CN100595176C - 一种采用低温烧结生产仿古砖的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用低温烧结生产仿古砖的方法，其特征在于，该方法是以废玻璃作为主要熔剂原料，以三聚磷酸钠(Na₃P₅O₁₀)作为次要熔剂原料，辅以其它低价陶瓷原料，制出适合于辊道窑一次快速烧成(烧成时间55分钟，烧成温度≤900℃)的仿古砖，配方范围为：废玻璃42～60%、熟矾土18～25%、白泥15～20%、膨润土3～8%、三聚磷酸钠5～8%、色料3～4%。所述工艺流程为，坯料配料——球磨——过筛、除铁——喷雾干燥——陈腐——压制成型——干燥——喷水——釉料配料——球磨——过筛、除铁——陈腐——喷透明釉——洗边——烧成——磨边——分选——包装。本发明具有降低烧成能耗，降低生产成本等优点。

Description

一种采用低温烧结生产仿古砖的方法

技术领域

本发明涉及一种仿古抛光砖的生产方法，具体是涉及采用复合增塑和低温烧结生产仿古抛光砖的工艺技术，该方法适合于辊道窑一次快速烧成的仿古砖工艺技术。

背景技术

目前，国内外大量生产和广泛使用的建筑陶瓷制品，其生产过程中烧成温度都在1150℃以上，低吸水率产品(如抛光砖)的烧成温度更是高达1200℃左右，本公司以前的仿古砖烧成温度为1180℃，建筑陶瓷行业已成为国民经济中的耗能大户之一.由于近20年来，油、电、燃气及煤炭的价格持续上涨，也抑制着建筑陶瓷业的迅速发展。国内许多建筑陶瓷业由于能耗成本居高不下，导致产品价格上扬，降低了市场竞争力；还有一些企业由于无法消化能源价格高涨的成本问题而不得不逐渐缩小建筑陶瓷的生产。因此，节能降耗，控制成本、寻求利润空间成了建筑陶瓷行业主要攻坚方向和首要任务。

从理论上分析，建筑陶瓷生产的节能途径很多，如提高球磨机的研磨效率，缩短球磨时间以降低电耗，加强窑炉的密封性能减少热散失，窑炉内壁刷特别材料增强热辐射，充分利用窑炉的余热等均能节省宝贵的能源，但最根本、最简捷、节能最多的方法还是降低产品的烧成温度。我们知道采用有效的熔剂或提高原料的细度等办法，可在一定程度上将坯体的烧成温度降低，但同时又会导致配方成本急剧上扬，加工电耗急剧上升，而且这种方法降温幅度不大。因为以现有的烧结理论使坯体致密化必须使坯体中各组分发生分解、化合与熔融等复杂的物理化学反应来生成一定数量的液相、填充坯体中的空隙，而发生上述反应的温度都超过了1050℃，故坯体的烧成温度不可能低于1100℃。尽管近年来各国研究人员在研制低温快烧方法上尽量降低坯体中高温成份(SiO₂、Al₂O₃)含量，增加熔剂含量(RO、R₂O)含量，以便在烧成过程中产生足够的液相，让液相吸附颗粒，排出气孔，使制品密度达到最大，体积到达最小，制品得以完全烧结，但这样制得的陶瓷瓷砖每公斤产品的能耗仍需6-10兆焦耳，如果想再大幅度的降低烧成温度，降低能耗，降低生产成本，以现有的烧结理论已显力不从心。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可大大降低烧成能耗，降低生产成本的采用复合增塑及低温烧结工艺生产仿古砖的方法。

本发明是通过如下技术方案来实现上述目的：

一种采用低温烧结生产仿古砖的方法，其特征在于，该方法是以废玻璃作为主要熔剂原料，以三聚磷酸钠作为次要熔剂原料，辅以其它陶瓷原料，经辊道窑在烧成温度≤900℃时一次快速烧成，配方组成按重量百分比如下：废玻璃42～60％、熟矾土18～25％、白泥15～20％、膨润土3～8％、三聚磷酸钠5～8％、色料3～4％；其原料配方具体化学组成按重量百分比包括：Al₂O₃52～60％、SiO₂23～26％、Fe₂O₃0～1％、CaO6～8％、MgO0.5～1.0％、KNaO8～10％；

本发明的制备工艺流程为：坯料配料→球磨→过筛、除铁→喷雾干燥→陈腐→压制成型→干燥→喷水→釉料配料→球磨→过筛、除铁→陈腐→喷透明釉→洗边→烧成→磨边→分选→包装。

上述配方中还可增加多种增塑剂和电解质，以增加坯料的可塑性；增塑剂配方为，藻类物质JA 0.05～0.2％、多糖HS 0.1～0.3％、腐植酸钠0.1～0.3％。

所述方法步骤中透明釉，其配方组成为：低温耐磨透明熔块92～95％、精高岭土5～8％、三聚磷酸钠0.3％、甲基0.1％。

所述粉料陈腐为1～3天；烧成时间为55分钟。

采用上述配方组份及方法的生产仿古砖的技术优点在于，

1.它将大大降低烧成能耗，降低生产成本。根据前原苏联资料介绍，烧成温度对燃料消耗的影响可用F式表示：

F＝100-0.13(t₂-t₁)

