用酸性锂渣制造的陶瓷釉面砖及其制造方法

摘要

一种用酸性锂渣制造的陶瓷釉面砖及其制造方法,它是利用酸性锂渣为主要原料,配以硅灰石、叶蜡石、高岭土,经粉磨、制浆、压滤、泥饼、干燥、粉碎、压坯、干燥、素烧、釉烧、成品检验等步骤,其素烧温度为1020—1060度,釉烧温度为1000—1010度。本发明利用酸法生产锂盐的废弃物酸性锂渣取代部分优质矿物原料制造釉面砖,可以变废为宝、较少污染、消除公害,而且素烧、釉烧温度比较低,能耗少、生产成本低。

说明书

本发明涉及建筑材料及其制造方法，特别是一种用酸性锂渣制造的陶瓷釉面砖及其制造方法。

传统的釉面砖制造技术中，大体有两种类型，一种是普通工艺的釉面砖生产，主要原料为石英、长石、优质高岭土等；另一种是低温快烧工艺的釉面砖生产，所用原料为优质高岭土、硅灰石、叶腊石、滑石等。不论哪种传统工艺制造釉面砖都要消耗大量的优质矿物原料。传统的釉面砖制造技术烧成温度普遍偏高。普通工艺的釉面砖生产中，素烧温度一般在1200-1280度之间，釉烧温度一般在1150-1200度之间；低温快烧工艺中，素烧温度一般为1050-1100度，釉烧温度一般为1020-1050度。

本发明的目的在于提供一种用酸性锂渣制造的陶瓷釉面砖及其制造方法，利用酸法生产锂盐的废弃物-酸性锂渣取代一部分传统的优质矿物原料来制造陶瓷釉面砖，可以变废为宝、减少污染、消除公害，而且素烧温度和釉烧温度比较低，能耗少，生产成本低。

本发明是这样实现的：一种用酸性锂渣制造的陶瓷釉面砖及其生产方法，用酸性锂渣制造的陶瓷釉面砖其组分及含量为：

酸性锂渣  40-45％

  硅灰石  15-23％

  叶腊石  10-17％

  高岭土  20-30％(所有百分数均为重量百分数)酸性锂渣、硅灰石、叶腊石、高岭土的化学组成如下表：表1

名称    化学成分(％)SiO₂ Al₂O₃Fe₂O₃ TiO₂    CaO MgO K₂O Na₂O Li₂O π硅灰石44.13 0.28 0.08    45.23 1.74 0.30 0.40 8.11酸性锂渣55.73 17.67 1.46   (SO3)    7.74    8.63 0.34 0.30 0.45 0.46 7.96叶蜡石80.38 14.66 0.07    0.96    0.44. 0.94 0.27 0.42 2.78高岭土50.96 32.78 2.08    0.24    0.51 0.63 0.70 0.12 12.05用酸性锂渣制造陶瓷釉面砖的生产方法为：

①粉料制备：将硅灰石粉、叶腊石粉、高岭土及酸性锂渣按含量配料进行粉磨制浆，经压滤机压滤成泥饼，泥饼干燥后，在轮碾搅拌机中打成粉末状；

②在摩擦压力机上压制成青坯，进行干燥；

③将干燥后的青坯进窑素烧，素烧烧成温度为1020℃-1060℃；

④将烧好的素坯逐块施釉干燥后，进窑釉烧，釉烧烧成温度为1000℃-1010℃；

⑤釉烧后的成品检验包装。

用酸性锂渣制造的陶瓷釉面砖配方的选择主要根据以下原则，一是根据釉面砖的物理化学性能和使用要求；二是根据各种原料本身的特性并保证坯体成分的稳定；三是要满足低温快烧工艺的要求；四是要充分利用酸性锂渣这种工业废料，在满足工艺要求和保证产品质量的前提下尽量提高酸性锂渣的配入量。

锂渣成分与釉面砖比较接近，但由于其塑性差，铁含量高、熔点低，要制得性能优良的釉面砖产品，必须与多种原料相搭配，设计出经济合理的生产配方以满足产品和工艺的要求。为此，实验选择了塑性原料，瘠性原料，和熔剂性原料作为釉面砖坯体的配合料。浅水河高岭土粘性好，颗粒细且分散性强被选为塑性原料；硅灰石本身不含气体成分和结晶水，干燥和烧成收缩都很小，膨胀系数低而且和温度变化呈直线关系，适合于快速烧成，实验选为瘠性原料和熔剂性原料；锂渣本身耐火度低且无塑性也是一种瘠性和熔剂性原料，但是由于锂渣由多种矿物组成。为稳定配料成分，调整工艺性能，配方中还引入叶腊石等原料形成多组分配料。

