本發(fā)明涉及陶瓷制備領(lǐng)域，尤其涉及一種鋼渣基防靜電陶瓷及其制備方法。
背景技術(shù)：
中國是全球鋼鐵生產(chǎn)的第一大國，2015年中國鋼產(chǎn)量超過8億噸，占全球鋼產(chǎn)量的49%。在煉鋼過程中，為了除去鋼中的某些不需要的元素，可通過加入造渣劑的方法將不需要的元素析出，因此每生產(chǎn)1噸鋼，就會產(chǎn)生150~200公斤鋼渣，每年我國煉鋼產(chǎn)生的鋼渣超過1億噸。目前，只有約20%的鋼渣得到重復(fù)利用，其余大部分鋼渣只能堆在煉鋼廠附近等待處理，大量堆積的鋼渣不僅占用了寶貴的土地，而且鋼渣中含有的重金屬元素容易隨著雨水滲入地表造成二次污染。目前，也有將鋼渣作為填料應(yīng)用在水泥行業(yè)中，但是因?yàn)殇撛哂懈吲蛎浶裕虼怂嘀械募尤脘撛壤话阈∮?%，因此需要尋找一種能夠大批量低成本使用鋼渣的方法，并且該方法需要容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種鋼渣基防靜電陶瓷及其制備方法，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)無法大批量低成本利用鋼渣的問題。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
一種鋼渣基防靜電陶瓷的制備方法，其中，包括步驟：
A、將鋼渣、粘土、鋁釩土、二氧化錫和原助劑構(gòu)成的配方加入球磨機(jī)，加水和球磨助劑進(jìn)行球磨；
B、球磨后的漿料進(jìn)行過篩處理，然后用噴霧干燥塔進(jìn)行噴粉，粉料經(jīng)過陳腐后，送入壓機(jī)壓制成型得到磚坯；
C、將磚坯送入干燥窯進(jìn)行干燥，干燥完成后，進(jìn)入輥道窯燒成。
所述的鋼渣基防靜電陶瓷的制備方法，其中，所述配方中還包括鉀長石。
所述的鋼渣基防靜電陶瓷的制備方法，其中，鋼渣在配方中的質(zhì)量比為30%~60%，粘土在配方中的質(zhì)量比為20%~40%，鋁釩土在配方中的質(zhì)量比為20%~45%，二氧化錫在配方中的質(zhì)量比為3%~8%，鉀長石在配方中的質(zhì)量比為3%~10%。
所述的鋼渣基防靜電陶瓷的制備方法，其中，按質(zhì)量百分比計(jì)，所述鋼渣中，氧化鐵含量為8%~12%，氧化鈣含量為8%~14%，二氧化錫含量為3%~8%，氧化鋁含量為25%~35%，二氧化硅含量為25%~45%。
所述的鋼渣基防靜電陶瓷的制備方法，其中，所述步驟A中，球磨細(xì)度控制如下：不能通過250目篩的質(zhì)量比例小于或等于1.0%。
所述的鋼渣基防靜電陶瓷的制備方法，其中，所述步驟B中，漿料只過100目篩，不進(jìn)行除鐵處理。
所述的鋼渣基防靜電陶瓷的制備方法，其中，所述步驟B中，采用干壓成型的方法成型。
所述的鋼渣基防靜電陶瓷的制備方法，其中，所述步驟C中，磚坯經(jīng)過干燥后，在磚坯表面進(jìn)行圖案裝飾。
所述的鋼渣基防靜電陶瓷的制備方法，其中，所述步驟C中，采用還原氣氛進(jìn)行燒成，燒成溫度為1180度~1220度。
一種鋼渣基防靜電陶瓷，其中，采用如上所述的制備方法制備而成。
有益效果：本發(fā)明利用鋼渣中的氧化鐵經(jīng)過燒成后在陶瓷磚中具有微弱導(dǎo)電性的特性（不具備防靜電的效果）和鋼渣內(nèi)氧化鎂含量高的特點(diǎn)，通過添加少量二氧化錫大大提高陶瓷的導(dǎo)電性，使得以鋼渣為主要原料的陶瓷磚具有防靜電的功能。同時(shí)，鋼渣中的有害元素在燒成過程中和坯體中其它成分固熔在一起，有效防止有害元素滲出。本發(fā)明一方面實(shí)現(xiàn)鋼渣再利用，減少鋼渣堆積占用的土地；另一方面通過燒成使得鋼渣中的有害元素實(shí)現(xiàn)固熔，防止有害物質(zhì)滲出造成二次污染。
