一种高石粉掺量烧结砖制备方法

摘要

本发明属于建筑材料领域，涉及一种高石粉掺量烧结砖的制备方法。它由下列重量百分比的材料组成：石粉：80～95％；烧结助剂：2～5％；添加剂：0～18％。溶剂为含有2％～5％粘合剂的水溶液。制备方法包括原材料称量、混料、成型、干燥、烧结、冷却等步骤。通过添加有机粘合剂和烧结助剂，增加了石粉的塑性，改善了砖坯的成型性能和烧结性能。本发明具有工艺简单、成本低、石粉用量大、节能环保以及烧结砖强度高等特点。本发明既保护了环境、使废石粉的再利用步入可持续发展的良性循环中，又节约了土地资源，是替代粘土砖的一种有益尝试。

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，特别涉及一种以废石粉为主要原料生产烧结砖的工艺技术。

背景技术

石粉是石材加工企业生产过程中最主要的废弃物，仅福建晋江地区每年就会产生近百万立方米，这些废石粉既占用空间又污染环境，给当地居民的生产和生活带来严重影响。目前，废石粉的再利用问题，已成为制约石材企业和当地经济获得可持续发展的一个重要瓶颈。与此同时，传统的建筑用砖由于以粘土为主要原料，导致大量农田被毁，山林植被受到破坏，目前，国家已明令禁止生产和使用粘土质烧结砖，寻找一种合适的粘土替代材料生产烧结砖已刻不容缓。

由于石粉的主要成分为石英、长石和云母等矿物，将石粉烧结成为建筑制品，如烧结砖等，既可解决石粉的环境污染问题，又能节约大量的土地资源，无疑将是废石粉再利用的一种有益尝试。由于烧结砖的社会需求量巨大，而石粉在烧结砖中的含量与废石粉的消耗量直接相关，砖中石粉用量越大，废石粉的消耗量就会显著增加。由于石粉是一种瘠性料，而且组成极为复杂，成型塑性低、烧结活性较差，高石粉含量(高于80％)通常难以成型，也难于烧结成为高强度建筑制品(如以石粉为主要原料的烧结砖，烧结瓦等)，导致石粉的再利用受到明显限制。正在申请的中国发明专利(申请号：200610044657.3)公开了一种以石粉为原料，同时添加20～75％粘合剂生产烧结砖的方法，但由于其石粉掺杂量仍较低，石粉的消耗量有限。另一份正在申请的中国发明专利(申请号：200610125857.1)公开了一种利用石粉和废物废渣制备隔热保温砖的方法，但该专利对石粉以及废渣废物的要求过于苛刻，所提供的配料中石粉和废物废渣比为1∶1，废物废渣掺杂量大，石粉用量也会受到限制，并且产品从入窑到出窑周期长达63小时，效率很低。

据检索，目前国内外还没有以石粉为主要原料，通过添加有机粘合剂和烧结助剂制备高石粉掺量烧结砖的报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有石粉烧结砖石粉用量低、对原材料的要求过于苛刻等弊端，提供一种利用现有制砖工艺，通过添加粘合剂和烧结助剂，制备高石粉掺量烧结砖的方法，而且对不同类型的废石粉都适用的制备工艺。

本发明在仍然采用通常的制砖工艺条件下，通过引入少量的有机粘合剂，增加坯体的成型塑性和湿砖坯强度，同时降低由于石粉原材料各项性能的变化对其成型性能的影响，改善砖坯成型过程中的可操作性。为改善石粉的烧结性能，通过分析石粉的组成特点，添加有利于促进石粉烧结的助剂以及添加剂，石粉的烧结性能以及力学性能将会获得明显改善

一种高石粉掺量烧结砖，包括石粉，烧结助剂和添加剂，以及含有粘合剂的水溶液，其中，混合粉料组分和重量百分比如下：

石粉              80～95％

烧结助剂          2～5％

添加剂            0～18％

石粉为石材加工企业生产过程中产生的废料，石粉中粒径≤0.05mm占20％，粒径在0.05mm～0.5mm的占50％。粒径在0.5mm～1.5mm的占30％。

烧结助剂为一种人工合成的硅酸盐或氧化物(如氧化钙、氧化镁、氧化铝、氧化锶、氧化硼)和氟化物(如氟化钙、氟化镁、氟化钾)等化合物中的一种或两种的组合，其粒径≤0.1mm。

