颗粒和镁钙石能够大幅度提高所制备陶瓷制品的机械性能，延长陶瓷制品的使用周期。
附图说明
图1为本发明的整体步骤流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。
实施例1、
本实施例提供一种对陶瓷工业产生的废料进行回收利用再加工工艺，其中该陶瓷工业产生的废料包括工业废料粉煤灰、洗泥后的尾砂、废瓷片、不锈钢尾渣、碱石、煤矿废渣、废匣钵和废瓷粉，具体加工工艺包括以下步骤：
步骤一、取经过破碎后的75目工业废料粉煤灰18份、洗泥后的尾砂20份、废瓷片15份、80目不锈钢尾渣18份、80目碱石28份、72目煤矿废渣25份、80目废匣钵18份和80目废瓷粉12份放置在球磨机中研磨成粉末状，经过过筛后，得到混合粉末一；
步骤二、将步骤一获得的混合粉末采用200目筛孔的筛分机去除粗颗粒和尾砂，采用湿式磁选机进行磁选操作，去除混合粉末中可被磁选的铁杂质，再次采用185目筛孔的筛分机去除细颗粒和尾砂，最后再次采用湿式磁选机磁选两次，去除混合粉末中的细小铁杂质；
步骤三、将步骤二中筛分后的混合粉末中加入酸液，混合搅拌后放置反应釜中进行混合反应18min，温度为55℃，静置12h后，再次加入碱液，继续混合反应18min静置6h，温度为50℃，在反应釜中继续添加浓度为0.01mol/kg的硝酸钾，继续搅拌，期间通入蒸汽加热至85℃，并以85℃保温至1.5h；
步骤四、取破碎后98目的钾含量为15％的钾长石16份、98目的钠含量为8％的钠长石22份，98目的硅含量为95％的硅砖颗粒22份和90目的镁含量25％的镁钙石22份经过上述步骤一和步骤二的球磨和过筛处理，得到混合粉末二；
步骤五、将步骤四得到的混合粉末二倒进步骤三反应的混合料中，加水不断搅拌至18min，搅拌温度为48℃，搅拌速度为80r/min，得到混合体；
步骤六、将步骤五的混合体通过压滤机去除多余的水份后，并将压滤后的泥饼放入粗练泥机中真空搅拌12h，真空度达到0.094-0.1之间；
步骤七、将步骤六经过粗练的泥断在28℃，相对湿度为90％的环境中陈腐18天，并通过精炼泥机中真空精炼处理，真空度达到0.3-0.4之间；
步骤八、将精炼后的泥断放置在模具中成型，并浸入釉浆中3分钟，取出后放置隧道窑中采用350℃预热2.5h，780℃烧结5h，525℃急冷1.5h，160℃缓冷2h，88℃出窑。
对比例1与实施例1不同的在于，在经过步骤三时，未经过酸洗，其他均与实施例1相同；
对比例2与实施例1不同的在于，在经过步骤三时，未经过碱洗，其他均与实施例1相同；
对比例3与实施例1不同的在于，在经过步骤三时，未添加硝酸钾混合，其他均与实施例1相同。
实施例2、
本实施例提供一种对陶瓷工业产生的废料进行回收利用再加工工艺，其中该陶瓷工业产生的废料包括工业废料粉煤灰、洗泥后的尾砂、废瓷片、不锈钢尾渣、碱石、煤矿废渣、废匣钵和废瓷粉，具体加工工艺包括以下步骤：
步骤一、取经过破碎后的75目工业废料粉煤灰20份、洗泥后的尾砂30份、废瓷片20份、80目不锈钢尾渣20份、80目碱石30份、72目煤矿废渣25份、80目废匣钵20份和80目废瓷粉13份放置在球磨机中研磨成粉末状，经过过筛后，得到混合粉末一；
步骤二、将步骤一获得的混合粉末采用200目筛孔的筛分机去除粗颗粒和尾砂，采用湿式磁选机进行磁选操作，去除混合粉末中可被磁选的铁杂质，再次采用185目筛孔的筛分机去除细颗粒和尾砂，最后再次采用湿式磁选机磁选两次，去除混合粉末中的细小铁杂质；
