本發(fā)明涉及建筑陶瓷
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體地說，是一種高生坯強(qiáng)度濕法澆注成型的建筑陶瓷及其制備方法。
背景技術(shù)：
：中國世界上最大的建筑陶瓷生產(chǎn)和出口第一大國，據(jù)統(tǒng)計，2013年全國建筑陶瓷總產(chǎn)量超過90億平方米，按消耗原材料20～24kg/m2計算，需要原材料1.8～2.1億t；按耗電5kWh/m2計算，電耗為450億kWh，建筑陶瓷生產(chǎn)企業(yè)通常都是高消耗、高污染型企業(yè)。傳統(tǒng)用以生產(chǎn)陶瓷原料主要是粘土、長石及石英。陶瓷粘土是適用于作陶瓷原料用的粘土總稱，主要由高嶺土組成。其特點是一般具有高的粘結(jié)力、可塑性和良好的燒結(jié)性能，在1360℃時能燒成白色的坯，燒結(jié)溫度和耐火度間隔大，焙燒后無疤痕和斑點，化學(xué)成分中FeO、Fe2O3、TiO2等有害雜質(zhì)含量甚微。它是制造各種工業(yè)技術(shù)陶瓷、建筑衛(wèi)生陶瓷和日用陶瓷的主要原料。但目前用以生產(chǎn)陶瓷的優(yōu)質(zhì)粘土已經(jīng)日益枯竭，佛山、景德鎮(zhèn)等地區(qū)粘土已經(jīng)開采殆盡，陶瓷產(chǎn)業(yè)正逐漸向內(nèi)地轉(zhuǎn)移。中國內(nèi)地按照目前粘土的開采速度，內(nèi)地自然粘土資源在30年后也將被開采完?；◢弾r是由火山爆發(fā)的巖漿在地底下經(jīng)高壓慢慢冷卻凝固后形成的火成巖[1]。由于花崗巖有硬度高、耐磨損、難以被酸堿或風(fēng)化作用侵蝕的特性，常被加工成建筑材料。又由于其顏色美觀、品種多樣，被廣泛應(yīng)用于建筑物的裝飾工程和家具裝飾品，如紀(jì)念碑、雕刻、地面磚、花崗巖家具等。通常來說花崗巖的主要是由石英、長石及少量的白云母組成，一般石英含量約為20％～35％，長石含量為55％～70％。我國是世界上主要的花崗巖資源大國和生產(chǎn)大國，據(jù)《96中國礦產(chǎn)資源報告》不完全統(tǒng)計，中國花崗巖礦產(chǎn)資源總量約為230～240立方平米，目前探明的儲量僅占資源總量的4％。由于花崗巖屬于瘠性原料，利用花崗巖濕法成型制備建筑陶瓷的關(guān)鍵在于制備固相含量高、粘度低、分散性能好、穩(wěn)定性能好的陶瓷漿料，同時在濕法成型后陶瓷生坯具有一定的生坯強(qiáng)度(至少大于2MPa)。中國專利2014103679391公開了一種用花崗巖廢料濕法澆注成型制備建筑陶瓷的方法，采用花崗巖廢料為主要原料，水為分散介質(zhì)，外加卡拉膠、田箐膠、低分子聚丙烯酸鈉為添加劑混合得到漿料，然后采用濕法澆注成型工藝制得建筑陶瓷磚坯體，經(jīng)干燥、修坯后在1140-1180℃燒制，冷卻后得到抗折強(qiáng)度為50-70MPa的建筑陶瓷磚。該專利使用卡拉膠、田箐膠做為膠凝劑成型，所制備的生坯強(qiáng)度最高只有1.9MPa，且其沒有涉及到陶瓷漿料的流動性能評價。我們知道，使用高分子膠成型由于膠溶解后會急劇增加液相的粘度，通常粘度小于1000mpa·s的漿料可以流動，粘度小于500mpa·s的漿料具有較好的流動性。而粘度大于1000mpa·s的漿料較難流動，難以用于大規(guī)模煎煮陶瓷的生產(chǎn)。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種高生坯強(qiáng)度濕法澆注成型的建筑陶瓷。