專利名稱：一種采用低溫?zé)Y(jié)生產(chǎn)仿古磚的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種仿古拋光磚的生產(chǎn)方法，具體是涉及采用復(fù)合增塑和低溫?zé)Y(jié)生產(chǎn)仿古拋光磚的工藝技術(shù)，該方法適合于輥道窯一次快速燒成的仿古磚工藝技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)外大量生產(chǎn)和廣泛使用的建筑陶瓷制品，其生產(chǎn)過程中燒成溫度都在1150℃以上，低吸水率產(chǎn)品(如拋光磚)的燒成溫度更是高達(dá)1200℃左右，本公司以前的仿古磚燒成溫度為1180℃，建筑陶瓷行業(yè)已成為國民經(jīng)濟(jì)中的耗能大戶之一.由于近20年來，油、電、燃?xì)饧懊禾康膬r格持續(xù)上漲，也抑制著建筑陶瓷業(yè)的迅速發(fā)展。國內(nèi)許多建筑陶瓷業(yè)由于能耗成本居高不下，導(dǎo)致產(chǎn)品價格上揚(yáng)，降低了市場競爭力；還有一些企業(yè)由于無法消化能源價格高漲的成本問題而不得不逐漸縮小建筑陶瓷的生產(chǎn)。因此，節(jié)能降耗，控制成本、尋求利潤空間成了建筑陶瓷行業(yè)主要攻堅(jiān)方向和首要任務(wù)。
從理論上分析，建筑陶瓷生產(chǎn)的節(jié)能途徑很多，如提高球磨機(jī)的研磨效率，縮短球磨時間以降低電耗，加強(qiáng)窯爐的密封性能減少熱散失，窯爐內(nèi)壁刷特別材料增強(qiáng)熱輻射，充分利用窯爐的余熱等均能節(jié)省寶貴的能源，但最根本、最簡捷、節(jié)能最多的方法還是降低產(chǎn)品的燒成溫度。我們知道采用有效的熔劑或提高原料的細(xì)度等辦法，可在一定程度上將坯體的燒成溫度降低，但同時又會導(dǎo)致配方成本急劇上揚(yáng)，加工電耗急劇上升，而且這種方法降溫幅度不大。因?yàn)橐袁F(xiàn)有的燒結(jié)理論使坯體致密化必須使坯體中各組分發(fā)生分解、化合與熔融等復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)來生成一定數(shù)量的液相、填充坯體中的空隙，而發(fā)生上述反應(yīng)的溫度都超過了1050℃，故坯體的燒成溫度不可能低于1100℃。盡管近年來各國研究人員在研制低溫快燒方法上盡量降低坯體中高溫成份(SiO2、Al2O3)含量，增加熔劑含量(RO、R2O)含量，以便在燒成過程中產(chǎn)生足夠的液相，讓液相吸附顆粒，排出氣孔，使制品密度達(dá)到最大，體積到達(dá)最小，制品得以完全燒結(jié)，但這樣制得的陶瓷瓷磚每公斤產(chǎn)品的能耗仍需6-10兆焦耳，如果想再大幅度的降低燒成溫度，降低能耗，降低生產(chǎn)成本，以現(xiàn)有的燒結(jié)理論已顯力不從心。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可大大降低燒成能耗，降低生產(chǎn)成本的采用復(fù)合增塑及低溫?zé)Y(jié)工藝生產(chǎn)仿古磚的方法。
本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明低溫?zé)Y(jié)生產(chǎn)仿古磚方法，其特征在于，該方法是以廢玻璃作為主要熔劑原料，以三聚磷酸鈉(Na3P5O10)作為次要熔劑原料，輔以其它低價陶瓷原料，制出適合于輥道窯一次快速燒成(燒成時間55分鐘，燒成溫度≤900℃)的仿古磚，配方范圍為廢玻璃42～60％、熟礬土18～25％、白泥15～20％、膨潤土3～8％、三聚磷酸鈉5～8％、色料3～4％。