酸性锂渣用作釉面砖坯体原料的依据：

①酸性锂渣的化学成分与釉面砖坯料接近，按照陶瓷坯料实验公式的表示方法其坯式为：

I(R₂O+RO)；1.75AL₂O₃；8.42SiO₂满足石灰石精陶成分范围。

②经X衍射分析，酸性锂渣的主要矿物组成是适合陶瓷生产的硅酸盐矿物，其中叶腊石又占较大比重。叶腊石和蒙脱石相似，但它不易吸收水分和吸附阳离子。叶腊石原料含结晶水较少，而且在加热至500-800度之间时脱水缓慢，总收缩不大，所以易用于配置快速烧成陶瓷坯料。

③酸性锂渣中含有0.3-0.5％的氧化锂，锂位于碱金属之首，原子半径为1.56A，离子半径为0.78A，原子量为6.940，比重为0.543，是最轻的金属。众多的研究结果表明，稍加锂化物于陶瓷坯料中就能大幅度提高产品的抗震性能和机械强度，降低烧结温度，这对陶瓷釉面砖的生产是十分有利的。

通过下面给出的本发明具体实施例可以进一步清楚地了解本发明，但它们不是对本发明的限定。

实施例1.用酸性锂渣制造的陶瓷釉面砖的成分范围为：

酸性锂渣  40-45％

  硅灰石  15-23％

  叶腊石  10-17％

  高岭土  20-30％(所有百分数为重量百分数)

实施例2.用酸性锂渣制造的陶瓷釉面砖的优选成分范围为：

酸性锂渣  45％

  硅灰石  15-19％

  叶腊石  10-16％

  高岭土  20-30％(所有百分数为重量百分数)

实施例3.用酸性锂渣制造的陶瓷釉面砖的最佳成分范围为：

酸性锂渣  40％

  硅灰石  17-23％

  叶腊石  13-17％

  高岭土  20-30％(所有百分数为重量百分数)

实施例4.用酸性锂渣制造的陶瓷釉面砖的生产方法为：

1、粉料制备：

①将硅灰石粉、叶腊石粉、等硬质块状原料经选料后在破碎机中破碎成3mm以下的粉料，再与酸性锂渣、高岭土等原料按配方准确称量后共同送入球磨机进行粉磨。

料∶球∶水=1∶2∶1，球磨时间20-24小时。

泥浆细度：250目筛余量在1％以下。

②泥浆经压滤机压滤成泥饼。

③泥饼在室温为25-30度的环境下干燥至含水率为7-8％时，在轮碾搅拌机中打粉。粉料过14目筛，陈腐24小时以上备用。

2、成型与干燥：粉料在摩擦压力机上压制成青坯，并按30块一撂码放在平板上。青坯成型水分为6.5-7.5％，平均断裂荷载为15.7-22.ON。成型的砖坯在干燥室进行干燥，干燥室温度为25-30度，并保持一定湿度。干燥后的坯体水分要求小于1％。

3、素烧：将干燥后的青坯逐片送入电热辊道窑在1020-1060度的不同烧成温度下进窑素烧，烧成周期一般控制在60分钟。

4、施釉、釉烧：将烧好的素坯逐块施釉干燥后，在电热辊道窑中进窑釉烧，釉烧的温度是1000-1010度，釉烧周期为50min。

5、釉烧后的成品检验合格，包装入库。

不同烧成温度对各种配方素坯性能的影响情况，见表2

序号烧成温度(℃)    (度)收缩率    (％)扭曲变形    (mm)吸水率(％)弯曲强度    Mpa锂渣掺量45％    1020    1.06    0.11 21.63    20.06    1040    1.09    0.14 20.04    20.47    1060    1.17    0.16 19.80    21.97锂渣掺量40％    1020    0.32    0.09 21.63    18.82    1040    0.38    0.10 21.31    19.03    1060    0.62    0.13 20.96    19.32

表2对各种不同配方和不同烧成温度的素坯进行比较可以看出：以锂渣掺量40％，在1020-1040度的温度下进行烧成，所得的素坯最为理想。

表3、表4为实施例2、实施例3的成品检验结果，釉烧后各种坯体的产品，坯釉结合情况均比较好，其尺寸偏差、扭曲变形和原素坯基本相同，但釉烧产品和素坯相比吸水率降低，弯曲强度提高。各种配方产品的白度、吸水率、抗龟裂、弯曲强度、耐化学腐蚀、耐骤冷骤热等物理力学性能符合GB/T4100-92标准要求，其中实施例2、实施例3两种配方产品的综合效果好。