公式中F为温度t₁时的单位燃耗与t₂时的单位燃耗之比(％)，由上式可知，当其它条件相同时，燃烧温度每降低100℃，单位制品的燃耗降低约13％。

利用″准非反应″(低温烧结)烧结理论生产的建筑陶瓷产品比现有同类产品烧成温度降低约300℃，根据上述计算公式，按照保守的测算，单位制品的燃耗可降低39％。以现有公司生产规模年产建筑陶瓷260万平方米为例，年耗油330万升，燃油单价为4元/升。使用本发明技术后，年节油量为：330万*39％＝128.7万升，折算金额为128.7万*4＝514.8万元，减去配方中引入增塑剂增加的成本，全年全公司实际降低燃料成本约为500万元。

此外，窑炉的维护、保养、折旧及窑具的更换等费用都将大大降低。

如果将本发明推广应用到陶瓷产业基地的佛山市，以佛山市目前年产建筑陶瓷15亿平方米计算，则可降低成本为15亿/260*500＝28.8亿元。故本发明的经济效益显著。

2.由于油耗大量降低，减少了向大自然排放的SO₂，CO₂、NO₂等废气，有利改善城市环境，故本发明的社会效益显著。占城市生活垃圾5％的废玻璃原来是环卫部门的头痛事。由于废玻璃既不可降解也无法焚烧，环卫部门只能填埋，每吨处理成本达300元，其占用土地资源和破坏土壤结构所带来的环境损失更无法估量。本发明中采用大量的废玻璃，不仅节约了废玻璃的处理成本，并且节省了大量的土地资源，因此，本发明的环保效益十分明显。

本发明技术是在充分研究了国内外的发展趋势和国内发展现状，根据国内市场需求开发的，经技术查新论证，市场无同类技术存在，属于填补国内空白的技术，我国近期建筑陶瓷装饰行业有一个较快的发展时期，本发明成功，可缓解目前能源紧缺的问题，因此具有良好的推广应用前景。

附图说明

图1为本发明工艺流程图；

图2为本发明烧成曲线图。

具体实施方式

利用超低温熔剂在超低温下即能熔融成液相的特点再与适当结晶成份相配合制成坯料，其结晶成份除发生有机质、碳酸盐的分解反应外，并不发生化合、熔融等复杂的化学反应，这样一来，坯体烧结成瓷所需要的温度可以大大降低。

本发明正是基于上述成瓷机理，就如何研制超低温建筑陶瓷坯体以降低烧成能耗展开实验研究工作，首先是在“准非”反应(低温烧结)烧结理论的指导下进行超低温(≤900℃)陶瓷配方研究，我们所选用的原材料有：超低温熔剂、高铝土、塑性泥、无机、色剂等。这些材料在配方中扮演不同的角色：超低温熔剂在低温下能熔融，形成玻璃相，起结合剂作用；高铝土在配方中提供Al₂O₃，有利于形成更多的莫来石，起增强作用；塑性泥能增加坯体塑性、强度；无机在低温下能促进玻璃相的生成。色剂主要是指Cr₂O₃、Fe₂O₃、CoO等，在低温烧成时，即能形成各种丰富多彩的颜色。通过论证制定了多种配方，随后经专业技术人员在实验室进行多个筛选试验，最终确定采用：超低温熔剂：42-60％，高铝土：10-25％，塑性泥：18-28％，无机：5-8％，色剂：3-4％的配方方案。由于本配方中引入的瘠性料(超低温熔剂和高铝土)高达70％，泥浆的悬浮性差，极易沉淀、坯体强度较低，成坯率低。能否制定合理的工艺流程和工艺参数是本课题成败的关键。在研究增塑剂的增塑机理时，我们发现：各种增塑剂基于自身的结构特征与作用原理各有所长，因此，单一添加某种增塑剂很难调节泥料的流变性能。为了全面调节改善泥料性能，满足后道工序需要，我们通过引入不同种类、不同比例的增塑剂及电解质，使中试得以顺利进行。按照上述工艺流程，先配料球磨，再放浆过筛除铁，将泥浆干燥后粉碎，压制成陶瓷砖，并在850-900℃的温度下烧成，烧成后的产品规整度高、变形小。将此产品在长沙理工大学材料实验室进行检测，结果如下：开口气孔率：0％；抗压强度(无釉)：600Mpa；抗弯强度(无釉)：122Mpa；体积密度：2.45g/cm³；吸水率≤0.5％。X射线衍射图谱表明，试验陶瓷砖的显微结构，也是以玻璃相为基质的，并含有一定量的莫来石晶相、玻璃相和少量气相。这说明所试制的超低温瓷和普通建筑陶瓷的瓷坯的显微结构是一致的，所不同的是晶体的大小、数量稍有差异而已，具体表现在超低温陶瓷坯体中的晶体数量多，晶粒细小，闭口气孔少以及晶相与玻璃相之间的热应力小，使得这种材料具有优良的机械和热物理性能，加之配方中引入的塑性料较少，成品的体积收缩小，特别适合在建筑陶瓷领域中推广应用。