步骤三、将步骤二中筛分后的混合粉末中加入酸液，混合搅拌后放置反应釜中进行混合反应20min，静置12h后，温度为60℃，再次加入碱液，继续混合反应18min静置6h，温度为55℃，在反应釜中继续添加浓度为0.01mol/kg的硝酸钾，继续搅拌，期间通入蒸汽加热至90℃，并以90℃保温至1.8h；
步骤四、取破碎后98目的钾含量为15％的钾长石18份、98目的钠含量为8％的钠长石25份，98目的硅含量为95％的硅砖颗粒25份和90目的镁含量25％的镁钙石25份经过上述步骤一和步骤二的球磨和过筛处理，得到混合粉末二；
步骤五、将步骤四得到的混合粉末二倒进步骤三反应的混合料中，加水不断搅拌至20min，搅拌温度为55℃，搅拌速度为80r/min，得到混合体；
步骤六、将步骤五的混合体通过压滤机去除多余的水份后，并将压滤后的泥饼放入粗练泥机中真空搅拌12h，真空度达到0.094-0.1之间；
步骤七、将步骤六经过粗练的泥断在32℃，相对湿度为92％的环境中陈腐20天，并通过精炼泥机中真空精炼处理，真空度达到0.3-0.4之间；
步骤八、将精炼后的泥断放置在模具中成型，并浸入釉浆中3分钟，取出后放置隧道窑中采用400℃预热3h，850℃烧结6h，550℃急冷2h，180℃缓冷2.5h，88℃出窑。
对比例4与实施例2不同点在于，在步骤四中未添加钾长石，其他均与实施例2相同；
对比例5与实施例2不同点在于，在步骤四中未添加钠长石，其他均与实施例2相同；
对比例6与实施例2不同点在于，在步骤四中未添加硅砖颗粒，其他均与实施例2相同；
对比例7与实施例2不同点在于，在步骤四中未添加镁钙石，其他均与实施例2相同。
下面针对实施例1和对比例1-3所制得的陶瓷制品的性能进行测试，其结果如表1所示：
表1为实施例1和对比例1-3所制得的陶瓷制品性能测试结果表
由上述表格的数据可知，实施例1和对比例1-3所制备的陶瓷制品在光泽度、白度和釉面效果上均相差不大，但是，陶瓷制品中所含有的金属含量中，对比例1-3中的金属含量较大，可以表面实施例1中通过酸洗和碱洗等化学处理工艺，能够分离陶瓷废料中的有害金属元素，避免对人体造成影响，同时减少金属元素对环境的影响，进一步提高陶瓷制品作为容器在今后使用的安全性。
下面针对实施例2和对比例4-7的所制得的陶瓷制品的性能进行测试，其结果如表2所示：
表2为实施例2和对比例4-7所制得的陶瓷制品性能测试结果表
由上述表格的数据可知，实施例2中所制备的陶瓷制品在弯曲强度、维氏硬度、断裂韧性和压缩强度均高于对比例4-7所制备的陶瓷制品，其测试结果表明，实施例2在陶瓷工业产生的废料进行回收利用的过程中，通过加入钾长石、钠长石、硅砖颗粒和镁钙石，能够大幅度提高陶瓷制品整体的机械性能。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种对陶瓷工业产生的废料进行回收利用再加工工艺，该陶瓷工业产生的废料包括工业废料粉煤灰、洗泥后的尾砂、废瓷片、不锈钢尾渣、碱石、煤矿废渣、废匣钵和废瓷粉，其特征在于：所述该加工工艺包括以下步骤：
步骤一、取经过破碎后的75目工业废料粉煤灰15-25份、洗泥后的尾砂20-30份、废瓷片15-20份、80目不锈钢尾渣15-20份、80目碱石25-35份、72目煤矿废渣20-30份、80目废匣钵15-25份和80目废瓷粉10-15份放置在球磨机中研磨成粉末状，经过过筛后，得到混合粉末一；
步骤二、将步骤一获得的混合粉末采用筛分机去除粗颗粒和尾砂，用磁选机进行磁选除铁操作，最后再次采用筛分机筛分一次，并再次磁选两次；