附圖說明
圖1為本發(fā)明一種鋼渣基防靜電陶瓷的制備方法較佳實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供一種鋼渣基防靜電陶瓷及其制備方法，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
由于鋼渣的主要成分是二氧化硅、氧化鐵、氧化鈣和氧化鎂，其中二氧化硅、氧化鈣和氧化鎂是建筑陶瓷產(chǎn)品所需的化學(xué)成分，因此鋼渣有作為陶瓷原料使用的潛力；氧化鐵也是鋼渣的主要成分之一，氧化鐵具有禁帶窄的特性，氧化鐵的禁帶寬度只有2.3eV，鐵離子的外層電子容易實(shí)現(xiàn)躍遷到導(dǎo)帶實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電，因此鋼渣中氧化鐵含量高使得鋼渣具有一定的導(dǎo)電能力，但是在實(shí)際生產(chǎn)中需要考慮到陶瓷坯的易成型性和燒成范圍，因此在陶瓷配方中鋼渣的使用量具有一定限制，因此僅靠鋼渣所含的氧化鐵不足以讓鋼渣基陶瓷磚具有防靜電的效果。
本發(fā)明通過在配方中添加導(dǎo)電氧化物增強(qiáng)鋼渣陶瓷磚的導(dǎo)電能力，從而使得坯體燒成后電阻率符合防靜電的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)鋼渣中氧化鎂含量高的特性及鎂離子半徑與錫離子半徑接近的特點(diǎn)，選擇二氧化錫作為提高鋼渣瓷磚導(dǎo)電性的導(dǎo)電氧化物，鋼渣瓷磚在燒成過程中鋼渣中的氧化鎂中鎂離子進(jìn)入二氧化錫的晶格內(nèi)，對二氧化錫進(jìn)行摻雜，提高二氧化錫的導(dǎo)電能力，這樣可以達(dá)到少量添加導(dǎo)電氧化物就可以大幅度降低鋼渣基陶瓷的電阻率。因此，本發(fā)明利用鋼渣、粘土和鋁礬土為主要原料，添加少量二氧化錫制作一種具有防靜電功能的陶瓷產(chǎn)品。
請參閱圖1，圖1為本發(fā)明一種鋼渣基防靜電陶瓷的制備方法較佳實(shí)施例的流程圖，如圖所示，其包括步驟：
S1、將鋼渣、粘土、鋁釩土、二氧化錫和原助劑構(gòu)成的配方加入球磨機(jī)，加水和球磨助劑進(jìn)行球磨；
S2、球磨后的漿料進(jìn)行過篩處理，然后用噴霧干燥塔進(jìn)行噴粉，粉料經(jīng)過陳腐后，送入壓機(jī)壓制成型得到磚坯；
S3、將磚坯送入干燥窯進(jìn)行干燥，干燥完成后，進(jìn)入輥道窯燒成。
其中，針對鋼渣中氧化鐵導(dǎo)電性不足以讓鋼渣基陶瓷具有防靜電的效果，利用鋼渣中氧化鎂含量高的特點(diǎn)通過在配方中添加少量二氧化錫，在燒成過程中鋼渣中的氧化鎂對二氧化錫進(jìn)行摻雜，實(shí)現(xiàn)添加少量二氧化錫就可以使鋼渣基陶瓷具有防靜電的效果。本發(fā)明利用鋼渣中氧化鐵和氧化鎂含量高的特點(diǎn)，通過添加少量二氧化錫實(shí)現(xiàn)了以鋼渣為主的陶瓷磚具有防靜電的功能，擴(kuò)大了鋼渣的使用范圍，提高鋼渣的利用價(jià)值。
具體來說，在步驟S1中，所述配方中還包括鉀長石。鋼渣在配方中的質(zhì)量比為30%~60%，粘土在配方中的質(zhì)量比為20%~40%，鋁釩土在配方中的質(zhì)量比為20%~45%，二氧化錫在配方中的質(zhì)量比為3%~8%，鉀長石在配方中的質(zhì)量比為3%~10%。優(yōu)選的，鋼渣在配方中的質(zhì)量比為40%~60%。