添加剂为高岭土、蒙脱土、膨润土、海土或红土中的一种或组合，粒径≤1mm。

本发明使用的溶剂为含有粘合剂的水溶液，溶剂质量占粉体质量的3～5％，粘合剂为聚乙酸乙烯酯(PVAC)、羧甲基纤维素、聚乙烯醇(PVA)或糊精中的一种或组合，粘合剂在水中的含量为2～5％。

一种如上所述的高石粉掺量烧结砖制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：

(a)原材料称量：按照一定粒径要求将石粉、烧结助剂、添加剂以及含有粘合剂的水溶液按重量百分比进行称量；

(b)混料：将上述石粉、烧结助剂或添加剂，以及含有粘合剂的水溶液放入对辊混料机中混合均匀；

(c)成型：将上述混合好的湿坯料送入到模压制砖机中，压成砖坯；

(d)干燥：将上述湿砖坯自然干燥或人工干燥，干燥后湿砖坯的含水率≤5％；

(e)烧结：将干燥好的砖坯送入窑炉烧结，烧结温度控制在900～1200℃之间，升温速率0.5～5℃/分钟，保温时间1～4小时；

(f)冷却：烧结好的砖坯随炉冷却后取出。

本发明的有益效果是石粉掺杂量大，所制得的湿砖坯强度可调，烧结砖压缩强度高于30MPa，并且工艺简单、成本低廉、节能环保。本发明工艺条件易于实现，通过调整烧结助剂配方，即可适应不同产地石粉烧结所需，所生产的烧结砖适用于作为墙体砖、路面砖和广场地面砖等多种用途。

