專利名稱：特殊色調(diào)瓷質(zhì)板(磚)的生產(chǎn)方法及其制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑陶瓷，具體地說是關(guān)于用提取重鉻酸鈉的工業(yè)廢渣-鉻渣為原料生產(chǎn)無毒、高強(qiáng)度、特殊色調(diào)瓷質(zhì)板(磚)的方法及其制品。
重鉻酸鈉是現(xiàn)代工業(yè)社會(huì)重要的化工產(chǎn)品。鉻礦與各種添加劑共同粉碎后在高溫下焙燒，焙燒中經(jīng)多種反應(yīng)使鉻礦中不溶于水的三價(jià)鉻成為可溶于水的六價(jià)鉻，對(duì)焙燒后的產(chǎn)物以浸取的方法提取重鉻酸鈉，浸取后的固體殘?jiān)鼮殂t渣，也稱作鉻浸取渣。
重鉻酸鈉是一種可溶性的六價(jià)鉻鹽，由于工藝和生產(chǎn)成本的原因，鉻渣中殘存有可溶性的六價(jià)鉻鹽，六價(jià)鉻離子是一種具有劇毒的重金屬離子，進(jìn)入人體可引起多種嚴(yán)重的疾病，是一種致癌物質(zhì)，人的致死量為5～8克，鉻渣中殘存六價(jià)鉻為1～3%。全世界鉻渣工業(yè)每年排出數(shù)百萬噸鉻渣，中國鉻鹽工業(yè)每年排出十幾萬噸鉻渣，各國環(huán)保部門對(duì)鉻渣的排放實(shí)行十分嚴(yán)格的限制。由于對(duì)鉻渣缺乏有效、經(jīng)濟(jì)的治理方法，目前各國主要采用集中堆存的方式，對(duì)堆存場所進(jìn)行防滲、護(hù)圍處理，防止六價(jià)鉻隨雨水從地表、地下擴(kuò)散，除集中堆存外，各國均在進(jìn)行各種治理方法的試驗(yàn)，主要目的是將有毒的可溶性六價(jià)鉻還原為無毒的不可溶的三價(jià)鉻，如以治理方法中所采用的不同溫度分類，大致可分為三類1、低、中溫法(常溫～1000℃)濕法還原法、干法還原法、水泥封固法、制造蒸養(yǎng)磚法、青磚法、紅磚法、水泥混合材法、水泥速凝劑法等。
2、高溫法(1000～1400℃)水泥熟料法、燒結(jié)骨料法等。
3、超高溫法(＞1400℃)熔融骨料法、鑄石法、玻璃著色劑法、鈣鎂磷肥法等。
中國鉻鹽工廠規(guī)模小，生產(chǎn)點(diǎn)多而分散，難以集中堆存，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，毒害人畜事件常有發(fā)生，甚至達(dá)到危及城市水源的程度。曾經(jīng)試驗(yàn)的治理方法不下幾十種，已耗資數(shù)千萬元。
由于鉻渣治理必需滿足多方面的要求，如除毒徹底性、除毒后鉻渣或制品的長期穩(wěn)定性、除毒工序操作環(huán)境要求、成本合理性、能耗、吃渣量、處理渣或鉻渣制品的出路、規(guī)模治理的工業(yè)可行性等，因此鉻渣的治理和利用具有相當(dāng)高的難度。
本發(fā)明人經(jīng)多年研究認(rèn)為鉻渣治理的關(guān)鍵在于制造除毒徹底、可靠并具有較大市場容量的大宗商品，以本發(fā)明人為課題主持人曾經(jīng)耗資數(shù)萬元成功地完成了鉻渣人工骨料的研究CN85102459，鉻渣人工骨料法對(duì)鉻渣除毒徹底、制品長期穩(wěn)定，治理成本不高，鉻渣人工骨料主要用于代替建筑石子作為混凝土骨料，建筑石子是低值產(chǎn)品，所以用骨料法治理鉻渣難以取得較高的經(jīng)濟(jì)效益。
