CN1686943A

CN1686943A - 生产超薄陶瓷砖的工艺方法

Info

Publication number: CN1686943A
Application number: CN 200510020723
Authority: CN
Inventors: 毕舒
Original assignee: HANGZHOU SHENGTIAN CHEMICAL MATERIALS TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2005-04-13
Filing date: 2005-04-13
Publication date: 2005-10-26

Abstract

一种生产超薄陶瓷砖的工艺方法，包括：将生产陶瓷砖的原料采用超细设备进行超微细化处理；干燥超微细化后的粉体；将干燥后的粉体压制成型后烧成、抛光得到成品。本发明有益的技术效果在于：采取超细粉体机械对陶瓷原料进行处理，来取代原有的球磨机及其工艺，可以从根本上解决陶瓷行业粉料制备方面的高能耗问题，同时，超细粉体原料将为后续工艺及最终陶瓷产品质量带来革命性的进步。

Description

生产超薄陶瓷砖的工艺方法

【技术领域】

本发明涉及陶瓷制造领域，具体涉及一种生产超薄陶瓷砖的工艺方法。

【背景技术】

陶瓷行业是一个历史极其悠远的行业，从古到今其发展历程经历了原料、工艺、品种从单一到多样化，在这个过程中，陶瓷行业的负面影响也日益突出，是一个高能耗，高污染的行业。具体体现在其粉料制备、烧成和精加工三个方面。

目前，国内外大量消耗粉体的陶瓷行业，仍主要采用普通粉体，而制备普通粉体的装置就是球磨机。传统的球磨机是利用球磨机桶体的旋转将桶体内的球磨子带到一定的高度从而储存能量，在球磨子下落过程中形成冲击力击打物料从而起到物料粉碎的效果。使用这种粉料制备方式，所需设备简单，并可通过延长工作时间的方法获得粒度符合要求的普通粉料，其另外一个特点是混料均匀。但球磨机具有占用空间大、生产效率低、工艺不连续、单位产量小、粒度分布不均匀、粉体粒度粗(只能达到200目左右)等显著缺点。并且球磨机能耗巨大，以十八吨球磨机为例，它需要180KVA电能且须连续工作十六小时，也就是说它的单班能耗达2880度电。佛山陶瓷产品的产量占全球总产量的20％强，有一千多条窑，5000多台球磨机，其日能耗为1440万度，年能耗更是天文数字。

经球磨制成的料浆再经过喷干造粒就获得陶瓷粉料。通过球磨获得的料浆是含水率达33％的泥浆，将这些泥浆干燥成陶瓷厂所需的粉料则需要燃油，而通过燃烧燃油获得热量的效率极低(＜20％)。在生产过程中，不但消耗大量的能源，导致巨大的能源浪费、资源浪费，还会产生严重的环境污染。

由于陶瓷行业目前仍普遍沿用球磨工艺处理陶瓷原料，原料粒度通常为200目以内，国外的少数陶瓷企业所用的原料粒度最多也只到800目，因此所烧制的陶瓷为了满足使用性能的要求，就必须达到一定的厚度，生产的地砖厚重、能耗高。目前建筑陶瓷的地砖厚度一般为7-12mm。而目前已有的超薄陶瓷是以树脂加上纤维材料和陶瓷粉体制成的，其显著缺点是成本高，吸水率＞10％，吸污率高，强度比普通地砖差，几乎没有实际推广应用的意义。

【发明内容】

本发明的目的在于提出一种流程简单、成本低、能耗低、产品性能高的生产超薄陶瓷砖的工艺方法。

实现上述目的的技术方案是：生产超薄陶瓷砖的工艺方法，包括如下步骤：

1)将生产陶瓷砖的原料采用超细设备进行超微细化处理；

2)干燥超微细化后的粉体；

3)将干燥后的粉体压制成型后烧成、抛光得到成品。

所述步骤1)可以由包括如下分步骤的过程来实现：

1a)若所述原料中各成分的细度满足超细设备的进料要求，则直接进行下一步骤，若其细度低于超细设备的进料要求，则先对其进行粗磨，制成粒度符合要求的粉体；

1b)将上述各成分的粉体混合制成固含量不小于50％的浆料；

1c)使用超细设备对浆料进行研磨粉碎，使得粉体粒度为0.1μm～5μm。

所述步骤1)也可以由包括如下分步骤的过程来实现：

1b)将上述各成分的粉体分别制成固含量不小于50％的浆料；

1c)使用超细设备分别对各成分浆料进行研磨粉碎，使得粉体粒度为0.1μm～5μm；

1d)将超细后的各浆料混合。

优选的是，在步骤1a)中使用高压辊压磨作为粗磨设备，将原料制成粒度为1mm以下的粉体。

优选的是，在步骤2)中将粉体干燥至含水量为5～10％。

所述干燥采用的设备可以是喷雾或气流干燥机。

所述超细设备优选有介质超细磨。

所述有介质超细磨可采用串联作业的方式进行粉体的超细处理。

所述超细设备优选有介质超细磨，例如搅拌磨或以串联方式排列的旋流磨。最好是使用超细度旋流态磨(该设备已申请中国专利，专利申请号为200410081580.8)

