一種以粉煤灰為主要原料的防靜電陶瓷制品及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于陶瓷制品制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種以粉煤灰為主要原料的防靜電 陶瓷制品及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 粉煤灰，是從煤燃燒后的煙氣中收捕下來的細(xì)灰，是燃煤電廠、陶瓷廠煤氣站及水 煤漿爐排出的主要固體廢物。它是我國當(dāng)前排量較大的工業(yè)廢渣之一，隨著電力工業(yè)的發(fā) 展，燃煤電廠、陶瓷直燒煤爐的粉煤灰排放量逐年增加，大量的粉煤灰不加處理，就會(huì)產(chǎn)生 揚(yáng)塵，污染大氣，若排入水系會(huì)造成河流淤塞，而其中的有毒化學(xué)物質(zhì)還會(huì)對人體和生物造 成危害。經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)，粉煤灰的化學(xué)成分中，除了含有制備陶瓷坯體所需的無機(jī)非金屬氧化 物：3102、41203、？6203、0&0、]\%0、1(20、似20、1102等組分外，還夾雜著少量的未充分氧化的 Fe20、未完全分解的碳酸鹽與硫酸鹽、有機(jī)炭粒、不燃物如灰分等。
[0003] 中國各地的粉煤灰之所以還存在大量的被填埋處理，沒有廣泛地、大量地被應(yīng)用 于陶瓷生產(chǎn)領(lǐng)域，造成資源浪費(fèi)并影響環(huán)境，最主要的原因是這些廢料中夾帶的Fe20、碳酸 鹽與硫酸鹽、有機(jī)炭粒、不燃物等雜質(zhì)無法剔除，在傳統(tǒng)的陶瓷配方技術(shù)、工藝技術(shù)、燒成技 術(shù)等生產(chǎn)過程中，易造成坯體氣孔、起泡、裂紋、雜質(zhì)等缺陷。
[0004] 靜電防護(hù)是目前很多特殊工程需要考慮的，例如航空航天、精密制造、微電子、紡 織等領(lǐng)域所使用的建筑材料都需要良好的靜電防護(hù)性能，因此生產(chǎn)防靜電類陶瓷制品是行 業(yè)內(nèi)的發(fā)展趨向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提出一種能大量消耗粉煤灰，并通過引入骨灰提高制品白度和 孔隙率的以粉煤灰為主要原料的防靜電陶瓷制品，使粉煤灰在陶瓷領(lǐng)域得到高效利用，并 改變粉煤灰被填埋、用于做非陶瓷水泥磚或只用來生產(chǎn)低質(zhì)陶瓷磚等的命運(yùn)，制品自身具 有防靜電作用。
[0006] 本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提出一種以粉煤灰為主要原料的防靜電陶瓷磚的制備 方法，處理工藝簡單、成本低，成品兼具透水磚及薄板磚兩者優(yōu)點(diǎn)。
[0007] 為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0008] -種以粉煤灰為主要原料的防靜電陶瓷制品，所述陶瓷制品由以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的 原料制備而成：50-70 %粉煤灰、10-30 %骨灰、5-20 %熟料、5-10 %塑性粘土、0-10 %助熔 劑、半導(dǎo)體粉1-10 %和0-6 %輔料；
[0009] 所述半導(dǎo)體粉為高溫稀土復(fù)合材料。
[0010] 更進(jìn)一步的說明，所述輔料為增強(qiáng)劑、減水劑或陶瓷色料中的一種或多種。