实施例2配方产品性能    表3

序号检验项目计量单位    技术要求检测结果达标情况    1    长度偏差    mm    4±0.5-0.8未达到    2    厚度偏差    mm    +0.4    -0.3-0.2达到    3    外观质量    /    详见GB/T4100中指标合格达到    4    色差    /    详见GB/T4100中指标合格达到    5    平整度    /    详见GB/T4100中指标合格达到    6    边直度和直角度    /    详见GB/T4100中指标合格达到    7    白度    度    不小于7379达到    8    吸水率    ％    不大于2120达到    9    耐急冷急热性    /    经耐急冷急热性试验    釉面无裂纹合格达到    10    弯曲强度    MPa    不小于1618达到    11    釉面抗化    学腐蚀性    /    /    详见GB/T13478中指标A级达到    12    抗龟裂性    /经抗龟裂性试验,釉面无裂纹合格达到

实施例3配方产品性能    表4

序号    检验项目计量单位    技术要求检测结果达标情况    1    长度偏差    mm    ±0.5-0.4达到    厚度偏差    mm    +0.4    -0.3-0.2达到    3    外观质量    /    详见GB/T4100中指标合格达到    4    色差    /    详见GB/T4100中指标合格达到    5    平整度    /    详见GB/T4100中指标合格达到    6    边直度和直角度    /    详见GB/T4100中指标合格达到    7    白度    度    不小于7381达到    8    吸水率    ％    不大于2119达到    9    耐急冷急热性    /    经耐急冷急热性试验    釉面无裂纹合格达到    10    弯曲强度    MPa    不小于1620达到    11    釉面抗化    学腐蚀性    /    /    详见GB/T13478中指标A级达到    12    抗龟裂性    /经抗龟裂性试验，釉面无裂纹合格达到

通过对各种配方坯体工艺性能及产品性能的研究分析可以看出：锂渣掺入量的大小直接影响制品的性能。锂渣掺入量增加，产品的收缩率、变形和尺寸偏差都增大，但其吸水率、弯曲强度、耐急冷急热、白度、抗龟裂等主要物理力学性能均能达到GB/T4100-92标准要求。从研究结果还可以看出：锂渣掺入量大于50％时，制品成型性能差，烧成收缩率大，且变形及其他缺陷增多。实施例3锂渣掺入量40％，其效果最佳。经中间实验说明可以进行批量生产。本发明按实施例3的配方进行中试产品生产，批量为3000块釉面砖，中试产品主要工序质量指标为(1)成型合格率93.1％；(2)干燥合格率94.2％；(3)素烧合格率91.2％；(4)釉烧合格率92.3％。

产品性能测试按GB/T4100-92标准进行了多次测试，各项技术指标均达到了标准要求，实施例3的实验结果见表5、表6。

自治区建材质量监督站检测结果表    表5

序号测试项目计量单位    标准技术指标    测试结果    1    长度偏差    mm    ±0.5    符合指标要求    2    厚度偏差    mm    ±0.8    符合指标要求    3    外观质量    /    详见GB/T4100中指标    符合优等品指标要求    4    色差    /    详见GB/T4100中指标    符合优等品指标要求    5    平整度    /    详见GB/T4100中指标    符合优等品指标要求    6    边直度和    直角度    /    详见GB/T4100中指标    符合优等品指标要求    7    白度    /    ≥78度    77.74度    8    吸水率    ％    ≤21    19.22    9    耐急冷急    热性经急冷急热一次循环后不出现    炸裂或裂纹经急冷急热三次循环后未    出现炸裂或裂纹    10    弯曲强度    MPa    ≥18    17.43    结论：根据以上测试结果，该样品的十项测试指标均达到国家标准：    《釉面内墙砖》(GB/T4100)中优等品技术要求。

中试产品性能    表6

序号检验项目计量单位    技术要求检测结果达标情况    1长度偏差    mm    ±0.5-0.4达到    2厚度偏差    mm    +0.4    -0.3-0.1达到    3外观质量    /    详见GB/T4100中指标合格达到    4色差    /    详见GB/T4100中指标合格达到    5平整度    /    详见GB/T4100中指标合格达到    6边直度和直角度    /    详见GB/T4100中指标合格达到    7白度    度    不小于7378达到    8吸水率    ％    不大于2119达到    9耐急冷急热性    /    经耐急冷急热性试验    釉面无裂纹合格达到    10弯曲强度    MPa    不小于1819达到    11釉面抗化学腐蚀性    /    /    详见GB/T13478中指标A级达到    12抗龟裂性    / 经抗龟裂性试验，釉面无裂纹合格达到