实施例一：

生产方法包括以下步骤：

1)坯料配方：

根据现有的设备工艺布局，结合本地区原料分布的实际情况，通过对不同原料的对比试验分析，最终确定：废玻璃、熟矾土、白泥、膨润土、色料及三聚磷酸钠为主要原料。各种坯用原料用量见表1所示，坯体化学成份分析见表2所示。

表1、坯体配方组成(wt％)

废玻璃	熟矾土	白泥	膨润土	三聚磷酸钠	色料
						50％	20％	18％	4％	5％	3％

表2、坯体化学组成

化学成份	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	SiO<sub>2</sub>	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	CaO	MgO	KNaO	其它
								含量(％)	56	24	1	7	1.0	8	3

2)复合增塑剂配方(干基用量)

名称	藻类物质JA	多糖HS	腐植酸钠
				含量(％)	0.15	0.2	0.2

3低温耐磨透明釉配方：

表3、釉料配方组成

低温耐磨透明熔块	精高岭土	三聚磷酸钠	甲基
				93％	6.6％	0.3％	0.1％

4)工艺流程(见附图1)

坯料配料——球磨——过筛、除铁——喷雾干燥——陈腐——压制成型——干燥——喷水——釉料配料——球磨——过筛、除铁——陈腐——喷透明釉——洗边——烧成——磨边——分选——包装。

5)烧成曲线(见图2所示)

6)生产工艺参数

①坯浆

细度：2.0～2.5wt％(250目筛余)

比重：1.72～1.75g/ml

流速：30～50s

中转池过筛80目

②粉料

水份：6.5～7.1wt％

颗粒级配：

40目以上≤10wt％

40～80目≥60wt％

80～100目≤20wt％

100以下≤10wt％

粉料陈腐1～3天

③釉浆

细度：0.7～1.0wt％(100ml釉浆，325目筛余％)

比重：1.70～1.75g/ml

流速：20～30s

④成型

成型压力：290±10bar(萨克米PH1080)

模具尺寸：535*535mm

成型厚度：11±0.25mm

Claims (5)

1、一种采用低温烧结生产仿古砖的方法，其特征在于，该方法是以废玻璃作为主要熔剂原料，以三聚磷酸钠作为次要熔剂原料，辅以其它陶瓷原料，经辊道窑在烧成温度≤900℃时一次快速烧成，配方组成为：废玻璃42～60％、熟矾土18～25％、白泥15～20％、膨润土3～8％、三聚磷酸钠5～8％、色料3～4％；其原料配方具体化学组成包括：Al₂O₃52～60％、SiO₂23～26％、Fe₂O₃0～1％、CaO6～8％、MgO0.5～1.0％、KNaO8～10％；其具体工艺步骤为，坯料配料——球磨——过筛、除铁——喷雾干燥——陈腐——压制成型——干燥——喷水——釉料配料——球磨——过筛、除铁——陈腐——喷透明釉——洗边——烧成——磨边——分选——包装。

2、根据权利要求1所述的采用低温烧结生产仿古砖的方法，其特征在于，所述粉料陈腐为1～3天。

3、根据权利要求1所述的采用低温烧结生产仿古砖的方法，其特征在于，烧成时间为55分钟。

4、一种采用低温烧结生产仿古砖的方法，其特征在于，该方法是以废玻璃作为主要熔剂原料，以三聚磷酸钠作为次要熔剂原料，辅以其它陶瓷原料，经辊道窑在烧成温度≤900℃时一次快速烧成，配方组成为：废玻璃42～60％、熟矾土18～25％、白泥15～20％、膨润土3～8％、三聚磷酸钠5～8％、色料3～4％，以及增塑剂和电解质，增塑剂配方为，藻类物质JA 0.05～0.2％、多糖HS 0.1～0.3％、腐植酸钠0.1～0.3％；其原料配方具体化学组成包括：Al₂O₃52～60％、SiO₂23～26％、Fe₂O₃0～1％、CaO6～8％、MgO0.5～1.0％、KNaO8～10％；其具体工艺步骤为，坯料配料——球磨——过筛、除铁——喷雾干燥——陈腐——压制成型——干燥——喷水——釉料配料——球磨——过筛、除铁——陈腐——喷透明釉——洗边——烧成——磨边——分选——包装。

5、根据权利要求4所述的采用低温烧结生产仿古砖的方法，其特征在于，所述增塑剂配方为：藻类物质JA 0.15％、多糖HS 0.2％、腐植酸钠0.2％。

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