在步驟S1中，按質(zhì)量百分比計(jì)，所述鋼渣中，氧化鐵含量為8%~12%，氧化鈣含量為8%~14%，二氧化錫含量為3%~8%，氧化鋁含量為25%~35%，二氧化硅含量為25%~45%。其中氧化鋁含量高達(dá)25%~35%，可提高坯體配方的燒成范圍。
在所述步驟S1中，球磨細(xì)度控制如下：不能通過250目篩的質(zhì)量比例小于或等于1.0%。球磨之后，各材料將混合得更均勻。
進(jìn)一步，所述步驟S2中，漿料只過100目篩，不進(jìn)行除鐵處理。不除鐵減少了工序，同時(shí)可保證配方中具有足夠的二氧化錫等氧化物。
進(jìn)一步，所述步驟S2中，采用干壓成型的方法成型。干壓成型的方式可以將本發(fā)明中的坯體壓制得更均勻，且提高壓制效率。
進(jìn)一步，所述步驟S3中，磚坯經(jīng)過干燥后，在磚坯表面進(jìn)行圖案裝飾，其中圖案裝飾所用的釉料燒成后具有防靜電效果。
進(jìn)一步，所述步驟S3中，采用還原氣氛（如弱還原氣氛）進(jìn)行燒成，燒成溫度為1180度~1220度。
進(jìn)一步，所述步驟S3中，燒成時(shí)采用水煤氣為燃料。在空氣鼓入量不變的情況下，水煤氣鼓入量可增加5%~15%（體積）。
本發(fā)明還提供一種鋼渣基防靜電陶瓷，其采用如上所述的制備方法制備而成。
實(shí)施例一：
第一步：以50%鋼渣、27%粘土、20%鋁礬土和3%二氧化錫為原料配方，添加配方質(zhì)量比60%的水和1.5%的球磨助劑進(jìn)行球磨，漿料細(xì)度球磨至0.9%，以不能通過250目篩的質(zhì)量比例表征；
第二步：對細(xì)度確認(rèn)合格后的漿料過100目篩，再進(jìn)行噴霧干燥制粉，然后用壓機(jī)進(jìn)行干壓成型得到磚坯；
第三步：成型后磚坯進(jìn)入干燥窯進(jìn)行干燥，干燥后通過輸送線進(jìn)入輥道窯進(jìn)行燒成，燒成溫度為1210度，燒成氣氛為還原氣氛（如弱還原氣氛，下同）；
在本實(shí)施例中，配方中鋼渣的比例為50%、粘土的比例27%、鋁礬土的比例為20%，外加比例為3%的二氧化錫，經(jīng)過球磨、過篩、噴粉和壓制后，再進(jìn)行干燥，最后進(jìn)入輥道窯，在1210度的溫度下燒成。本實(shí)施例中的陶瓷磚經(jīng)過1210度燒成后，其平均吸水率為15.3%，斷裂模數(shù)達(dá)到25MPa；用ZC25-4型絕緣電阻表測得陶瓷體的電阻為5×107?，符合防靜電瓷磚所要求的電阻率為105~109?的要求。
實(shí)施例二：
第一步：以40%鋼渣、25%粘土、30%鋁礬土和5%二氧化錫為原料配方，添加配方質(zhì)量比60%的水和1.5%的球磨助劑進(jìn)行球磨，漿料細(xì)度球磨至0.9%，以不能通過250目篩的比例表征；
第二步：細(xì)度確認(rèn)合格的漿料進(jìn)行過100目篩，再進(jìn)行噴霧干燥制粉，然后用壓機(jī)進(jìn)行干壓成型得到磚坯；
第三步：成型后磚坯進(jìn)入干燥窯進(jìn)行干燥，干燥完成后，再通過輸送線將磚坯送進(jìn)輥道窯在1220的溫度下進(jìn)行燒成，燒成氣氛為還原氣氛；
在本實(shí)施例中，配方中鋼渣的加入比例為40%，粘土的加入比例為25%，鋁礬土的加入比例為30%，外加比例為5%二氧化錫，經(jīng)過球磨、過篩、噴粉和壓制后，再進(jìn)行干燥，最后進(jìn)入輥道窯，在 1220度的溫度下燒成。本實(shí)施例中的陶瓷磚經(jīng)過1220度燒成后，瓷磚的吸水率為14.7%，斷裂模數(shù)達(dá)到30MPa；磚面的點(diǎn)對點(diǎn)電阻為8×107?，達(dá)到國家防靜電國家標(biāo)準(zhǔn)（105~109?）的要求。