本發(fā)明的再一的目的是，提供如上所述建筑陶瓷的制備方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：一種高生坯強(qiáng)度濕法澆注成型的建筑陶瓷，采用濕法成型，所述濕法成型所用的漿料由下列重量份的原料制成：花崗巖粉料：50-70份、水：30-50份、刺槐豆膠與海藻酸鈉：0.5-2份、腐植酸鈉與六偏磷酸鈉：0.5-2份。優(yōu)選地，所述濕法成型所用的漿料由下列重量份的原料制成：花崗巖粉料：50-60份、水：40-50份、刺槐豆膠與海藻酸鈉：0.5-2份、腐植酸鈉與六偏磷酸鈉：0.5-2份。優(yōu)選地，所述濕法成型所用的漿料由下列重量份的原料制成：花崗巖粉料：55份、水：45份、刺槐豆膠與海藻酸鈉：1份、腐植酸鈉與六偏磷酸鈉：1份。所述濕法成型包含如下步驟：(1)將花崗巖粗顆粒與水、球磨子按照1:2:1的比例放入球磨罐中球磨8h，將球磨好的漿料烘干，過160-250目篩，得花崗巖粉料；(2)將刺槐豆膠與海藻酸鈉溶解在水中，配置成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1-5％的溶液，然后放在磁力攪拌機(jī)中加熱40-60℃攪拌，得到預(yù)配液；(3)將制備好的花崗巖粉料與水、腐植酸鈉、六偏磷酸鈉按照比例配料，在40-60℃攪拌混合均勻，然后與2制備的預(yù)配液按比例混合，加熱攪拌半小時然后注入模具中；(4)待漿料冷卻后60-80℃烘干，然后脫模；(5)將脫模后的生坯在1140-1180℃下燒成，得到成品陶瓷。優(yōu)選地，所述步驟3所用的模具為金屬模具。優(yōu)選地，所述刺槐豆膠與海藻酸鈉的質(zhì)量比為2:1。優(yōu)選地，所述腐植酸鈉與六偏磷酸鈉的質(zhì)量比為1:1。所述漿料澆注成型后干燥的生坯強(qiáng)度大于2.5MPa。所述漿料的在固相含量為40-60％條件下漿料粘度為300-500mpa·s。為實現(xiàn)上述第二個目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：如上任一所述的花崗巖廢料濕法成型的建筑陶瓷的制備方法，包括如下步驟：(1)將花崗巖粗顆粒與水、球磨子按照1:2:1的比例放入球磨罐中球磨8h，將球磨好的漿料烘干，過160-250目篩，得花崗巖粉料；(2)將刺槐豆膠與海藻酸鈉溶解在水中，配置成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1-5％的溶液，然后放在磁力攪拌機(jī)中加熱40-60℃攪拌，得到預(yù)配液；(3)將制備好的花崗巖粉料與水、腐植酸鈉、六偏磷酸鈉按照比例配料，在40-60℃攪拌混合均勻，然后與2制備的預(yù)配液按比例混合，加熱攪拌半小時然后注入模具中；(4)待漿料冷卻后60-80℃烘干，然后脫模；(5)將脫模后的生坯在1140-1180℃下燒成，得到成品陶瓷。本發(fā)明優(yōu)點在于：1、本發(fā)明的技術(shù)不僅可以簡化陶瓷成型過程、降低制備成本，而且提高了制品的成份和組織均勻性。2、本發(fā)明采用全瘠性料花崗巖制備建筑陶瓷，緩解了粘土等傳統(tǒng)陶瓷原料的日益短缺問題，與同類建筑陶瓷相比價格更低，可帶來更高的經(jīng)濟(jì)效益，為建陶行業(yè)開發(fā)了儲量巨大、廉價易得的替代原料。