一种用废料煤矸石制备的低膨胀高红外功能瓷质建筑卫生陶瓷及其制备方法

摘要

本发明涉及一种用废料煤矸石制备的低膨胀高红外功能瓷质建筑卫生陶瓷,其原料配方组成为：坯体：萍乡煤矸石32～45％、广丰黑滑石26～42％、铝矾土25～32％；釉料：萍乡煤矸石32～36％、广丰黑滑石12～20％、锂辉石35～40％、硅酸锆0～3％、石英3～6％、镁质粘土3～6％，经配料、球磨、陈腐、注浆成型、施釉、干燥、烧成获得制品。本发明采用工业废料煤矸石为主要原料，其不仅节约了紧缺的陶瓷原料，而且具有辅助治疗的效果，尤为突出的是因其具有很低的热膨胀系数，使其制品的抗热震性好，使用寿命长，因此在各类卫生陶瓷产品中有广泛的应用前景。

说明书

技术领域

本发明属无机非金属材料（陶瓷）领域， 具体涉及一种用江西萍乡废料煤矸石制备的低膨胀高红外功能瓷质建筑卫生陶瓷及其制备方法。

背景技术

近二十多年来，我国建筑卫生陶瓷行业高速发展，从上世纪90年代初开始，我国建筑卫生的产量就一直处于世界第一位。但作为家家户户都必须使用的卫生洁具产品，过去的产品多为陶质，制品烧成后显微结构中主要是石英、莫来石晶相，往往因为产品本身的坯体吸水率高、热膨胀系数大（＞6×10^-6/℃）、抗热震性差等缺陷，在温差较大的环境中使用多年后出现坯体开裂、釉面剥落等现象，导致产品的使用寿命短。

而且建筑卫生陶瓷行业是一个能耗巨大的资源需求型行业，大规模的生产必然导致能源的大量消耗和资源的极度浪费，随着中国经济的进一步发展以及城乡一体化的呈现，建筑卫生陶瓷行业必须加快产品升级和结构优化调整，使产品在原有常规功能的基础上，更多地增添一些环保健康功能（如提高红外辐射率促进人体身心健康等），并大力发展对劣质废质原材料的开采利用，大力推广节能减排，以适应我国经济对低污染、低能耗的严格要求。

我国是一个高速发展中大国，但过去几十年的发展也付出了不少环境代价，例如煤炭能源的开采就使得全国各大产煤区堆满了煤矸石废料，形成了大量的矸石山。以江西省萍乡市为例，大型煤矸石山堆累计达到22621.51万吨，占地面积达6.58 平方千米，并每年还要新增238.15万吨。如此众多且巨大的煤矸石山堆，不仅给城市的空气、景观、环境带来不利影响，还占用了不少优质土地资源，造成水质污染和土壤破坏，目前尚未发现坯、釉中都较大量采用煤矸石废料来制备低膨胀高红外功能瓷质卫生陶瓷的报道，因此采用煤矸石制备高红外功能陶瓷材料具有很大的创新性和应用前景。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用江西萍乡废料煤矸石制备的低膨胀高红外功能瓷质建筑卫生陶瓷及其制备方法。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：一种用废料煤矸石制备的低膨胀高红外功能瓷质建筑卫生陶瓷, 其坯体和釉料配方的重量百分比组成为：

坯体：萍乡煤矸石32～45％、广丰黑滑石26～42％、铝矾土25～32％；

釉料：萍乡煤矸石32～36％、广丰黑滑石12～20％、锂辉石35～40％、硅酸锆0～3％、石英3～6％、镁质粘土3～6％。

所述卫生陶瓷的热膨胀系数为α_500℃=2.7～3.4×10^-6/℃、红外辐射率为0.92～0.96、抗折强度70~110MPa、吸水率小于0.5%。

上述低膨胀高红外功能瓷质建筑卫生陶瓷的制备方法为：以萍乡煤矸石、广丰黑滑石、铝矾土、锂辉石、硅酸锆、石英和镁质粘土为原料，经配料、球磨、陈腐、注浆成型、施釉、干燥、烧成获得制品，其中烧结温度为：1250～1270℃，保温30~120min。

通过XRD、红外发射率测量仪(IR) 及其它测试手段研究分析表明：本发明制备的瓷质卫生陶瓷显微结构中主晶相为堇青石，堇青石主晶相的存在是导致制品热膨胀系数低和红外发射率高的主要因素。

本发明采用固体废弃物萍乡煤矸石和其它常见的工业原料，原料来源广，且价格低廉，制备的卫生陶瓷热膨胀系数低2.7～3.4×10^-6/℃（低的膨胀系数，其抗热震性好，产品使用寿命长），红外辐射率较高（0.92～0.96），抗折强度70~110MPa，吸水率小于0.5%。该生产工艺不仅节约了紧缺的陶瓷原料，而且具有辅助治疗的效果，可广泛应用于各类卫生陶瓷产品中。

本发明坯、釉中都较大量采用固体废弃物萍乡煤矸石，其来源广泛、成本低廉，制得的瓷质卫生陶瓷膨胀系数低，能够延长产品的使用寿命、提升产品的使用环境。并且产品具有较高的红外辐射率，赋予传统陶瓷功能化，提高了产品附加值和市场竞争力，其抗菌、除臭、消炎、促进血液循环和新陈代谢作用，有利于改善人们的生活环境、提升人们的生活品质，同时对资源保护和废料的资源化利用都有重大意义。

附图说明

   图1为实施例1制备样品的XRD测试结果。

具体实施方式

实施例1：

第一步：按下表坯体重量百分比组成，经配料、球磨、过筛、陈腐、注浆成型、干燥备用。

第二步：按下表釉料重量百分比组成，经配料、球磨、过筛备用。

第三步：将第二步制得的釉料施于第一步制得的坯体上，经干燥、烧成获得制品，烧结温度为：1250℃，保温时间120 min。

实施例2：

第一步：按下表坯体重量百分比组成，经配料、球磨、过筛、陈腐、注浆成型、干燥备用。

第二步：按下表釉料重量百分比组成，经配料、球磨、过筛备用。

第三步：将第二步制得的釉施于第一步制得的坯体上，经干燥、烧成获得制品，烧结温度为： 1270℃，保温时间60 min。

实施例3：

第一步：按下表坯体重量百分比组成，经配料、球磨、过筛、陈腐、注浆成型、干燥备用。

第二步：按下表釉料重量百分比组成，经配料、球磨、过筛备用。

第三步：将第二步制得的釉施于第一步制得的坯体上，经干燥、烧成获得制品，烧结温度为：1270℃，保温时间30 min。

采用长沙仪器厂生产的RPZ-01型热膨胀系数测试仪、中国科学院上海技术物理研究所制备的IR-2 型的双波段红外发射率测量仪以及西安力创计量仪器公司生产的WOW-10微机控制电子万能试验机，测量得到的卫生陶瓷膨胀系数、红外发射率和抗折强度数据值见下表：