專利名稱：一種采用低溫燒結生產仿古磚的方法
技術領域：
本發明涉及一種仿古拋光磚的生產方法，具體是涉及采用復合增塑和低溫燒結生產仿古拋光磚的工藝技術，該方法適合于輥道窯一次快速燒成的仿古磚工藝技術。
背景技術：
目前，國內外大量生產和廣泛使用的建筑陶瓷制品，其生產過程中燒成溫度都在1150℃以上，低吸水率產品(如拋光磚)的燒成溫度更是高達1200℃左右，本公司以前的仿古磚燒成溫度為1180℃，建筑陶瓷行業已成為國民經濟中的耗能大戶之一.由于近20年來，油、電、燃氣及煤炭的價格持續上漲，也抑制著建筑陶瓷業的迅速發展。國內許多建筑陶瓷業由于能耗成本居高不下，導致產品價格上揚，降低了市場競爭力；還有一些企業由于無法消化能源價格高漲的成本問題而不得不逐漸縮小建筑陶瓷的生產。因此，節能降耗，控制成本、尋求利潤空間成了建筑陶瓷行業主要攻堅方向和首要任務。
從理論上分析，建筑陶瓷生產的節能途徑很多，如提高球磨機的研磨效率，縮短球磨時間以降低電耗，加強窯爐的密封性能減少熱散失，窯爐內壁刷特別材料增強熱輻射，充分利用窯爐的余熱等均能節省寶貴的能源，但最根本、最簡捷、節能最多的方法還是降低產品的燒成溫度。我們知道采用有效的熔劑或提高原料的細度等辦法，可在一定程度上將坯體的燒成溫度降低，但同時又會導致配方成本急劇上揚，加工電耗急劇上升，而且這種方法降溫幅度不大。因為以現有的燒結理論使坯體致密化必須使坯體中各組分發生分解、化合與熔融等復雜的物理化學反應來生成一定數量的液相、填充坯體中的空隙，而發生上述反應的溫度都超過了1050℃，故坯體的燒成溫度不可能低于1100℃。盡管近年來各國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，以便在燒成過程中產生足夠的液相，讓液相吸附顆粒，排出氣孔，使制品密度達到最大，體積到達最小，制品得以完全燒結，但這樣制得的陶瓷瓷磚每公斤產品的能耗仍需6-10兆焦耳，如果想再大幅度的降低燒成溫度，降低能耗，降低生產成本，以現有的燒結理論已顯力不從心。
發明內容
本發明的目的在于提供一種可大大降低燒成能耗，降低生產成本的采用復合增塑及低溫燒結工藝生產仿古磚的方法。
本發明是通過如下技術方案來實現上述目的本發明低溫燒結生產仿古磚方法，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，輔以其它低價陶瓷原料，制出適合于輥道窯一次快速燒成(燒成時間55分鐘，燒成溫度≤900℃)的仿古磚，配方范圍為廢玻璃42～60％、熟礬土18～25％、白泥15～20％、膨潤土3～8％、三聚磷酸鈉5～8％、色料3～4％。
所述原料配方具體化學組成為，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，以增加坯料的可塑性；增塑劑配方為，藻類物質JA 0.05～0.2％、多糖HS 0.1～0.3％、腐植酸鈉0.1～0.3％。
本發明的制備工藝流程為坯料配料→球磨→過篩、除鐵→噴霧干燥→臃腐→壓制成型→干燥→噴水→釉料配料→球磨→過篩、除鐵→陳腐→噴透明釉→洗邊→燒成→磨邊→分選→包裝。
所述方法步驟中透明釉，其配方組成為低溫耐磨透明熔塊92～95％、精高嶺土5～8％、三聚磷酸鈉0.3％、甲基0.1％。
采用上述配方組份及方法的生產仿古磚的技術優點在于，1.它將大大降低燒成能耗，降低生產成本。根據前原蘇聯資料介紹，燒成溫度對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時的單位燃耗與t2時的單位燃耗之比(％)，由上式可知，當其它條件相同時，燃燒溫度每降低100℃，單位制品的燃耗降低約13％。