[0011] 更進(jìn)一步的說明，所述增強(qiáng)劑占原料總質(zhì)量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0-0. 5%。
[0012] 更進(jìn)一步的說明，所述減水劑占原料總質(zhì)量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為〇-〇. 5%。
[0013] 更進(jìn)一步的說明，所述陶瓷色料占原料總質(zhì)量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0-5%。
[0014] 更進(jìn)一步的說明，所述陶瓷色料為鐠黃、紅棕、橘黃、鈷藍(lán)、尖晶石系黑色色料中的 一種或多種組合。
[0015]更進(jìn)一步的說明，所述助熔劑為硼砂。
[0016]-種以粉煤灰為主要原料的防靜電陶瓷磚的制備方法，包括以下步驟：
[0017]A、原料粉碎、過篩：將粉煤灰、骨灰、熟料、塑性粘土、助熔劑和陶瓷色料按配比進(jìn) 行混合粉碎，過篩備用；
[0018]B、配料、攪拌制粉：向過篩備用的粉料加水?dāng)嚢?，在攪拌的過程中按配方比例加入 輔料和半導(dǎo)體粉；
[0019]C、陳腐：將步驟B獲得的粉料送入料倉陳腐；
[0020] D、壓制成型、干燥：將陳腐后的粉料進(jìn)行布料沖壓成型，獲得磚坯，干燥；
[0021] E、燒成：將干燥的磚還后送入窯中燒成。
[0022] 更進(jìn)一步的說明，步驟E燒成前還包括噴墨打印步驟，具體為對干燥后的磚坯進(jìn) 行噴墨打印裝飾。
[0023] 更進(jìn)一步的說明，步驟B中加水量不高于原料總質(zhì)量的12%。
[0024] 更進(jìn)一步的說明，步驟B的攪拌時(shí)間為lOmin，攪拌轉(zhuǎn)速為20r/min。
[0025]更進(jìn)一步的說明，步驟C的陳腐時(shí)間不少于24小時(shí)。
[0026]更進(jìn)一步的說明，步驟D壓制后的還體厚度為3-6_。
[0027]本發(fā)明以粉煤灰為主要原料的防靜電陶瓷制品的有益效果：1、引入骨灰，成本低， 提尚制品白度；2、制品孔隙率大，廣品具有透水、吸水、保濕功能；3、防污、耐磨、發(fā)色良好； 4、將陶瓷制品表面的靜電耗散到制品內(nèi)部，達(dá)到消除靜電的作用。
[0028]本發(fā)明以粉煤灰為主要原料的防靜電陶瓷磚的制備方法的有益效果：1、對粉煤灰 進(jìn)行充分利用，其處理工藝簡單，成本低廉，可以大量消耗；2、降低了粉料加工的電耗，直接 省去了噴霧制粉的煤耗，減少污染；3、提高產(chǎn)品的強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性、熱沖擊性，擴(kuò)大多孔陶 瓷磚的使用領(lǐng)域。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面通過【具體實(shí)施方式】來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0030]-種以粉煤灰為主要原料的防靜電陶瓷制品，所述陶瓷制品由以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的 原料制備而成：50-70 %粉煤灰、10-30 %骨灰、5-20 %熟料、5-10 %塑性粘土、0-10 %助熔 劑、半導(dǎo)體粉1-10 %和0-6 %輔料；
[0031] 更進(jìn)一步的說明，所述半導(dǎo)體粉為高溫稀土復(fù)合材料。