3、本發(fā)明將來源廣泛、價格便宜、綠色環(huán)保和可再生的膠體應(yīng)用于建筑陶瓷的成型中，不僅為制備傳統(tǒng)陶瓷材料的濕法成型技術(shù)開創(chuàng)了新的途徑，而且避免了建筑陶瓷生產(chǎn)過程中大噸位壓機(jī)、噴霧塔等高能耗設(shè)備的使用，簡化了建筑陶瓷生產(chǎn)過程，將生態(tài)環(huán)境材料這一新興交叉學(xué)科引入了傳統(tǒng)陶瓷制備的一個新的嘗試。4、本發(fā)明制備陶瓷生坯強(qiáng)度大于2.5MPa，同時漿料的粘度小于500mpa·s。5、本發(fā)明制備的陶瓷結(jié)構(gòu)緊密、孔隙率小，燒結(jié)后抗折強(qiáng)度高。附圖說明附圖1為不同種類的膠體所制備的生坯照片。附圖2為實施例1制備的成品陶瓷SEM照片。具體實施方式下面結(jié)合具體實施方式，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明記載的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。實施例1本發(fā)明利用花崗巖廢料濕法成型的原料(一)花崗巖粉料：55份、水：45份、刺槐豆膠與海藻酸鈉：1份、腐植酸鈉與六偏磷酸鈉：1份。所述刺槐豆膠與海藻酸鈉的質(zhì)量比為2:1。所述腐植酸鈉與六偏磷酸鈉的質(zhì)量比為1:1。實施例2本發(fā)明利用花崗巖廢料濕法成型的原料(二)花崗巖粉料：50份、水：50份、刺槐豆膠與海藻酸鈉：0.5份、腐植酸鈉與六偏磷酸鈉：2份。所述刺槐豆膠與海藻酸鈉的質(zhì)量比為2:1。所述腐植酸鈉與六偏磷酸鈉的質(zhì)量比為1:1。實施例3本發(fā)明利用花崗巖廢料濕法成型的原料(三)花崗巖粉料：70份、水：30份、刺槐豆膠與海藻酸鈉：2份、腐植酸鈉與六偏磷酸鈉：0.5份。所述刺槐豆膠與海藻酸鈉的質(zhì)量比為2:1。所述腐植酸鈉與六偏磷酸鈉的質(zhì)量比為1:1。實施例4本發(fā)明利用花崗巖廢料濕法成型的原料(四)花崗巖粉料：50份、水：30份、刺槐豆膠與海藻酸鈉：0.5份、腐植酸鈉與六偏磷酸鈉：0.5份。所述刺槐豆膠與海藻酸鈉的質(zhì)量比為2:1。所述腐植酸鈉與六偏磷酸鈉的質(zhì)量比為1:1。實施例5本發(fā)明利用花崗巖廢料濕法成型的原料(五)花崗巖粉料：55份、水：45份、刺槐豆膠與海藻酸鈉：0.5份、腐植酸鈉與六偏磷酸鈉：1份。所述刺槐豆膠與海藻酸鈉的質(zhì)量比為2:1。所述腐植酸鈉與六偏磷酸鈉的質(zhì)量比為1:1。實施例6本發(fā)明利用花崗巖廢料濕法成型的原料(六)花崗巖粉料：70份、水：50份、刺槐豆膠與海藻酸鈉：0.5份、腐植酸鈉與六偏磷酸鈉：0.5份。所述刺槐豆膠與海藻酸鈉的質(zhì)量比為2:1。所述腐植酸鈉與六偏磷酸鈉的質(zhì)量比為1:1。實施例7本發(fā)明利用花崗巖廢料濕法成型的原料(七)花崗巖粉料：70份、水：50份、刺槐豆膠與海藻酸鈉：2份、腐植酸鈉與六偏磷酸鈉：0.5份。所述刺槐豆膠與海藻酸鈉的質(zhì)量比為2:1。所述腐植酸鈉與六偏磷酸鈉的質(zhì)量比為1:1。實施例8本發(fā)明利用花崗巖廢料濕法成型的原料(八)花崗巖粉料：70份、水：50份、刺槐豆膠與海藻酸鈉：2份、腐植酸鈉與六偏磷酸鈉：2份。所述刺槐豆膠與海藻酸鈉的質(zhì)量比為2:1。所述腐植酸鈉與六偏磷酸鈉的質(zhì)量比為1:1。實施例9本發(fā)明利用花崗巖廢料濕法成型的原料(九)花崗巖粉料：55份、水：45份、刺槐豆膠與海藻酸鈉：2份、腐植酸鈉與六偏磷酸鈉：1份。