CN113603453A - 一种耐火黏土尾矿、钢渣，脱硫灰制备仿宋陶艺砖的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以耐火黏土尾矿为色源，以钢渣为增色剂，以脱硫灰为抗缩剂，制备仿宋陶艺砖的方法。该陶艺砖分汉红、隋黄、唐紫、元青几个系列，有类似南宋瓷器般深邃天然的色泽。给人以自然、流淌的映像。该产品适合城镇地面、立面、屋顶建筑之用，是城镇之功能性装饰材料。因生产原料取自工业固废，产品又有及强的装饰效果，因此该技术产品具备市场竞争优势。

Description

一种耐火黏土尾矿、钢渣，脱硫灰制备仿宋陶艺砖的方法

技术领域

属特殊通体材质颜色、纹理陶瓷艺术砖、瓦制品，和生产技术。

背景技术

很幸运，我们得到了3张宋代陶艺砖的照片，它们在相同背景和光照条件下拍摄，3块陶艺砖具有相同的形状，但细节上的区别很容易辨认。经过计算机处理，得到3张照片的平均色，即照片1（R，G，B）；照片2（ R，G，B）；照片3（R，G，B）；计算色偏离，在3组数据中挑选出（R，G，B）最大值和（R，G，B）最小值，（R，G，B）对应相减得到单色偏离，最后将单色偏离相加得到色偏离，即：色偏离＝(Rmax-Rmin)+(Gmax-Gmin)+(Bman-Bmin)，结果，色偏离只有不到100。这可是RGB三色16位，65536级色谱中电脑识别出的差异。而对单一产品进行像素颜色统计，按像素∑可识别颜色。其包含的颜色每张照片都超过10000种。即，色含量≥10000。这种平均色偏离小，单品色含量高的色彩特征的确是现代工业制品很少有的。然，这种色彩特征在天然材料中具有普遍性。如，树叶、木材、天然石材等。但，平均色偏离100以内，色含量10000以上，即便是天然材料也实难找到。即便是来自同一座山，同一道岭，甚至同一块岩石切割的3个石材样块，不是平均色偏离大，就是颜色含量小。能够同时满足平均色彩偏离100以内，色含量10000以上的天然材料也很少。羊脂玉色偏离小于100，但，色含量也小于10000。花岗岩中的高大上，咖啡钻，应该可以了吧，实测结果令人失望，色彩偏离大于100。如此复杂的纹理，像素色含量居然也未能达到10000。宋代陶瓷，尤其是色泽通体的宋代陶艺制品，那种震撼人心的力量也许正是来自这种整体平均色偏离很小，而细节处复杂多变单一产品色含量极高的色彩属性。

大面上看，一致性很好，拉近看，各有不同，放大看，千差万别。总之，与我们现在以色谱比对，寻找单一颜色的概念，以及用色差仪检查颜色的方法相去甚远，甚至天壤之别。

需要强调的是，背景技术阐述的，只是发明人对宋代陶艺色彩的理解。并不代表领域内的普遍性。更不能涵盖宋代整体陶艺色彩的全部技术认知。

发明内容

本技术方案得到的是一种色彩厚重，颜色深邃的砖瓦制品。该砖瓦制品有宋代陶瓷的某些色彩特征。该特征用现代技术语言描述为：同批次产品间平均色偏离≤100，单一产品色含量≥10000。

定义：在背景、光照、照相机机位、光圈、快门、色平衡等相机参数不变的前提下对抽检产品拍照。Win7***，CS5.0软件，TIF图RGB 16位。照片裁切为规整的一个平面，每张照片裁切要求规格一致。平均色偏离：CS5.0软件求取平均R，G，B。色偏离＝(Rmax-Rmin)+(Gmax-Gmin)+(Bman-Bmin)。单一产品色含量＝CS5.0软件按像素∑可识别颜色。

在亚洲地理位置的中心，是一片开阔的丘陵隔壁，山丘呈现五彩斑斓的颜色，一条小小的河床由南向北蜿蜒着。这条小河就叫“浅水河”，河边的丘陵间有被遗弃的大型矿坑，矿坑有数十米深，在矿坑的绝壁上，一层层不同颜色的矿脉清晰的蜿蜒流淌着，仿佛神仙画出的雨后彩虹。鲜艳、亮丽、清晰。这就是乌鲁木齐浅水河矿区。这的矿石作为耐火材料，应用于耐火砖、耐火土等产品的生产，有近百年的开采史。现在浅水河矿区，遗留有巨量的尾矿和需要治理的矿坑，新疆硅质耐火材料公司就是以这些尾矿为原料一边生产，一边完成矿坑治理的环保义务。浅水河矿区，很久以前有相当数量的浅层煤，由于开采和自然的原因，浅煤层产生了连片自燃，现煤层已燃尽，留下了经过高温烧制后的矿石。这些矿料耐高温，但没有塑性，我们称之为熟料。陶瓷行业谓之瘠性料。未经高温烧制的矿石是塑性料，我们谓之生料。