[0032] 配方中引入骨灰，除了其成本低，來源廣泛（動(dòng)物骨灰）之外，由于其主要成份為 磷酸鈣，在高溫?zé)Y(jié)過程中，它促使配方中尤其是粉煤灰中的鐵離子以+3價(jià)態(tài)存在，得到 的坯體層中的鐵離子不顯色，提高了產(chǎn)品制品的白度；更重要的是它與粉煤灰反應(yīng)后，生成 骨灰瓷質(zhì)制品，這種結(jié)構(gòu)的制品較傳統(tǒng)的長石質(zhì)瓷制品孔隙率大，毛細(xì)孔多的特點(diǎn)，使得產(chǎn) 品具有透水、吸水、滲透、保濕等功能。制品在燒結(jié)時(shí)，表面除了形成一定量的微孔外，還可 形成致密的鈣_鋁-硅_磷晶相，無需再對干燥后的坯體進(jìn)行施釉處理，噴墨打印后的色釉 混合型墨水與坯體結(jié)合緊密，自身起到防污、耐磨功能，并且發(fā)色良好。此外，助熔劑的添 加，有利于降低燒結(jié)溫度，減少煤耗。
[0033] 更優(yōu)的，所述半導(dǎo)體粉為含錫、銻、銦等高溫稀土復(fù)合材料，且所述半導(dǎo)體粉的顆 粒度< 20目，因其熔化溫度達(dá)1250°C以上，在坯體燒結(jié)（1200°C以下）成鈣-鋁-硅-磷 液相時(shí)，只有半導(dǎo)體復(fù)合材料外表面與其發(fā)生熔融反應(yīng)形成牢固的陶瓷晶相，這些高溫的 稀土復(fù)合材料半導(dǎo)體內(nèi)部結(jié)構(gòu)并受到影響，相當(dāng)于半導(dǎo)體顆粒鑲嵌于陶瓷晶相中，使得導(dǎo) 體顆粒一頭暴露于坯體表面，另一頭暴露于坯體內(nèi)部孔隙內(nèi)壁中，一旦這種多孔陶瓷內(nèi)部 的孔隙吸附到一定量的水份，相當(dāng)于孔隙內(nèi)壁中的半導(dǎo)體被連接（水可以導(dǎo)電），即可將瓷 磚表面的靜電耗散到瓷磚內(nèi)部，達(dá)到消除靜電的目的。
[0034] 因此由上述原料制備燒結(jié)后獲得的陶瓷制品，可以為陶瓷磚、薄板磚、瓦等陶瓷制 品，其自身結(jié)構(gòu)從內(nèi)到外，存在許多大小不一、形態(tài)各異的微孔洞及毛細(xì)孔，產(chǎn)品在室內(nèi)墻 面裝修中，可起到平衡室內(nèi)空氣濕度的作用，即室內(nèi)潮濕時(shí)，它可以吸附一定量的空氣中水 分，而當(dāng)室內(nèi)干燥時(shí)，又可將這些水分排出來，起到自動(dòng)調(diào)節(jié)空氣濕度的功能；產(chǎn)品在室外 尤其是外墻裝飾中，在雨霧天氣時(shí)，會(huì)吸附一定水分，而到天氣干燥時(shí)，這些水分會(huì)自動(dòng)排 出，起到墻體降溫的同時(shí)，覆蓋在外墻上的一些污垢會(huì)隨著這些外滲的水珠滾落到地面，起 到墻體自潔功能，此外，還具有將陶瓷制品表面的靜電耗散到制品內(nèi)部，達(dá)到消除靜電的作 用。
[0035] 更進(jìn)一步的說明，所述輔料為增強(qiáng)劑、減水劑或陶瓷色料中的一種或多種混合物。
[0036] 更進(jìn)一步的說明，所述增強(qiáng)劑占原料總質(zhì)量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0-0. 5%。
[0037] 更進(jìn)一步的說明，所述減水劑占原料總質(zhì)量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0-0. 5%。
[0038] 更進(jìn)一步的說明，所述陶瓷色料占原料總質(zhì)量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0-5%。
