專(zhuān)利名稱(chēng)：一種采用低溫?zé)Y(jié)生產(chǎn)拋光磚的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種拋光磚的生產(chǎn)方法，具體是涉及采用復(fù)合增塑和低溫?zé)Y(jié)生產(chǎn)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拋光磚工藝技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前，國(guó)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(guò)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，本公司以前的拋光磚燒成溫度為1220℃，建筑陶瓷行業(yè)已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的耗能大戶(hù)之一.由于近20年來(lái)，油 、電、燃?xì)饧懊禾康膬r(jià)格持續(xù)上漲，也遏制著建筑陶瓷業(yè)的迅速發(fā)展。國(guó)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(jià)格上揚(yáng)，降低了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力；還有一些企業(yè)由于無(wú)法消化能源價(jià)格高漲的成本問(wèn)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(rùn)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(shí)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(jiǎn)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(shí)又會(huì)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(lái)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(guò)了1050℃，故坯體的燒成溫度不可能低于1100℃。盡管近年來(lái)各國(guó)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(guò)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，工藝簡(jiǎn)單的采用復(fù)合增塑及低溫?zé)Y(jié)工藝生產(chǎn)拋光磚的方法。
本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明一種采用低溫?zé)Y(jié)生產(chǎn)拋光磚的方法，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，輔以其它低價(jià)陶瓷原料，研制出適合于輥道窯一次快速燒成(燒成時(shí)間60分鐘，燒成溫度≤900℃)的拋光磚，配方范圍為廢玻璃42～60％、熟礬土18～25％、白泥15～20％、膨潤(rùn)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(lèi)物質(zhì)JA 0.05～0.2％、多糖HS 0.1～0.3％、腐植酸鈉0.1～0.3％。
采用上述的復(fù)合增塑及低溫?zé)Y(jié)生產(chǎn)拋光磚的工藝技術(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(duì)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(shí)的單位燃耗與t2時(shí)的單位燃耗之比(％)，由上式可知，當(dāng)其它條件相同時(shí)，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)″燒結(jié)理論(低溫?zé)Y(jié))生產(chǎn)的建筑陶瓷產(chǎn)品比現(xiàn)有同類(lèi)產(chǎn)品燒成溫度降低約300℃，根據(jù)上述計(jì)算公式，按照保守的測(cè)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(wàn)平方米為例，年耗油330萬(wàn)升，燃油單價(jià)為4元/升。使用本發(fā)明技術(shù)后，年節(jié)油量為330萬(wàn)*39％＝128.7萬(wàn)升，折算金額為128.7萬(wàn)*4＝514.8萬(wàn)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(wàn)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)用到本市(佛山市)，以我市目前年產(chǎn)建筑陶瓷15億平方米計(jì)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(huì)效益顯著。占城市生活垃圾5％的廢玻璃原來(lái)是環(huán)衛(wèi)部門(mén)的頭痛事。由于廢玻璃既不可降解也無(wú)法焚燒，環(huán)衛(wèi)部門(mén)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(lái)的環(huán)境損失更無(wú)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(guó)內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì)和國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀，根據(jù)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求開(kāi)發(fā)的，經(jīng)技術(shù)查新論證，市場(chǎng)無(wú)同類(lèi)技術(shù)存在，屬于填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白的技術(shù)，我國(guó)近期建筑陶瓷裝飾行業(yè)有一個(gè)較快的發(fā)展時(shí)期，本發(fā)明可解決目前能源緊缺的問(wèn)題，因此具有良好的推廣應(yīng)用前景。