硅质耐火材料公司原本就有耐火砖的生产线，由于产品色泽独特，及赋西域文化特征。在新疆标志性建筑群“大巴扎”的设计中，被选择为主材，大量应用于立面、地面。建筑群完成后产生了轰动效果，成为西部最有特色的建筑之一。但这种产品所携带的粗放与狂野，并不适合所有建筑的风格。而且色调杂乱，对规模小的建筑群甚至产生负作用。为了能拓展城市装饰砖市场，硅质公司将原料仓储进行了精细化改造。首先尾矿以生、熟两类分4种颜色，以8个仓进行存放。随后又将熟料以3种粗细规格成12分库。接着硅质公司以细化后的原料制造了新的装饰耐火砖。其色调统一性有了很大提升。但，在产品推广中却尝试了第一次失败。色彩飘，缺少厚重感。甚至不如老产品的装饰效果。这就是设计师和市场的回应。老产品虽然颜色杂乱，但显得很真实，有天然质感。

要解决颜色飘的技术问题，首先是要找到合适的着色剂，能否找到耐火黏土适用的着色剂，是解决问题之前提。尾矿色彩饱和度低，偏白，是普遍认识，而关键技术是增加对比度的方法，并非普遍认为的着色剂，应该称之为增色剂更为确切。能否找到合适的增色剂是打开城市装饰砖市场的关键，也是装饰砖必须攻破的技术屏障。距离浅水河矿区不足10公里的八一钢铁厂，存有大量的钢渣，这些钢渣被称之为工业固废，难于处置。钢渣中富含的“铁”不正是装饰砖着色剂或增色剂中最重要的成分吗。说干就干。从八一钢铁厂拉来的工业固废，钢渣，经过球磨、过筛以一定比例加入到砖坯原料中，经压制成型并降低了烧成温度，得到了首批城市装饰砖。增色剂的效果立竿见影。装饰砖色彩变得深邃、厚重，质感也很上档次。在质感和色彩上已经具有了宋代的风格。但，第二次的市场推广败在了产品棱角上。毕竟是耐火砖生产线产出的产品，对于装饰砖必要的棱角分明之特征很难达到。

为了能够生产出色彩深邃且棱角分明的仿宋陶艺砖，硅质公司投资了陶艺砖生产车间。放弃了耐火砖使用的干法压制成型工艺。改用模仿宋代的湿法炼泥工艺，结合现代挤出成型机械形成了特征区别明显的陶艺砖生产工艺。增加了粉料混合搅拌机、练泥机、挤出机、模具、切割机、干燥场等，并连接成完整的生产流水线，安装了PLC等自控装置。流水线组装完成后试生产却让人很失望。干燥后的坯体由于收缩严重变形，不能达到产品最低外观品质要求。甚至不如耐火砖生产线下来的产品。又一次失败。

找到能在耐火黏土坯体干燥中，起抗收缩作用的抗缩剂，成为了陶艺砖项目投资成败的关键技术。以快硬铝酸盐水泥为抗缩剂起到了一定效果，但又不适合炼泥陈腐的工艺，已经建好的流水线还需投资进行技改。古人云五步之内有解药，也许问题并没有那样复杂。依旧是八钢，依旧是工业固废，他们谓之“脱硫灰”。脱硫灰是细磨后的碳酸钙与铁矿石混合煅烧，煅烧过程中碳酸钙吸收铁矿石中“硫”的成分，完成脱硫后分离出的废渣，称之为“脱硫灰”被作为工业固废，依旧是难于处置。脱硫灰中富含的钙、硫成分不正是黏土砖坯干燥的抗缩成分吗。说干就干，从八钢拉来的脱硫灰，经过筛，以抗缩剂加入砖坯原料中，经炼泥、陈腐、挤出的砖坯，在干燥的过程中达到了设计收缩要求，干燥后坯体保持原样，干缩变形问题得以解决。