所述原料可以选择目前普遍用来制造陶瓷砖的各种物质，包括石英、高岭土和长石等。

所述原料的化学组分可以具有这样的配比：SiO₂为65～70％，Al₂O₃为18～21％，K₂O和Na₂O为3.0～3.5％，CaO为1.0～1.5％，Fe₂O₃为0～1.5％，水分为8～10％。

优选的是，所述原料中包括硅铝质或硅钙质纤维材料，其质量百分含量为0～10％。

采用上述技术方案并结合下面将要详述的具体实施例，本发明有益的技术效果在于：1)采取超细粉体机械对陶瓷原料进行处理，来取代原有的球磨机及其工艺，可以从根本上解决陶瓷行业粉料制备方面的高能耗问题，同时，超细粉体原料将为后续工艺及最终陶瓷产品质量带来革命性的进步：a.由于使用超细粉，可以在保持陶瓷制品强度的前提下将瓷胚变薄，在同等强度指标下，胚体厚度可以降低到原来的1/3，这样，对比原来的瓷砖原料，一块变成三块，其成本将数倍的下降；b.在烧制的过程中由于粒度细，传热速度快，因此烧成时间大大缩短，降低了能耗；c.由于原料粒度变细，使得陶瓷胚体致密度增加，强度增加，表面光泽度增加，气孔率降低，吸污率降低，吸水率下降，大大提高了产品的性能。此外，本发明整个制造过程流程简单而对原料没有特殊的要求，便于技术的推广和传播。本发明技术若在佛山地区普及，其经济及环境效益将是极其巨大的。2)提供的两种进行原料超细的步骤各有优点，若对原料中各成分混合进行超细处理，可一次完成细化和混合的步骤，省时省工，且保证混合具有相当的均匀度；若对原料中各成分分别超细后再进行混合，可根据不同成分的硬度、进料粒度等进行不同的处理(例如研磨介质的选择、超细时间的控制等)，达到“量体裁衣”、省工节能的目的。3)优选高压辊压磨作为粗磨设备，由于矿粉在高压应力的作用下内部会产生很多应力缺陷，成为一种微裂纹矿粉，便于下一步进行的超细处理。4)在原料中加入一定含量的硅铝质或硅钙质纤维材料后，能够增加陶瓷砖的抗弯曲能力，提高超薄砖的强度。

【具体实施方式】

一种生产超薄陶瓷砖的工艺方法，其工艺流程为：

1)首先将生产陶瓷砖的原料采用超细设备进行超微细化处理。该步骤可以以两种方式进行，一是将原料的各成分混合后同时进行超细处理，一是分别对原料的各成分进行超细处理后再混合。不管采用哪种方式，都要保证原料粉体符合所采用超细设备的进料要求。如果原料矿物的粒度过大，最好先经过高压辊压磨进行粗磨，以制成超细设备可以接受的粉体，按照现有超细设备的要求，进料粉体的粒度只要不超过1mm一般都是允许的。破碎成矿粉的步骤也可以在雷蒙磨、球磨机中进行，但能耗高、效果较差。

生产陶瓷砖的原料可以选择目前普遍用来制造陶瓷砖的各种物质，包括高岭土和长石等，还可以加入白云母和绢云母，以及碳酸钙和硅灰石等矿物，其精细配方可以根据所需要获得的产品按照现有配方技术来进行选择。在本发明中原料的化学组分可选择陶瓷行业中常规使用的原料配比：SiO₂为65～70％，Al₂O₃为18～21％，K₂O和Na₂O为3.0～3.5％，CaO为1.0～1.5％，Fe₂O₃为0～1.5％，水分为8～10％。作为优选的是，本发明原料中还可含有质量百分含量不超过10％的硅铝质或硅钙质纤维材料，例如硅酸铝纤维或硅灰石纤维等，加入这些纤维材料可以增加陶瓷砖的抗弯曲能力，其加入量以不超过10％为宜，因为加入过多会使成本增高且会导致陶瓷的吸水率大大增加，严重影响产品性能。

另外，根据超细设备的工作方式的不同，对于湿法研磨的设备还要将粉体制成符合其要求的浆料，一般固含量在50％以上都是可行的，在50～70％之间较为适宜。当浆料固含量为100％时，则适用干法研磨的超细设备。至于超细设备的选择，可根据处理量以及具体原料的特点来进行，一般可选搅拌磨、振动磨、气流磨等超细设备，本发明优选使用超细度旋流态磨(该设备已申请中国专利，专利申请号为200410081580.8)，超细磨机可以单机作业，也可串联作业。经超细设备研磨粉碎后，出料粉体粒度控制在0.1μm～5μm之间都是适合的，出料粉体粒度最好能集中分布在亚微米至纳米量级，即，使90％以上的粉体粒度在1微米以下(即不低于12000目)。