利用″準非反應″(低溫燒結)燒結理論生產的建筑陶瓷產品比現有同類產品燒成溫度降低約300℃，根據上述計算公式，按照保守的測算，單位制品的燃耗可降低39％。以現有公司生產規模年產建筑陶瓷260萬平方米為例，年耗油330萬升，燃油單價為4元/升。使用本發明技術后，年節油量為330萬*39％＝128.7萬升，折算金額為128.7萬*4＝514.8萬元，減去配方中引入增塑劑增加的成本，全年全公司實際降低燃料成本約為500萬元。
此外，窯爐的維護、保養、折舊及窯具的更換等費用都將大大降低。
如果將本發明推廣應用到陶瓷產業基地的佛山市，以佛山市目前年產建筑陶瓷15億平方米計算，則可降低成本為15億/260*500＝28.8億元。故本發明的經濟效益顯著。
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，有利改善城市環境，故本發明的社會效益顯著。占城市生活垃圾5％的廢玻璃原來是環衛部門的頭痛事。由于廢玻璃既不可降解也無法焚燒，環衛部門只能填埋，每噸處理成本達300元，其占用土地資源和破壞土壤結構所帶來的環境損失更無法估量。本發明中采用大量的廢玻璃，不僅節約了廢玻璃的處理成本，并且節省了大量的土地資源，因此，本發明的環保效益十分明顯。
本發明技術是在充分研究了國內外的發展趨勢和國內發展現狀，根據國內市場需求開發的，經技術查新論證，市場無同類技術存在，屬于填補國內空白的技術，我國近期建筑陶瓷裝飾行業有一個較快的發展時期，本發明成功，可緩解目前能源緊缺的問題，因此具有良好的推廣應用前景。
圖1為本發明工藝流程圖；
圖2為本發明燒成曲線圖。
具體實施例方式
利用超低溫熔劑在超低溫下即能熔融成液相的特點再與適當結晶成份相配合制成坯料，其結晶成份除發生有機質、碳酸鹽的分解反應外，并不發生化合、熔融等復雜的化學反應，這樣一來，坯體燒結成瓷所需要的溫度可以大大降低。
本發明正是基于上述成瓷機理，就如何研制超低溫建筑陶瓷坯體以降低燒成能耗展開實驗研究工作，首先是在“準非”反應(低溫燒結)燒結理論的指導下進行超低溫(≤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、無機、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，起結合劑作用；高鋁土在配方中提供Al2O3，有利于形成更多的莫來石，起增強作用；塑性泥能增加坯體塑性、強度；無機在低溫下能促進玻璃相的生成。色劑主要是指Cr2O3、Fe2O3、CoO等，在低溫燒成時，即能形成各種豐富多彩的顏色。通過論證制定了多種配方，隨后經專業技術人員在實驗室進行多個篩選試驗，最終確定采用超低溫熔劑42-60％，高鋁土10-25％，塑性泥18-28％，無機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70％，泥漿的懸浮性差，極易沉淀、坯體強度較低，成坯率低。能否制定合理的工藝流程和工藝參數是本課題成敗的關鍵。在研究增塑劑的增塑機理時，我們發現各種增塑劑基于自身的結構特征與作用原理各有所長，因此，單一添加某種增塑劑很難調節泥料的流變性能。為了全面調節改善泥料性能，滿足后道工序需要，我們通過引入不同種類、不同比例的增塑劑及電解質，使中試得以順利進行。按照上述工藝流程，先配料球磨，再放漿過篩除鐵，將泥漿干燥后粉碎，壓制成陶瓷磚，并在850-900℃的溫度下燒成，燒成后的產品規整度高、變形小。將此產品在長沙理工大學材料實驗室進行檢測，結果如下開口氣孔率0％；抗壓強度(無釉)600Mpa；抗彎強度(無釉)122Mpa；體積密度2.45g/cm3；吸水率≤0.5％。X射線衍射圖譜表明，試驗陶瓷磚的顯微結構，也是以玻璃相為基質的，并含有一定量的莫來石晶相、玻璃相和少量氣相。這說明所試制的超低溫瓷和普通建筑陶瓷的瓷坯的顯微結構是一致的，所不同的是晶體的大小、數量稍有差異而已，具體表現在超低溫陶瓷坯體中的晶體數量多，晶粒細小，閉口氣孔少以及晶相與玻璃相之間的熱應力小，使得這種材料具有優良的機械和熱物理性能，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域中推廣應用。