进一步将矿源定义为汉红、隋黄、唐紫、元青四大系列。规整了生、熟两类4个色系的8个原料仓。进一步完善了熟料按20～40目，40~80目，80目以下分3组，4个色系储存在12个库中，如《唐紫40目库》。增加了钢渣仓、脱硫灰仓，建设了存储钢渣磨细过筛后的增色剂库，建设了存储脱硫灰过筛后的抗缩剂库。进一步明确了生料即塑性料和增色剂是球磨后过100目筛，明确了抗缩剂是过100目筛。明确了生产工艺是以粉料混合后再入混炼机。明确了混料是以同色生料100份，钢渣5~15份，脱硫灰0.5~1.5份，熟料20~80份入搅拌机混合均匀。其中20~80份熟料并非为了提升强度，而是为了色彩和艺术效果。是根据客户和设计人员艺术效果需要，进行粗、细颜色的配合。明确了混合好的物料100份与水25~35份，液体减水剂1~3份在混炼机中混炼成泥。明确了混炼好的泥料在陈腐库存放，混炼与陈腐24h为一个周期，依据产品要求，混炼和陈腐可以是3次以下的循环。尝试了使用不同种类模具，挤出多种产品的方法。经切割得到了砖、瓦、板等坯体。明确了液体减水剂是聚羧酸减水剂。明确了在无直射阳光的室外环境，进行自然干燥的方法，坯体干燥到含水率≤6％即可入窑。也尝试了以烘房、干燥窑为干燥手段，得到了相同的干燥结果。进一步明确了以隧道窑或辊道窑为烧结窑炉，明确了烧成温度是950℃~1100℃。

具体实施例1

混料

生料：汉红5000Kg，增色剂425Kg，抗缩剂73.5Kg，熟料：唐紫20目750Kg，隋黄80目500Kg，汉红40目1000kg入搅拌机混合均匀；水2500kg，聚羧酸减水剂175kg混合均匀待用

炼泥

上述混合好的物料，以50kg/分钟与水和聚羧酸减水剂混合好的液体，以16Kg/分钟，共同入混炼机，混炼好的泥料从混炼机出口输送到汉红陈腐库，24h后陈腐库泥料输送到二级混炼机，混炼机以50kg/分钟进行二次混炼，二次混炼机出口接挤出机，挤出标准砖，经切割成坯，经传输线到干燥场，48h后检测含水率5%。坯体经输送线，转运到辊道窑入口，入窑烧制，19h后得到陶艺砖。

实施例1检测，抽检10个样砖，平均色偏离34，抽样到20，平均色偏离51，抽样到100平均色偏离73，抽样到200，平均色偏离73。

对其中10个样砖检测，色含量最小12320，最大14330。抽样到20，色含量最小12310，最大15120。

该批次产品复合仿宋陶艺砖要求。

具体实施例2

混料

生料：隋黄5000Kg份，增色剂615Kg，抗缩剂45Kg，熟料：汉红20目1000Kg，唐紫80目1150Kg，元青40目1200kg入搅拌机混合均匀，水2500kg，聚羧酸减水剂205kg混合均匀待用

炼泥

上述混合好的物料，以50kg/分钟与水和聚羧酸减水剂混合好的液体以14Kg/分钟，一同入混炼机，混炼好的泥料从混炼机出口输送到隋黄陈腐库，24h后陈腐库中的泥料，输送到二级混炼机，混炼机以50kg/分钟进行二次混炼，二次混炼机出口接挤出机，挤出标准砖，经切割成坯，经传输线到干燥场，48h后检测含水率5%。坯体经输送线到辊道窑入口，开始入窑烧制，19h后得到陶艺砖。

实施例2检测，抽检10个样砖，平均色偏离55，抽样到20，平均色偏离63，抽样到100平均色偏离72，抽样到200，平均色偏离72。

对其中10个样砖检测色含量最小12940，最大14830。抽样到20，色含量最小12940，最大14800。

该批次复合仿宋陶艺砖要求。

Claims (1)

1.一种以耐火黏土尾矿为色源，以钢渣为增色剂，以脱硫灰为抗缩剂制备仿宋陶艺砖的方法，其区别特征是同批次该产品间平均色偏离≤100，单一产品色含量≥10000，仿宋陶艺砖由⑴分选，尾矿分生料、熟料两大类依红、黄、紫、青，分8个仓存放，⑵研磨，同色熟料破碎按20～40目，40~80目，80目以下，以粗、中、细，分组入各色熟料库，4色3组共12分库，同色生料经球磨后过100目筛，入各色生料库，4色4库，钢渣经球磨过100目筛入增色剂库，脱硫灰过100目筛，入抗缩剂库，⑶混料，同色生料100份，钢渣5~15份，脱硫灰0.5~1.5份，熟料20~80份入搅拌机混合均匀，⑷炼泥，混合好的物料100份入混炼机，加水25~35份，液体减水剂1~3份开始混炼，混炼好的泥料入陈腐库，陈腐24h，⑸制坯，上述陈腐完成的泥料入挤出机，由不同类型模口挤出，经切割成不同规格的砖、瓦、板坯体，⑹干燥，上述坯体在无直射阳光的室外环境干燥到含水率≤6％，⑺烧成，上述坯体入隧道窑或辊道窑，经950℃~1100℃烧结，冷却后得到，色彩厚重的仿宋陶艺砖，上述熟料20~80份其颜色，级配是按照设计或用户要求配制；上述炼泥、陈腐可以是3次以内的循环，上述液体减水剂是聚羧酸减水剂，上述干燥也可以是烘房、干燥窑。