本發(fā)明的目的是以鉻渣、粘土為主要原料以及其它普通陶瓷原料和富含酸性氧化物的工業(yè)廢渣經(jīng)粉碎后成型，在高溫下焙燒成為無毒的具有特殊色調(diào)的瓷質(zhì)板，一般具有較深的顏色，這種瓷質(zhì)板具有優(yōu)良的物理、化學(xué)性能，并具有用普通陶瓷原料難以得到的特殊色調(diào)，用于建筑物內(nèi)外墻及地面裝修工程，也可用于工業(yè)中耐化學(xué)物質(zhì)侵蝕的墻、地面和槽、罐表面。將瓷質(zhì)板表面磨光可成為仿花崗石飾面板，可使其使用價(jià)值進(jìn)一步提高。
一般陶瓷板以普通陶瓷原料如粘土、長石、石英等原料制造，瓷質(zhì)板是燒結(jié)程度較高、吸水率較小的陶瓷板，瓷質(zhì)板的吸水率一般為0～3%。通常陶瓷原料制得的陶瓷板、瓷質(zhì)板呈灰白色、白色，從含鐵量高的紅粘土制得的陶瓷板、瓷質(zhì)板呈紅色，欲得到其它色調(diào)需加入各種金屬氧化物配制的陶瓷著色劑，陶瓷著色劑價(jià)格昂貴，陶瓷板、瓷質(zhì)板主要用于建筑物裝修，現(xiàn)代建筑趨向多樣化，需要各種色調(diào)的陶瓷板、瓷質(zhì)板，近年來建造深色調(diào)的建筑物已成為國際建筑界潮流之一。
鉻渣瓷質(zhì)板一般配方范圍為(重量百分比)鉻渣5～70%，普通陶瓷原料30～95%，其它工業(yè)廢物0～65%。
鉻渣中含有毒的可溶性六價(jià)鉻鹽，六價(jià)鉻離子在富含酸性氧化物(如SiO2、Fe2O3、Al2O3等)的高溫環(huán)境下會(huì)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為無毒的三價(jià)鉻離子并進(jìn)入反應(yīng)中生成的新的晶體晶格或玻璃相中，從而固定下來，成為無毒、不可溶、穩(wěn)定的物質(zhì)。
以鉻渣為原料之一生產(chǎn)的瓷質(zhì)板(磚)可稱作鉻渣瓷質(zhì)板(磚)，其生產(chǎn)方法為
以鉻渣、普通陶瓷原料(如粘土、長石、石英等)也可加入富含酸性氧化物的工業(yè)廢料(如煤矸石、粉煤灰、爐渣、硫鐵礦燒渣、軋鋼氧化鐵皮、提釩尾渣等)為原料，鉻渣的含量(重量百分比)為5～70%，一般為30～60%，將上述原料粉碎至細(xì)度小于100目，一般為200目左右，將粉碎的原料以半干壓成型、塑性成型、注漿成型的方法成型為板狀素坯，也可在板坯素坯表面噴涂釉料，將素坯干燥至含水率小于百分之二，將上述素坯進(jìn)行焙燒，焙燒溫度為1050～1300℃，最好為1150～1250℃，一般采用輥道窯進(jìn)行焙燒。使鉻渣與其它原料充分反應(yīng)，使鉻渣除毒，素坯成為具有無毒、高強(qiáng)度、低吸水率的鉻渣瓷質(zhì)板。當(dāng)素坯上不噴涂釉料時(shí)，這種鉻渣板一般呈較深的顏色，可呈深褐色、灰黑色、灰綠色等特殊色調(diào)，而不必加入陶瓷著色劑，當(dāng)素坯表面噴涂釉料時(shí)，焙燒后的表面顏色由所噴涂的釉料決定，有些工業(yè)廢料本身具有呈色效果，如硫鐵礦燒渣與鉻渣相配合可得到黑色，提釩尾渣本身就是很好的著色劑，也是很好的助熔劑和成瓷材料。軋鋼氧化鐵皮可得到棕紅色。鉻渣瓷質(zhì)板的吸水率小于3%。