所述刺槐豆膠與海藻酸鈉的質(zhì)量比為2:1。所述腐植酸鈉與六偏磷酸鈉的質(zhì)量比為1:1。實施例10本發(fā)明利用花崗巖廢料濕法成型的原料(十)花崗巖粉料：60份、水：40份、刺槐豆膠與海藻酸鈉：0.5份、腐植酸鈉與六偏磷酸鈉：0.5份。所述刺槐豆膠與海藻酸鈉的質(zhì)量比為2:1。所述腐植酸鈉與六偏磷酸鈉的質(zhì)量比為1:1。實施例11本發(fā)明利用花崗巖廢料濕法成型的原料(十一)花崗巖粉料：60份、水：50份、刺槐豆膠與海藻酸鈉：1份、腐植酸鈉與六偏磷酸鈉：2份。所述刺槐豆膠與海藻酸鈉的質(zhì)量比為2:1。所述腐植酸鈉與六偏磷酸鈉的質(zhì)量比為1:1。實施例12本發(fā)明利用花崗巖廢料濕法成型的原料(十二)花崗巖粉料：52份、水：45份、刺槐豆膠與海藻酸鈉：1份、腐植酸鈉與六偏磷酸鈉：2份。所述刺槐豆膠與海藻酸鈉的質(zhì)量比為2:1。所述腐植酸鈉與六偏磷酸鈉的質(zhì)量比為1:1。實施例13本發(fā)明利用花崗巖廢料濕法成型建筑陶瓷的制備將實施例1-12所制備的原料按照下列方法濕法澆注成型制備建筑陶瓷：(1)將花崗巖粗顆粒與水、球磨子按照1:2:1的比例放入球磨罐中球磨8h，將球磨好的漿料烘干，過160-250目篩，得花崗巖粉料；(2)將刺槐豆膠與海藻酸鈉溶解在水中，配置成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1-5％的溶液，然后放在磁力攪拌機(jī)中加熱40-60℃攪拌，得到預(yù)配液；(3)將制備好的花崗巖粉料與水、腐植酸鈉、六偏磷酸鈉按照比例配料，在40-60℃攪拌混合均勻，然后與2制備的預(yù)配液按比例混合，加熱攪拌半小時然后注入金屬模具中；(4)待漿料冷卻后60-80℃烘干，然后脫模；(5)將脫模后的生坯在1140-1180℃下燒成，得到成品陶瓷。實施例14性能測試一、抗折強(qiáng)度的測定陶瓷材料抗折強(qiáng)度極限是指受到外力作用下到破壞時的最大應(yīng)力?？拐蹚?qiáng)度是陶瓷材料的重要力學(xué)性質(zhì)之一，具有一定強(qiáng)度的陶瓷素坯不僅能有效避免陶瓷生產(chǎn)過程中因為搬動而破碎，而且高強(qiáng)度的陶瓷制品能提高其使用時間?？拐蹚?qiáng)度在DWD-10型微機(jī)控制電子萬能實驗儀上進(jìn)行，采用三點抗彎曲法測試材料的抗折強(qiáng)度，試樣尺寸為10×10×60mm，跨距20mm，加載速率為0.5mm/min。每次取3組樣品檢測，取平均值，計算公式：R＝3PL/(2bh2)。式中R——抗折強(qiáng)度(MPa)；P——樣品斷裂時承受的負(fù)荷(N)；L——跨距，即支點間的距離(mm)；b——試樣寬度(mm)；h——試樣的截面厚度(mm)。二、漿料粘度的測試漿料粘度使用上海尼潤智能科技有限公司的SNB-2型數(shù)字式粘度計進(jìn)行測量，測量溫度為水浴50℃。將實施例1-13的組分進(jìn)行性能測試，測試結(jié)果如下表所示組別漿料粘度(mpa·s)生坯抗折強(qiáng)度(MPa)燒結(jié)后抗折強(qiáng)度(MPa)實施例1357.53.4588實施例2342.63.1572實施例3493.63.2273實施例4485.73.3571實施例5480.23.0469實施例6378.12.8170實施例7360.62.9373實施例8380.73.4775實施例9453.33.3474從表中的結(jié)果可以看出，本發(fā)明原料所制備漿料粘度均在500mpa·s以下，這說明漿料具有很好的流動性。