所述原料配方具體化學(xué)組成為，Al2O352～60％、SiO223～26％、Fe2O30～1％、CaO6～8％、MgO0.5～1.0％、KNaO8～10％、其它3～4％。
上述配方中還可增加多種增塑劑和電解質(zhì)，以增加坯料的可塑性；增塑劑配方為，藻類物質(zhì)JA 0.05～0.2％、多糖HS 0.1～0.3％、腐植酸鈉0.1～0.3％。
本發(fā)明的制備工藝流程為坯料配料→球磨→過篩、除鐵→噴霧干燥→臃腐→壓制成型→干燥→噴水→釉料配料→球磨→過篩、除鐵→陳腐→噴透明釉→洗邊→燒成→磨邊→分選→包裝。
所述方法步驟中透明釉，其配方組成為低溫耐磨透明熔塊92～95％、精高嶺土5～8％、三聚磷酸鈉0.3％、甲基0.1％。
采用上述配方組份及方法的生產(chǎn)仿古磚的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)在于，1.它將大大降低燒成能耗，降低生產(chǎn)成本。根據(jù)前原蘇聯(lián)資料介紹，燒成溫度對燃料消耗的影響可用F式表示F＝100-0.13(t2-t1)公式中F為溫度t1時的單位燃耗與t2時的單位燃耗之比(％)，由上式可知，當(dāng)其它條件相同時，燃燒溫度每降低100℃，單位制品的燃耗降低約13％。
利用″準(zhǔn)非反應(yīng)″(低溫?zé)Y(jié))燒結(jié)理論生產(chǎn)的建筑陶瓷產(chǎn)品比現(xiàn)有同類產(chǎn)品燒成溫度降低約300℃，根據(jù)上述計算公式，按照保守的測算，單位制品的燃耗可降低39％。以現(xiàn)有公司生產(chǎn)規(guī)模年產(chǎn)建筑陶瓷260萬平方米為例，年耗油330萬升，燃油單價為4元/升。使用本發(fā)明技術(shù)后，年節(jié)油量為330萬*39％＝128.7萬升，折算金額為128.7萬*4＝514.8萬元，減去配方中引入增塑劑增加的成本，全年全公司實(shí)際降低燃料成本約為500萬元。
此外，窯爐的維護(hù)、保養(yǎng)、折舊及窯具的更換等費(fèi)用都將大大降低。
如果將本發(fā)明推廣應(yīng)用到陶瓷產(chǎn)業(yè)基地的佛山市，以佛山市目前年產(chǎn)建筑陶瓷15億平方米計算，則可降低成本為15億/260*500＝28.8億元。故本發(fā)明的經(jīng)濟(jì)效益顯著。
2.由于油耗大量降低，減少了向大自然排放的SO2、CO2、NO2等廢氣，有利改善城市環(huán)境，故本發(fā)明的社會效益顯著。占城市生活垃圾5％的廢玻璃原來是環(huán)衛(wèi)部門的頭痛事。由于廢玻璃既不可降解也無法焚燒，環(huán)衛(wèi)部門只能填埋，每噸處理成本達(dá)300元，其占用土地資源和破壞土壤結(jié)構(gòu)所帶來的環(huán)境損失更無法估量。本發(fā)明中采用大量的廢玻璃，不僅節(jié)約了廢玻璃的處理成本，并且節(jié)省了大量的土地資源，因此，本發(fā)明的環(huán)保效益十分明顯。
本發(fā)明技術(shù)是在充分研究了國內(nèi)外的發(fā)展趨勢和國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀，根據(jù)國內(nèi)市場需求開發(fā)的，經(jīng)技術(shù)查新論證，市場無同類技術(shù)存在，屬于填補(bǔ)國內(nèi)空白的技術(shù)，我國近期建筑陶瓷裝飾行業(yè)有一個較快的發(fā)展時期，本發(fā)明成功，可緩解目前能源緊缺的問題，因此具有良好的推廣應(yīng)用前景。


圖1為本發(fā)明工藝流程圖；
圖2為本發(fā)明燒成曲線圖。
具體實(shí)施例方式