對(duì)于不同的配方應(yīng)采用1050～1300℃中的相應(yīng)的溫度來焙燒，為保證鉻渣瓷質(zhì)板中的鉻渣徹底除毒，不同的配方焙燒必須達(dá)到相應(yīng)的溫度，為保證瓷質(zhì)板的質(zhì)量，不使其過燒、變形，必須保證其適宜的焙燒溫度范圍，一般溫度范圍為±10℃，可以保證±10℃焙燒溫度范圍并使瓷質(zhì)板不易變形的焙燒設(shè)備是輥道窯，鉻渣瓷質(zhì)板應(yīng)在輥道窯內(nèi)焙燒。
為使鉻渣徹底除毒，進(jìn)行充分的高溫反應(yīng)是必須的，從而使六價(jià)鉻轉(zhuǎn)化為三價(jià)鉻并具有足夠的能量進(jìn)入新形成的晶粒中和進(jìn)入高溫玻璃相中，所以素坯的焙燒必須使其達(dá)到充分的瓷化，使坯體中產(chǎn)生大量新的晶粒和大量的高溫玻璃相，冷卻后使所得到的制品吸水率為0-3%，最好為0-0.5%，吸水率下降是制品瓷化程度的重要標(biāo)志。
為使鉻渣中的六價(jià)鉻轉(zhuǎn)化為三價(jià)鉻，高溫焙燒時(shí)的酸性氧化物環(huán)境也是不可缺少的，物料中氧化物的酸堿性可用鈣硅比CaO/SiO2和堿度系數(shù)m= (CaO+MgO)/(SiO2+Fe2O2+Al2O3) 來表示，鉻渣瓷質(zhì)板配方中必須充分注意酸性氧化物和堿性氧化物的適當(dāng)含量，使配方中CaO/SiO2＜0.9，最好CaO/SiO2＜0.5或CaO/SiO2與m值之和＜1.6。
所得到的鉻渣瓷質(zhì)板由于燒結(jié)程度高、吸水率小、致密性好，所以具有優(yōu)良的物理、化學(xué)性能，具有較高的強(qiáng)度、硬度、耐化學(xué)物質(zhì)侵蝕的能力。對(duì)表面不上釉的鉻渣瓷質(zhì)板還可以進(jìn)行表面磨光、拋光，使表面光亮如鏡，成為高檔建筑裝飾材料。
鉻渣瓷質(zhì)板長度與厚度的比值為5-100。
以生產(chǎn)鉻渣瓷質(zhì)板的方法治理鉻渣，除毒徹底，新生成的礦物成份在自然界中已有上億年的存在歷史，因此具有永久除毒的效果，其除毒效果是以往的中、低溫鉻渣治理方法所不能相比的。
以治理鉻渣為目的的瓷質(zhì)板的生產(chǎn)，可以完全不采用著色劑，而產(chǎn)生深顏色的、特殊色調(diào)的產(chǎn)品，使瓷質(zhì)板增加了一種全新的品種。瓷質(zhì)板是八十年代發(fā)展起來的產(chǎn)品，經(jīng)近十年開發(fā)，工業(yè)、設(shè)備、市場均已比較成熟，市場對(duì)瓷質(zhì)板的需求正處于成長期，從而可能使市場比較容易接受鉻渣瓷質(zhì)板工業(yè)產(chǎn)品，使鉻渣瓷質(zhì)板具有較好的市場前景。瓷質(zhì)板尤其是磨光瓷質(zhì)板是一種高檔建筑裝飾材料，因此可能使鉻渣瓷質(zhì)板的生產(chǎn)成為一種經(jīng)濟(jì)效益較好的鉻渣治理方法。這些特點(diǎn)是以往的高溫、超高溫鉻渣治理方法所不具備的。
以鉻渣為瓷質(zhì)板的原料，使瓷質(zhì)板原料中引入了有害成份，在原料處理和成型工段中應(yīng)采取相應(yīng)措施，在現(xiàn)代化瓷質(zhì)板生產(chǎn)線中原料與操作者一般沒有直接接觸，作為鉻渣瓷質(zhì)板生產(chǎn)線應(yīng)更嚴(yán)格防塵和進(jìn)一步對(duì)原料和操作者之間采取盡可能的隔離措施以確保安全生產(chǎn)和文明生產(chǎn)。