實施例一生產方法包括以下步驟1)坯料配方根據現有的設備工藝布局，結合本地區原料分布的實際情況，通過對不同原料的對比試驗分析，最終確定廢玻璃、熟礬土、白泥、膨潤土、色料及三聚磷酸鈉為主要原料。各種坯用原料用量見表1所示，坯體化學成份分析見表2所示。
表1、坯體配方組成(wt％)
表2、坯體化學組成
2)復合增塑劑配方(干基用量)
3 低溫耐磨透明釉配方表3、釉料配方組成
4)工藝流程(見附圖1)坯料配料——球磨——過篩、除鐵——噴霧干燥——陳腐——壓制成型——干燥——噴水——釉料配料——球磨——過篩、除鐵——陳腐——噴透明釉——洗邊——燒成——磨邊——分選——包裝。
5)燒成曲線(見圖2所示)6)生產工藝參數①坯漿細度2.0～2.5wt％(250目篩余)比重1.72～1.75g/ml流速30～50s中轉池過篩80目②粉料水份6.5～7.1wt％顆粒級配40目以上≤10wt％40～80目≥60wt％80～100目≤20wt％100以下≤10wt％粉料陳腐1～3天③釉漿細度0.7～1.0wt％(100ml釉漿，325目篩余％)比重1.70～1.75g/ml流速20～30s④成型成型壓力290±10bar(薩克米PH1080)模具尺寸535*535mm成型厚度11±0.25mm。
權利要求
1.一種采用低溫燒結生產仿古磚的方法，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，輔以其它陶瓷原料，經輥道窯在燒成溫度≤900℃時一次快速燒成，配方范圍為廢玻璃42～60％、熟礬土18～25％、白泥15～20％、膨潤土3～8％、三聚磷酸鈉5～8％、色料3～4％；其原料配方具體化學組成包括Al2O352～60％、SiO223～26％、Fe2O30～1％、CaO6～8％、MgO0.5～1.0％、KNaO8～10％；其具體工藝步驟為，坯料配料——球磨——過篩、除鐵——噴霧干燥——陳腐——壓制成型——干燥——噴水——釉料配料——球磨——過篩、除鐵——陳腐——噴透明釉——洗邊——燒成——磨邊——分選——包裝。
2.根據權利要求1所述的采用低溫燒結生產仿古磚的方法，其特征在于，所述工藝步驟中透明釉，其配方組成為低溫耐磨透明熔塊92～95％、精高嶺土5～8％、三聚磷酸鈉0.3％、甲基0.1％。
3.根據權利要求1所述的采用低溫燒結生產仿古磚的方法，其特征在于，該配方中還增加有增塑劑和電解質，增塑劑配方為，藻類物質JA 0.05～0.2％、多糖HS 0.1～0.3％、腐植酸鈉0.1～0.3％。
4.根據權利要求2所述的采用低溫燒結生產仿古磚的方法，其特征在于，所述增塑劑包括如下配方藻類物質JA 0.15％、多糖HS 0.2％、腐植酸鈉0.2％。
5.根據權利要求1所述的采用低溫燒結生產仿古磚的方法，其特征在于，所述粉料陳腐為1～3天。
6.根據權利要求1所述的采用低溫燒結生產仿古磚的方法，其特征在于，燒成時間為55分鐘。
全文摘要
本發明公開了一種采用低溫燒結生產仿古磚的方法，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C04B35/63GK1907907SQ20061003706
公開日2007年2月7日 申請日期2006年8月17日 優先權日2006年8月17日
發明者鐘旭東 申請人:鐘旭東