圖1為本發(fā)明燒成曲線(xiàn)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(lái)，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(kāi)實(shí)驗(yàn)研究工作，首先是在“準(zhǔn)非”反應(yīng)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(wú)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(lái)石，起增強(qiáng)作用；塑性泥能增加坯體塑性、強(qiáng)度；無(wú)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(shí)，即能形成各種豐富多彩的顏色。通過(guò)論證制定了多種配方，隨后經(jīng)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行多個(gè)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(wú)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(shí)，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(zhǎng)，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(mǎn)足后道工序需要，我們通過(guò)引入不同種類(lèi)、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(guò)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(zhǎng)沙理工大學(xué)材料實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如下開(kāi)口氣孔率0％；抗壓強(qiáng)度(無(wú)釉)600Mpa；抗彎強(qiáng)度(無(wú)釉)122Mpa；體積密度2.45g/cm3；吸水率≤0.5％。X射線(xiàn)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(lái)石晶相、玻璃相和少量氣相。這說(shuō)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“準(zhǔn)非”(低溫)燒結(jié)拋光磚的生產(chǎn)方法包括以下步驟1)坯料配方設(shè)計(jì)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(guò)對(duì)不同原料的對(duì)比試驗(yàn)分析，最終確定廢玻璃、熟礬土、白泥、膨潤(rùn)土、色料及三聚磷酸鈉為主要原料。其拋光磚采用現(xiàn)有的的制作工藝及設(shè)備，各種坯用原料用量見(jiàn)表1所示，坯體化學(xué)成份分析見(jiàn)表2所示。
表1、坯體配方組成(wt％)

表2、坯體化學(xué)組成

2)坯料的制備①?gòu)?fù)合增塑的實(shí)施由于“準(zhǔn)非”燒結(jié)拋光磚的坯體配方中含有近70％的瘠性料，塑性差，泥漿易沉淀，給泥漿的儲(chǔ)存和傳送帶來(lái)很大的困難；泥漿噴霧造粒壓制后的干坯強(qiáng)度差，成坯率低，給窯爐的連續(xù)燒成帶來(lái)不利影響，空窯時(shí)間較多，產(chǎn)品尺碼與變形度難以控制。為了解決上述問(wèn)題，通過(guò)引入不同比例的增塑劑和電解質(zhì)對(duì)泥漿進(jìn)行復(fù)合增塑，最后達(dá)到易于成型之目的。其復(fù)合增塑劑配方見(jiàn)表3表3、復(fù)合增塑劑配方(干基用量)

②生產(chǎn)工藝參數(shù)
a、坯漿細(xì)度1.0～1.5wt％(250目篩余)比重1.72～1.74g/ml流速30～45s中轉(zhuǎn)池過(guò)篩80目b、粉料水份6.2～7.1wt％顆粒級(jí)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c、成型成型壓力260±10bar(3200～3500T)模具尺寸667*667mm成型厚度11±0.25mm3)拋光磚的燒成曲線(xiàn)4)產(chǎn)品性能a、比重2.45g/cm3b、吸水率0～0.5％c、線(xiàn)性平均熱膨脹系數(shù)(400℃～500℃)13μm/m·kd、機(jī)械性能抗彎強(qiáng)度122Mpa抗壓強(qiáng)度600Mpa莫氏強(qiáng)度7。
權(quán)利要求
1.一種采用低溫?zé)Y(jié)生產(chǎn)拋光磚的方法，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，輔以其它低價(jià)陶瓷原料，經(jīng)輥道窯在燒成溫度≤900℃時(shí)一次快速燒成，配方包括為廢玻璃42～60％、熟礬土18～25％、白泥15～20％、膨潤(rùn)土3～8％、三聚磷酸鈉5～8％、色料3～4％；該原料配方具體化學(xué)組成為，Al2O352～60％、SiO223～26％、Fe2O30～1％、CaO6～8、MgO0.5～1.0％、KNaO8～10％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用低溫?zé)Y(jié)生產(chǎn)拋光磚的方法，其特征在于，該配方中還可增加增塑劑和電解質(zhì)，增塑劑包括如下配方藻類(lèi)物質(zhì)JA 0.05～0.2％、多糖HS 0.1～0.3％、腐植酸鈉0.1～0.3％。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用低溫?zé)Y(jié)生產(chǎn)拋光磚的方法，其特征在于，所述增塑劑包括如下配方藻類(lèi)物質(zhì)JA 0.15％、多糖HS 0.2％、腐植酸鈉0.2％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用低溫?zé)Y(jié)生產(chǎn)拋光磚的方法，其特征在于，所述燒成時(shí)間為60分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種采用低溫?zé)Y(jié)生產(chǎn)拋光磚的方法，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(hào)C04B35/63GK1907908SQ20061003706
公開(kāi)日2007年2月7日 申請(qǐng)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(qǐng)人:鐘旭東