舉例如下1、鉻渣50份、粘土±45份、長石5份，粉碎至200目細(xì)度，干壓成型為200×100×10毫米板狀素坯，經(jīng)1200℃焙燒1小時(shí)得到深灰色瓷質(zhì)板，單面磨光，光澤度達(dá)90度，化學(xué)法測(cè)定，產(chǎn)品六價(jià)鉻含量為未檢出。
2、鉻渣5份、粘土35份、提釩尾渣60份，濕法粉碎至180目細(xì)度，去除水份成為含水18%的泥料，以滾壓法成型為600×300×10毫米板狀素坯，干燥后經(jīng)1120℃焙燒1小時(shí)，得到黑色瓷質(zhì)板，單面磨光，光澤度達(dá)95度，化學(xué)法測(cè)定，產(chǎn)品六價(jià)鉻含量為未檢出。
3、鉻渣60份、粘土30份、煤矸石5份，粉碎至200目，另外加入直徑為1毫米的紅粘土料塊5份，與粉料混合均勻，干壓成型為200×100×10毫米素坯，經(jīng)1210℃焙燒1小時(shí)得到褐底紅點(diǎn)的瓷質(zhì)板，單面磨光，光澤度達(dá)90度，化學(xué)法測(cè)定六價(jià)鉻含量為0.4PPm。
權(quán)利要求
1.用常規(guī)技術(shù)手段生產(chǎn)瓷質(zhì)板的方法，其特征在于以鉻渣、普通陶瓷原料(如粘土、長石、石英等)，也可加入富含酸性氧化物的工業(yè)廢料(如煤矸石、粉煤灰、爐渣、硫鐵礦燒渣、軋鋼氧化鐵皮、提釩尾渣等)為原料制造鉻渣瓷質(zhì)板，鉻渣的含量(重量百分比)為5-70%，a、將上述原料粉碎至細(xì)度小于100目，b、將粉碎的原料以半干壓成型、塑性成型、注漿成型的方法成型為板狀素坯，c、將上述素坯進(jìn)行焙燒，焙燒溫度為1050～1300℃，d、鉻渣瓷質(zhì)板的吸水率小于3%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的焙燒是在輥道窯內(nèi)進(jìn)行的
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的鉻渣瓷質(zhì)板的長度與厚度的比值為5～100。
4.以權(quán)利要求1所述的方法制造的鉻渣瓷質(zhì)板。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鉻渣瓷質(zhì)板，其特征在于對(duì)鉻渣瓷質(zhì)板表面進(jìn)行磨光。
全文摘要
本發(fā)明是以鉻渣、粘土、其它普通陶瓷原料及富含酸性氧化物的工業(yè)廢渣制造瓷質(zhì)板(磚)的方法。鉻渣的含量(重量百分比)為5—70％，在1050—1300℃的輥道窯中焙燒，制成的鉻渣瓷質(zhì)板具有特殊的色調(diào)和優(yōu)良的物理、化學(xué)性能，磨光后用作高級(jí)建筑裝飾材料。本發(fā)明的方法同時(shí)達(dá)到治理鉻渣、利用鉻渣的目的。
文檔編號(hào)C04B35/64GK1071655SQ9110658
公開日1993年5月5日 申請(qǐng)日期1991年10月17日 優(yōu)先權(quán)日1991年10月17日
發(fā)明者曹樹梁, 呂偉, 杜毅, 許建華 申請(qǐng)人:山東省新材料研究所