利用超低溫熔劑在超低溫下即能熔融成液相的特點(diǎn)再與適當(dāng)結(jié)晶成份相配合制成坯料，其結(jié)晶成份除發(fā)生有機(jī)質(zhì)、碳酸鹽的分解反應(yīng)外，并不發(fā)生化合、熔融等復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，這樣一來，坯體燒結(jié)成瓷所需要的溫度可以大大降低。
本發(fā)明正是基于上述成瓷機(jī)理，就如何研制超低溫建筑陶瓷坯體以降低燒成能耗展開實(shí)驗(yàn)研究工作，首先是在“準(zhǔn)非”反應(yīng)(低溫?zé)Y(jié))燒結(jié)理論的指導(dǎo)下進(jìn)行超低溫(≤900℃)陶瓷配方研究，我們所選用的原材料有超低溫熔劑、高鋁土、塑性泥、無機(jī)、色劑等。這些材料在配方中扮演不同的角色超低溫熔劑在低溫下能熔融，形成玻璃相，起結(jié)合劑作用；高鋁土在配方中提供Al2O3，有利于形成更多的莫來石，起增強(qiáng)作用；塑性泥能增加坯體塑性、強(qiáng)度；無機(jī)在低溫下能促進(jìn)玻璃相的生成。色劑主要是指Cr2O3、Fe2O3、CoO等，在低溫?zé)蓵r，即能形成各種豐富多彩的顏色。通過論證制定了多種配方，隨后經(jīng)專業(yè)技術(shù)人員在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行多個篩選試驗(yàn)，最終確定采用超低溫熔劑42-60％，高鋁土10-25％，塑性泥18-28％，無機(jī)5-8％，色劑3-4％的配方方案。由于本配方中引入的瘠性料(超低溫熔劑和高鋁土)高達(dá)70％，泥漿的懸浮性差，極易沉淀、坯體強(qiáng)度較低，成坯率低。能否制定合理的工藝流程和工藝參數(shù)是本課題成敗的關(guān)鍵。在研究增塑劑的增塑機(jī)理時，我們發(fā)現(xiàn)各種增塑劑基于自身的結(jié)構(gòu)特征與作用原理各有所長，因此，單一添加某種增塑劑很難調(diào)節(jié)泥料的流變性能。為了全面調(diào)節(jié)改善泥料性能，滿足后道工序需要，我們通過引入不同種類、不同比例的增塑劑及電解質(zhì)，使中試得以順利進(jìn)行。按照上述工藝流程，先配料球磨，再放漿過篩除鐵，將泥漿干燥后粉碎，壓制成陶瓷磚，并在850-900℃的溫度下燒成，燒成后的產(chǎn)品規(guī)整度高、變形小。將此產(chǎn)品在長沙理工大學(xué)材料實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢測，結(jié)果如下開口氣孔率0％；抗壓強(qiáng)度(無釉)600Mpa；抗彎強(qiáng)度(無釉)122Mpa；體積密度2.45g/cm3；吸水率≤0.5％。X射線衍射圖譜表明，試驗(yàn)陶瓷磚的顯微結(jié)構(gòu)，也是以玻璃相為基質(zhì)的，并含有一定量的莫來石晶相、玻璃相和少量氣相。這說明所試制的超低溫瓷和普通建筑陶瓷的瓷坯的顯微結(jié)構(gòu)是一致的，所不同的是晶體的大小、數(shù)量稍有差異而已，具體表現(xiàn)在超低溫陶瓷坯體中的晶體數(shù)量多，晶粒細(xì)小，閉口氣孔少以及晶相與玻璃相之間的熱應(yīng)力小，使得這種材料具有優(yōu)良的機(jī)械和熱物理性能，加之配方中引入的塑性料較少，成品的體積收縮小，特別適合在建筑陶瓷領(lǐng)域中推廣應(yīng)用。
實(shí)施例一生產(chǎn)方法包括以下步驟1)坯料配方根據(jù)現(xiàn)有的設(shè)備工藝布局，結(jié)合本地區(qū)原料分布的實(shí)際情況，通過對不同原料的對比試驗(yàn)分析，最終確定廢玻璃、熟礬土、白泥、膨潤土、色料及三聚磷酸鈉為主要原料。各種坯用原料用量見表1所示，坯體化學(xué)成份分析見表2所示。
表1、坯體配方組成(wt％)

表2、坯體化學(xué)組成