步骤三、将步骤二中筛分后的混合粉末中加入酸液，混合搅拌后放置反应釜中进行混合反应处理，静置10-15h后，再次加入碱液，继续混合反应静置5-8h，在反应釜中继续添加浓度为0.01mol/kg的硝酸钾，继续搅拌，期间通入蒸汽加热至80-95℃，并以80-95℃保温至1.5-2h；
步骤四、取破碎后98目的钾长石15-18份、98目的钠长石20-25份，98目的硅砖颗粒20-25份和90目的镁钙石20-25份经过上述步骤一和步骤二的球磨和过筛处理，得到混合粉末二；
步骤五、将步骤四得到的混合粉末二倒进步骤三反应的混合料中，加水不断搅拌至15-30min，得到混合体；
步骤六、将步骤五的混合体通过压滤机去除多余的水份后，并将压滤后的泥饼放入粗练泥机中真空搅拌12h；
步骤七、将步骤六经过粗练的泥断在25-35℃，相对湿度为85-95％的环境中陈腐15-20天，并通过精炼泥机中真空精炼处理；
步骤八、将精炼后的泥断放置在模具中成型，并浸入釉浆中3-5分钟，取出后放置隧道窑中烧结成型。
2.根据权利要求1所述的一种对陶瓷工业产生的废料进行回收利用再加工工艺，其特征在于：在步骤二中，将混合粉末采用筛分机去除粗颗粒和尾砂时，所采用的筛分机为200目筛孔，所述磁选机为湿式磁选机，所述步骤二的具体步骤为：
2.1将步骤一获得的混合粉末采用200目筛孔的筛分机去除粗颗粒和尾砂；
2.2采用湿式磁选机进行磁选操作，去除混合粉末中可被磁选的铁杂质；
2.3再次采用185目筛孔的筛分机去除细颗粒和尾砂；
2.4再次采用湿式磁选机磁选两次，去除混合粉末中的细小铁杂质。
3.根据权利要求1所述的一种对陶瓷工业产生的废料进行回收利用再加工工艺，其特征在于：在步骤三中，所述酸液为20％的硝酸+5％的氢氟酸+75％的水混合而成，且酸液与混合粉末的添加比为0.5:1，所述加入酸液的反应时间为10-30min，温度为50-85℃。
4.根据权利要求1所述的一种对陶瓷工业产生的废料进行回收利用再加工工艺，其特征在于：在步骤三中，所述碱液为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡、氢氧化铵和氢氧化钙的任意一种，其中碱液与混合粉末的添加比为0.5:1，所述加入碱液的反应时间为15-20min，温度为45-60℃。
5.根据权利要求1所述的一种对陶瓷工业产生的废料进行回收利用再加工工艺，其特征在于：在步骤四中的钾长石为钾含量15％的钾长石，钠长石为钠含量8％的钠长石，硅砖颗粒为硅含量95％的硅砖颗粒，镁钙石为镁含量25％的镁钙石。
6.根据权利要求1所述的一种对陶瓷工业产生的废料进行回收利用再加工工艺，其特征在于：在步骤五中，搅拌温度为45-60℃，搅拌速度为80r/min。
7.根据权利要求1所述的一种对陶瓷工业产生的废料进行回收利用再加工工艺，其特征在于：在步骤六中，将压滤后的泥饼放入粗练泥机中真空搅拌时，真空度达到0.094-0.1之间。
8.根据权利要求1所述的一种对陶瓷工业产生的废料进行回收利用再加工工艺，其特征在于：在步骤七中，通过精炼泥机中真空精炼处理时，真空度达到0.3-0.4之间。
9.根据权利要求1所述的一种对陶瓷工业产生的废料进行回收利用再加工工艺，其特征在于：在步骤八中，隧道窑中的烧结步骤为：采用300℃-450℃预热2-3h，750℃-980℃烧结5-7h，600℃-500℃急冷1-2h，300℃-150℃缓冷2-3h，88℃出窑。
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