同時，漿料澆注成型后干燥的生坯強(qiáng)度均在2.5MPa以上，這說明使用濕法澆筑成型所制備的生坯具有較高的強(qiáng)度，能滿足大批量工業(yè)陶瓷生產(chǎn)的需要。燒結(jié)后成品陶瓷的抗折強(qiáng)度在69-88MPa之間，滿足了成品陶瓷的抗折強(qiáng)度要求。對比例實施例1-13的組方是發(fā)明人通過大量實驗篩選的，為了便于對比，將其中對粘度及抗折強(qiáng)度影響較大的因素列舉如下：一、不同種類的膠體對生坯的影響篩選的膠體如下：海藻酸鈉、卡拉膠、刺槐豆膠、黃原膠、田箐膠、瓜爾豆膠、果膠、魔芋膠、亞麻籽膠。按照下表的組分配比，利用濕法澆注成型制備條形生坯樣品。注：-表示抗折強(qiáng)度過低，機(jī)器無法讀取數(shù)據(jù)。成型后生坯照片如圖1所示，可以看到，只有對比例1、2、7、8才能成型出較完整的配體，而對比例子3、4、5、6成型的坯體有較大缺陷。同時可以看到，所有對比例所制備的生坯強(qiáng)過低，最高只有0.73MPa，顯然單獨使用一種膠體無法滿足生坯強(qiáng)度的生產(chǎn)要求。二、不同兩種膠體配比對生坯的影響使用不同膠體兩兩按照1:1的重量份配比，由于實驗數(shù)據(jù)較多，此處只列舉出生坯強(qiáng)度大于1.0的配比數(shù)據(jù)。組分及結(jié)果如下表所示。從表中的結(jié)果可以看出，選用卡拉膠、田箐膠、刺槐豆膠、海藻酸鈉兩兩配比能顯著增加生坯強(qiáng)度，且選擇刺槐豆膠與海藻酸鈉兩兩配比對生坯強(qiáng)度增加效果最好。三、不同膠體比例對生坯的影響選擇刺槐豆膠與海藻酸鈉復(fù)配，測試不同配比對生坯強(qiáng)度的影響從表中的結(jié)果可以看出，選擇刺槐豆膠與海藻酸鈉復(fù)配，當(dāng)刺槐豆膠與海藻酸鈉質(zhì)量比為2:1時，所制備的陶瓷生坯強(qiáng)度最高。四、不同分散劑對漿料的影響分別在固相量為53％，刺槐豆膠與海藻酸鈉(2:1)添加量為1.4％的漿料中分別加入腐植酸鈉、檸檬酸鈉、碳酸鈉、六偏磷酸鈉、低分子聚丙烯酸鈉，分別觀察漿料的流動性如下表所示：注：當(dāng)漿料粘度大于1000mpa·s，表示無法流動；當(dāng)漿料粘度介于500-1000mpa·s時，表示流動性能差；當(dāng)漿料粘度小于500mpa·s時，表示流動性能好。從表中的結(jié)果可以看到，單獨使用一種分散劑時，漿料流動性差。五、選擇腐植酸鈉與六偏磷酸鈉復(fù)配對漿料的影響分別在固相量為53％,刺槐豆膠與海藻酸鈉(2:1)添加量為1.4％的漿料中外加不同比例的腐植酸鈉與六偏磷酸鈉(外加量為1％)。注：當(dāng)漿料粘度大于1000mpa·s，表示無法流動；當(dāng)漿料粘度介于500-1000mpa·s時，表示流動性能差；當(dāng)漿料粘度小于500mpa·s時，表示流動性能好。從表中的結(jié)果可以看到，當(dāng)腐植酸鈉與六偏磷酸鈉質(zhì)量比為1:1時，漿料的流動性能最好。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明方法的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和補(bǔ)充，這些改進(jìn)和補(bǔ)充也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3