2)干燥超微细化后的粉体。将粉体干燥至含水量5～10％，以便于进行下一步的压制处理，含水量过高或过低都不利于成型。此干燥过程可采用现有的喷雾或气流干燥机来完成。

3)将干燥后的粉体压制成型后烧成、抛光得到成品。此步骤可按照现有陶瓷砖的生产流程来进行。

实施例：

1)按前述化学组分配方，将东南砂120公斤、瓷土40公斤，长石75公斤、木节土60公斤、硅灰石15公斤用高压辊压磨(WG3型，深圳伟雄机械设备有限公司生产)粗磨成粒度为0.4～1mm左右的粉体，加水制成固含量55％的浆料；

2)将上述浆料与0.5公斤分散剂(9000型，罗门哈斯公司生产)与2公斤六偏磷酸钠投入旋流磨(已申请中国专利，专利申请号是200410081580.8)中，旋流磨以串联方式排列，浆料以连续进料，连续出料的方式进行超细处理。从第一台磨起至第三台磨止，研磨时间计20分钟。停机，取出物料，用激光粒度分析仪(JL1001型，丹东仪表研究所生产)测量超细化后粉体的粒度分布，得到粒度为-1μm＞92％的粉体；

3)用喷雾干燥机(LPG50型，常州市振兴干燥设备厂生产)对超微细化后的粉体进行干燥，干燥后粉体含水量小于8％；

4)将干燥后的物料进入压机成型，砖胚厚度为2.6mm，再送入辊道窑中煅烧8分钟，逐渐冷却后进行抛光，即可得到成品。

对比本发明方法制得的超薄陶瓷砖(产品1)和采用常规方法制得的陶瓷砖(产品2)，各自取样品测物理性能如下：

性能参数	产品1	产品2
性能参数	产品1	产品2	烧成时间	8分钟	21分钟
厚度	3mm	7.5mm	烧成时间	8分钟	21分钟
厚度	3mm	7.5mm	抗折强度Mpa	≥50	≥45
光泽度	≥77°	≥55°	抗折强度Mpa	≥50	≥45
光泽度	≥77°	≥55°	吸水率	≤0.15％	≤0.4％
边长偏差	±0.3mm	±1.0mm	吸水率	≤0.15％	≤0.4％
边长偏差	±0.3mm	±1.0mm	厚度偏差(％)	±2	±4
耐磨度(m)	≤73	≤140	厚度偏差(％)	±2	±4
耐磨度(m)	≤73	≤140	吸水率	≤0.15％	≤0.4％

由上表可以看出，采用本发明方法制得的超薄陶瓷砖具有优良的性能。

Claims

1、生产超薄陶瓷砖的工艺方法，包括如下步骤：

1)将生产陶瓷砖的原料采用超细设备进行超微细化处理；

2)干燥超微细化后的粉体；

3)将干燥后的粉体压制成型后烧成、抛光得到成品。

2、根据权利要求1所述的生产超薄陶瓷砖的工艺方法，其特征在于：所述步骤1)包括如下分步骤：

1b)将上述各成分的粉体混合制成固含量不小于50％的浆料；

3、根据权利要求1所述的生产超薄陶瓷砖的工艺方法，其特征在于：所述步骤1)包括如下分步骤：

1b)将上述各成分的粉体分别制成固含量不小于50％的浆料；

1d)将超细后的各浆料混合。

4、根据权利要求2或3所述的生产超薄陶瓷砖的工艺方法，其特征在于：在步骤1a)中使用高压辊压磨作为粗磨设备，将原料制成粒度为1mm以下的粉体。

5、根据权利要求1～3任意一项所述的生产超薄陶瓷砖的工艺方法，其特征在于：所述原料包括如下配比的化学组分，SiO₂为65～70％，Al₂O₃为18～21％，K₂O和Na₂O为3.0～3.5％，CaO为1.0～1.5％，Fe₂O₃为0～1.5％，水分为8～10％。

6、根据权利要求1～3任意一项所述的生产超薄陶瓷砖的工艺方法，其特征在于：所述原料包括硅铝质或硅钙质纤维材料，其质量百分含量为0～10％。

7、根据权利要求1～3任意一项所述的生产超薄陶瓷砖的工艺方法，其特征在于：所述超细设备是有介质超细磨。

8、根据权利要求7所述的生产超薄陶瓷砖的工艺方法，其特征在于：所述有介质超细磨采用串联作业的方式进行粉体的超细处理。

9、根据权利要求1～3任意一项所述的生产超薄陶瓷砖的工艺方法，其特征在于：在步骤2)中将粉体干燥至含水量为5～10％。

10、根据权利要求9所述的生产超薄陶瓷砖的工艺方法，其特征在于：所述干燥采用的设备是喷雾或气流干燥机。