2)復(fù)合增塑劑配方(干基用量)

3 低溫耐磨透明釉配方表3、釉料配方組成

4)工藝流程(見附圖1)坯料配料——球磨——過篩、除鐵——噴霧干燥——陳腐——壓制成型——干燥——噴水——釉料配料——球磨——過篩、除鐵——陳腐——噴透明釉——洗邊——燒成——磨邊——分選——包裝。
5)燒成曲線(見圖2所示)6)生產(chǎn)工藝參數(shù)①坯漿細(xì)度2.0～2.5wt％(250目篩余)比重1.72～1.75g/ml流速30～50s中轉(zhuǎn)池過篩80目②粉料水份6.5～7.1wt％顆粒級配40目以上≤10wt％40～80目≥60wt％80～100目≤20wt％100以下≤10wt％粉料陳腐1～3天③釉漿細(xì)度0.7～1.0wt％(100ml釉漿，325目篩余％)比重1.70～1.75g/ml流速20～30s④成型成型壓力290±10bar(薩克米PH1080)模具尺寸535*535mm成型厚度11±0.25mm。
權(quán)利要求
1.一種采用低溫?zé)Y(jié)生產(chǎn)仿古磚的方法，其特征在于，該方法是以廢玻璃作為主要熔劑原料，以三聚磷酸鈉(Na3P5O10)作為次要熔劑原料，輔以其它陶瓷原料，經(jīng)輥道窯在燒成溫度≤900℃時一次快速燒成，配方范圍為廢玻璃42～60％、熟礬土18～25％、白泥15～20％、膨潤土3～8％、三聚磷酸鈉5～8％、色料3～4％；其原料配方具體化學(xué)組成包括Al2O352～60％、SiO223～26％、Fe2O30～1％、CaO6～8％、MgO0.5～1.0％、KNaO8～10％；其具體工藝步驟為，坯料配料——球磨——過篩、除鐵——噴霧干燥——陳腐——壓制成型——干燥——噴水——釉料配料——球磨——過篩、除鐵——陳腐——噴透明釉——洗邊——燒成——磨邊——分選——包裝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用低溫?zé)Y(jié)生產(chǎn)仿古磚的方法，其特征在于，所述工藝步驟中透明釉，其配方組成為低溫耐磨透明熔塊92～95％、精高嶺土5～8％、三聚磷酸鈉0.3％、甲基0.1％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用低溫?zé)Y(jié)生產(chǎn)仿古磚的方法，其特征在于，該配方中還增加有增塑劑和電解質(zhì)，增塑劑配方為，藻類物質(zhì)JA 0.05～0.2％、多糖HS 0.1～0.3％、腐植酸鈉0.1～0.3％。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用低溫?zé)Y(jié)生產(chǎn)仿古磚的方法，其特征在于，所述增塑劑包括如下配方藻類物質(zhì)JA 0.15％、多糖HS 0.2％、腐植酸鈉0.2％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用低溫?zé)Y(jié)生產(chǎn)仿古磚的方法，其特征在于，所述粉料陳腐為1～3天。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用低溫?zé)Y(jié)生產(chǎn)仿古磚的方法，其特征在于，燒成時間為55分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種采用低溫?zé)Y(jié)生產(chǎn)仿古磚的方法，其特征在于，該方法是以廢玻璃作為主要熔劑原料，以三聚磷酸鈉(Na
文檔編號C04B35/63GK1907907SQ20061003706
公開日2007年2月7日 申請日期2006年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月17日
發(fā)明者鐘旭東 申請人:鐘旭東