[0039] 更進(jìn)一步的說明，所述陶瓷色料為鐠黃、紅棕、橘黃、鈷藍(lán)、尖晶石系黑色色料中的 一種或多種組合。
[0040] 更進(jìn)一步的說明，所述助熔劑為硼砂。添加少量的助熔劑硼砂，因硼砂熔點(diǎn)低，有 利于降低燒結(jié)溫度，減少煤耗；更重要的作用是擴(kuò)大粉煤灰、耐火廢磚、膨潤土與骨灰反應(yīng) 后生成的骨灰瓷質(zhì)坯體的氣孔率，在坯體中形成"網(wǎng)絡(luò)形成體"結(jié)構(gòu)，提高產(chǎn)品的強(qiáng)度、化學(xué) 穩(wěn)定性、熱沖擊性，擴(kuò)大了這種多孔陶瓷制品的使用領(lǐng)域。
[0041 ] 更進(jìn)一步的說明，所述熟料是指經(jīng)燒結(jié)后的陶瓷材料，例如無釉的廢拋光磚、耐火 磚、外墻磚等，使用時(shí)將其破碎成一定粒徑的顆粒添加，顆粒的粒徑通常小于等于5目，利 用廢棄的陶瓷磚，提高陶瓷磚廢料的綜合利用價(jià)值。
[0042] -種以粉煤灰為主要原料的防靜電陶瓷磚的制備方法，包括以下步驟：
[0043] A、原料粉碎、過篩：將粉煤灰、骨灰、熟料、塑性粘土、助熔劑和陶瓷色料按配比進(jìn) 行混合粉碎，過篩備用；
[0044] B、配料、攪拌制粉：向過篩備用的粉料加水?dāng)嚢?，在攪拌的過程中按配方比例加入 輔料和半導(dǎo)體粉；
[0045] C、陳腐：將步驟B獲得的粉料送入料倉陳腐；
[0046] D、壓制成型、干燥：將陳腐后的粉料進(jìn)行布料沖壓成型，獲得磚坯，將磚坯送入 120-240°C輥道窯中進(jìn)行干燥，干燥后的水分控制在0. 3-1%，使磚坯獲得足夠好的強(qiáng)度；
[0047] E、燒成：將干燥的磚坯后送入窯中燒成。
[0048] 其中，步驟A中原料混合粉碎后過篩，篩下料入庫存放備用，篩上的顆粒原料再次 進(jìn)行粉碎紙質(zhì)顆粒粒徑達(dá)標(biāo)后入庫備用。
[0049] 步驟B進(jìn)行配料、攪拌，其攪拌工藝，與現(xiàn)有陶瓷磚加工工藝（即球磨制漿、噴霧制 粉）后得到的粉料相比，降低了粉料加工的電耗，直接省去了噴霧制粉的煤耗，成本降低， 污染減少，節(jié)能、環(huán)保。
[0050] 燒成選用快速燒成方式，將噴墨打印后的磚坯入窯低溫快速燒成，燒成溫度 1120-1180°C，燒成周期為 40-60min。
[0051] 更進(jìn)一步的說明，步驟E燒成前還包括噴墨打印步驟，具體為對干燥后的磚坯進(jìn) 行噴墨打印裝飾。采用本發(fā)明配方的坯體，在燒結(jié)時(shí)，表面除了形成一定量的微孔外，還可 形成致密的鈣_鋁-硅_磷晶相，無需再對干燥后的坯體進(jìn)行施釉處理，噴墨打印后的色釉 混合型墨水與坯體結(jié)合緊密，自身起到防污、耐磨功能，并且發(fā)色良好。
[0052] 更進(jìn)一步的說明，步驟B中加水量不高于原料總質(zhì)量的12%。優(yōu)選的，加水量控制 在原料總質(zhì)量的8%，攪拌過程中加入配方比例的陶瓷色料、增強(qiáng)劑和減水劑。
[0053] 更進(jìn)一步的說明，步驟B的攪拌時(shí)間為lOmin，攪拌轉(zhuǎn)速為20r/min。
[0054] 更進(jìn)一步的說明，步驟C的陳腐時(shí)間不少于24小時(shí)，陳腐時(shí)間大于等于24小時(shí)， 使粉料分水更加均勻穩(wěn)定。
[0055] 更進(jìn)一步的說明，步驟D壓制后的坯體厚度為3_6mm。燒制過程氧化充分、容易排 氣，可以降低有機(jī)炭粒、不燃物等造成坯體鼓包、起泡等缺陷的風(fēng)險(xiǎn)。
[0056] 更進(jìn)一步的說明，燒成獲得產(chǎn)品后，冷卻后，