具体实施方式：

本发明提供一种采用高石粉掺量制备烧结砖的方法，该方法的具体工艺步骤包括：

(a)原材料称量：按照一定粒径要求将石粉、烧结助剂、添加剂和孔隙形成介质以及含有粘合剂的水溶液按重量百分比进行称量；

(b)混料：将上述石粉、烧结助剂、添加剂和孔隙形成介质，以及含有粘合剂的水溶液放入对辊混料机中混合均匀；

(c)成型：将上述混合好的坯料送入到模压制砖机中，压成砖坯；

(d)干燥：将上述湿砖坯自然干燥或人工干燥，干燥后湿砖坯的含水率≤5％；

(e)烧结：将干燥好的砖坯送入窑炉烧结，烧结温度控制在900～1200℃，升温速率0.5～5℃/分钟，保温时间1～4小时；

(f)冷却：烧结好的砖坯随炉冷却后取出。

下面结合实施例对本发明予以进一步说明。

实施例一：本发明所述烧结砖由石粉和烧结助剂组成，各组分重量百分比如下：

石粉：95％

烧结助剂：5％

石粉为石材加工企业生产过程中产生的废料，石粉中粒径≤0.05mm占20％，粒径在0.05mm～0.5mm的占50％。粒径在0.5mm～1.5mm的占30％。

烧结助剂为一种人工合成的硅酸铋，粒径≤0.05mm。

按上述配比配制的混合粉末中加入3％的聚乙酸乙烯酯水溶液，聚乙酸乙烯酯水溶液的质量占混合粉末总质量的5％。

一种如上所述的烧结砖制作方法，其实施步骤如下：

(a)原材料称量：按照一定粒径要求将石粉和烧结助剂以及含有粘合剂的水溶液按重量百分比进行称量；

(b)混料：将上述石粉、烧结助剂或添加剂，以及含有粘合剂的水溶液放入对辊混料机混合10小时；

(c)成型：将上述混合好的坯料送入到模压制砖机中，压力30MPa，保压1分钟，压成砖坯；

(d)干燥：将上述湿砖坯自然干燥，干燥后湿砖坯的含水率≤5％；

(e)烧结：将干燥好的砖坯送入窑炉烧结，烧结温度控为1200℃，升温速度为0.5℃/分，保温时间2小时；

(f)冷却：烧结好的砖坯随炉冷却后取出。

实施例二：本发明所述烧结砖由石粉、烧结助剂和添加剂组成，各组分重量百分比如下：

石粉：90％

烧结助剂：4％

添加剂：6％

石粉为石材加工企业生产过程中产生的废料，石粉中粒径≤0.05mm占20％，粒径在0.05mm～0.5mm的占50％。粒径在0.5mm～1.5mm的占30％。

烧结助剂为氧化镁和氟化钾的混合物，二者的重量比例为40％∶60％，并且粒径均小于0.02mm。添加剂为膨润土和海土，二者的重量比为1∶1，粒径均小于0.5mm。

按上述配比配制的混合粉末中加入4％的聚乙烯醇水溶液，聚乙烯醇水溶液的质量占混合粉末质量的4％。

一种如上所述的烧结砖制作方法，其实施步骤如下：

(a)原材料称量：按照一定粒径要求将石粉和烧结助剂以及含有粘合剂的水溶液按重量百分比进行称量；

(b)混料：将上述石粉、烧结助剂或添加剂，以及含有粘合剂的水溶液放入对辊混料机混合10小时；

(c)成型：将上述混合好的坯料送入到模压制砖机中，压力30MPa，保压1分钟，压成砖坯；

(d)干燥：将上述湿砖坯自然干燥，干燥后湿砖坯的含水率≤5％；

(e)烧结：将干燥好的砖坯送入窑炉烧结，烧结温度控为1150℃，升温速度为2.0℃/分，保温时间3小时；

(f)冷却：烧结好的砖坯随炉冷却后取出。

实施例三：本发明所述烧结砖由石粉、烧结助剂和添加剂组成，各组分重量百分比如下：

石粉：85％

烧结助剂：3％

添加剂：12％

石粉为石材加工企业生产过程中产生的废料，石粉中粒径≤0.05mm占20％，粒径在0.05mm～0.5mm的占50％。粒径在0.5mm～1.5mm的占30％。

烧结助剂为氧化镁和氧化钙的混合物，二者的重量比例为40％∶60％，并且粒径均小于0.02mm。添加剂为膨润土和海土，二者的重量比为1∶1，粒径均小于0.5mm。

按上述配比配制的混合粉末中加入4％的聚乙烯醇水溶液，聚乙烯醇水溶液的质量占混合粉末质量的3％。

一种如上所述的烧结砖制作方法，其实施步骤如下：

(a)原材料称量：按照一定粒径要求将石粉和烧结助剂以及含有粘合剂的水溶液按重量百分比进行称量；

(b)混料：将上述石粉、烧结助剂或添加剂，以及含有粘合剂的水溶液放入对辊混料机混合12小时；

(c)成型：将上述混合好的坯料送入到模压制砖机中，压力30MPa，保压1分钟，压成砖坯；

(d)干燥：将上述湿砖坯自然干燥，干燥后湿砖坯的含水率≤5％；

(e)烧结：将干燥好的砖坯送入窑炉烧结，烧结温度控为1100℃，升温速度为3.5℃/分，保温时间2小时；

(f)冷却：烧结好的砖坯随炉冷却后取出。

实施例四：本发明所述烧结砖由石粉、烧结助剂和添加剂组成，各组分重量百分比如下：

石粉：80％

烧结助剂：2％

添加剂：18％

石粉为石材加工企业生产过程中产生的废料，石粉中粒径≤0.05mm占20％，粒径在0.05mm～0.5mm的占50％。粒径在0.5mm～1.5mm的占30％。

烧结助剂为氧化镁和氟化钾的混合物，二者的重量比例为40％∶60％，并且粒径均小于0.02mm。添加剂为膨润土和海土，二者的重量比为1∶1，粒径均小于0.5mm。

按上述配比配制的混合粉末中加入3％的聚乙烯醇水溶液，聚乙烯醇水溶液的质量占混合粉末质量的2％。

一种如上所述的烧结砖制作方法，其实施步骤如下：

(a)原材料称量：按照一定粒径要求将石粉和烧结助剂以及含有粘合剂的水溶液按重量百分比进行称量；

(b)混料：将上述石粉、烧结助剂或添加剂，以及含有粘合剂的水溶液放入对辊混料机混合12小时；

(c)成型：将上述混合好的坯料送入到模压制砖机中，压力30MPa，保压1分钟，压成砖坯；

(d)干燥：将上述湿砖坯自然干燥，干燥后湿砖坯的含水率≤5％；

(e)烧结：将干燥好的砖坯送入窑炉烧结，烧结温度控为1000℃，升温速度为5℃/分，保温时间4小时；

(f)冷却：烧结好的砖坯随炉冷却后取出。