實(shí)施例三：
第一步：以40%鋼渣、30%粘土、20%鋁礬土、5%鉀長石和5%二氧化錫為原料配方，添加配方質(zhì)量比60%的水和1.5%的球磨助劑進(jìn)行球磨，漿料細(xì)度球磨至1.0%，以不能通過250目篩的比例表征；
第二步：細(xì)度確認(rèn)合格的漿料進(jìn)行過100目篩，再進(jìn)行噴霧干燥制粉，然后用壓機(jī)進(jìn)行壓制成型；
第三步：成型后坯體進(jìn)入干燥窯進(jìn)行干燥，坯體經(jīng)過干燥后，再通過輸送線將磚坯送進(jìn)輥道窯在1220的溫度下進(jìn)行燒成；
在本實(shí)施例中，配方中鋼渣的加入比例為40%，粘土的加入比例為30%，鋁礬土的加入比例為20%，鉀長石的加入比例為5%，二氧化錫的加入比例為5%，經(jīng)過球磨、過篩、噴粉和壓制后，再進(jìn)行干燥，最后進(jìn)入輥道窯，在 1220度的溫度下燒成。本實(shí)施例中的陶瓷磚經(jīng)過1220度燒成后，燒成后瓷磚的吸水率為15.6%，斷裂模數(shù)達(dá)到28MPa；磚面的點(diǎn)對點(diǎn)電阻為6×107?，達(dá)到國家防靜電國家標(biāo)準(zhǔn)（105~109?）的要求。
實(shí)施例四：
其中，第一步、第二步的操作與實(shí)施例二的中第一步和第二步的操作一致；
第三步：成型后磚坯進(jìn)入干燥窯進(jìn)行干燥，然后用磨坯機(jī)對磚坯進(jìn)行磨平處理，然后在磚面施可防靜電的面釉，用噴墨打印機(jī)進(jìn)行圖案裝飾，最后再在磚坯表面施具有防靜電效果的拋釉，最后通過輸送線將磚坯送進(jìn)輥道窯在1220的溫度下進(jìn)行燒成；
在本實(shí)施例中，坯體配方中鋼渣的加入比例為40%，粘土的加入比例為25%，鋁礬土的加入比例為30%，外加比例為5%二氧化錫，經(jīng)過球磨、過篩、噴粉和壓制成型，經(jīng)過干燥后在釉線施具有防靜電效果的面釉和拋釉，用噴墨打印進(jìn)行圖案裝飾，其中所用的防靜電面釉的點(diǎn)對點(diǎn)電阻率3×107?，其中所用的防靜電拋釉的點(diǎn)對點(diǎn)電阻率5×108?，壓機(jī)進(jìn)行干壓成型后，經(jīng)過干燥窯進(jìn)行干燥后，通過輸送線送入輥道窯進(jìn)行燒成，其中燒成溫度為1220度，燒成后瓷磚的吸水率為14.3%，斷裂模數(shù)達(dá)到35MPa；磚面的點(diǎn)對點(diǎn)電阻為3×107?，達(dá)到國家防靜電國家標(biāo)準(zhǔn)（105~109?）的要求。
綜上所述，本發(fā)明的主要幾個(gè)改進(jìn)在于：
1）、利用鋼渣中殘余氧化鐵含量高的特點(diǎn)，利用氧化鐵作為坯體導(dǎo)電成分，通過添加少量的二氧化錫降低陶瓷磚的電阻率，使采用鋼渣為主要原料的陶瓷磚具備防靜電的功能；
2）、利用鋼渣中氧化鎂含量高的特性，在配方中添加二氧化錫，在燒成過程中利用鋼渣中的氧化鎂對二氧化錫進(jìn)行摻雜，增強(qiáng)二氧化錫的導(dǎo)電能力，實(shí)現(xiàn)添加少量二氧化錫可以大幅度降低鋼渣陶瓷磚的電阻率的效果；
3）、通過添加鋁礬土和粘土，一方面提高了坯體配方中的氧化鋁的含量，拓寬坯體配方的燒成范圍，另一方面配方的可塑性，降低坯體成型難度。
應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的應(yīng)用不限于上述的舉例，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。