專利名稱：利用脫硫灰漿燒制陶瓷的方法
技術領域：
本發明涉及硅酸鹽工業中的陶瓷制備，具體涉及一種利用脫硫灰漿燒制陶瓷的方法。
背景技術：
煙氣脫硫技術是一種在世界上使用最廣泛的控制SO2排放的技術。目前，煙氣脫硫工藝種類繁多，根據其脫硫劑和脫硫渣的形態，一般可以分為濕法、干法和半干法3種。
石灰/亞硫酸鈣法(半干法)利用石灰乳作為吸收劑，在收集大部分粉煤灰后的煙氣中加入消石灰進行脫硫，得到亞硫酸鈣型脫硫產物。主要反應有 CaO+H2O→Ca(OH)2 2Ca(OH)2+2SO2→2CaSO3·1/2H2O+H2O 采用石灰/亞硫酸鈣法所得到的脫硫灰漿的主要礦物組成為CaSO3·0.5H2O和CaCO3，還有少量的Ca(OH)2。因其在各種脫硫方法中具有工藝簡單、投資省、運行費用低的優點運行費用較低，目前特別在小型的窯爐，如陶瓷窯爐的煙氣脫硫中應用比較廣泛。在國家可持續發展政策的推動下，對窯爐煙氣排放中有害物質的要求越來越嚴格，煙氣脫硫越來越普及，產生的脫硫廢物也越來越多。但是這種技術產生的亞硫酸鈣型脫硫灰漿包括經過干燥得到的脫硫灰和未經干燥得到的脫硫漿，目前難以應用。對于這種脫硫廢物的綜合利用，國內外均作了一些研究，在水泥工業、生產石膏板、路基材料、改良土壤等均有可在滿足一定條件下少量使用，仍然沒有得到大規模的利用。因此，利用亞硫酸鈣型脫硫灰漿燒制陶瓷，使廢棄物得到資源化再利用，節省天然礦物資源。
熊燕飛在“陶瓷西式瓦及其生產技術”(陶瓷研究，1998，第三期)介紹了西式瓦陶瓷的原料及其生產過程。西式瓦的坯體采用紅泥、白泥及崗砂三種原料配制。紅泥即通常所稱的“磚紅土”，為致密粘土狀的鐵鋁質巖石，主要化學組成為Al2O3、Fe2O3及SiO2。白泥的組成與紅泥類似，但因其鐵含量較低，因而顏色較淺，故稱白泥。為了提高陶瓷坯體成型及燒成致密度加入適量鋁含量較高的白泥，用于調節坯料中的硅鋁比。崗砂為細顆粒的石英砂，主要成分為SiO2。加入崗砂可減少坯體干燥收縮和燒成收縮，防止坯體干燥和燒成龜裂。上述原料雖說原料來源廣泛，開采方便，價格不高。但其的大規模使用也會導致挖山毀田，破壞環境。
按重量百分比計，紅泥、白泥和崗砂的化學組成如下表1 表1
發明內容
本發明的目的是提供一種利用亞硫酸鈣型脫硫灰漿燒制陶瓷的方法，使廢棄物得到資源化再利用，節省天然礦物資源。
本發明方法關鍵是工藝配方 一種利用脫硫灰漿燒制陶瓷的方法，其特征在于包括如下步驟和工藝條件 (1)以重量百分比計，將紅泥55％～70％、白泥25％～45％、崗砂3％～5％、亞硫酸鈣型脫硫漿1％～10％和Ca基添加物1％～10％投入真空練泥機，以練泥的方式使原料混合均勻；以便提高泥的塑性，調整含水率，利于成型。所述的亞硫酸鈣型脫硫灰漿為采用石灰-亞硫酸鈣法煙氣脫硫得到的副產品，主要組成為半水亞硫酸鈣、尚未完全反應的氫氧化鈣和氧化鈣；其亞硫酸鈣的重量含量為45％～85％；所述Ca基添加物為石灰石或石灰； (2)將步驟(1)練好的泥蓋上塑料薄膜，靜置陳化45-55小時，形成坯料； (3)經過陳化后坯料在成型機上成型出陶瓷生坯； (4)在陶瓷生坯表面進行施含鈣的釉料，以抑制燒成過程中SO2的逸放； (5)把施釉后的陶瓷生坯干燥后入窯，在低于1150-1200℃燒成得到陶瓷制品。
所述亞硫酸鈣型脫硫灰漿為經過干燥得到的脫硫灰或未經干燥得到的脫硫漿。
步驟(4)施釉釉料的原料質量百分比組成為氧化鈣1％～5％、二氧化硅30％～70％、三氧化二硼6％～8％、三氧化二鋁4％～15％、氧化鉀4％～7％和顏料5％～35％。顏料是施釉工藝常用顏料。
相對于現有技術，本發明具有如下優點和有益效果 1.亞硫酸鈣型脫硫灰漿目前主要以填埋為主，本專利將之用于燒制陶瓷，使廢棄物得到資源化再利用。
2.亞硫酸鈣型脫硫灰漿為工業廢物，可節省天然礦物資源的用量，具有明顯的成本優勢。
3.原料中加入配方加入了石灰粉或石灰石粉等Ca基添加物，不僅抑制了SO2的逸放，還可降低了產品的燒成溫度，促進了產品的燒結，使得產品氣孔率減少，密度增大，所制得產品的吸水率降低，抗折強度增大。
4.表面進行施釉，釉料中CaO含量1％～5％，由于釉料在高溫下以液相存在，液相包裹于坯體表面，坯體中逸放的SO2被釉層中CaO反應吸收，阻止了SO2的向外逸放。
具體實施例方式 以下結合實施例對本發明作進一步說明，但本發明要求保護的范圍并不局限于實施例表述的范圍。
實施例1 亞硫酸鈣型脫硫灰漿為經過干燥得到的脫硫灰或未經干燥得到的脫硫漿。本實施例使用的亞硫酸鈣型脫硫漿為采用石灰-亞硫酸鈣法煙氣脫硫得到的副產品，主要組成為半水亞硫酸鈣、尚未完全反應的氫氧化鈣、氧化鈣和水；按重量百分比計，亞硫酸鈣45％、石灰4％、氫氧化鈣6％、水45％。
表2 (1)紅泥65％、白泥28％、崗砂5％、亞硫酸鈣型脫硫漿1％和石灰石1％投入真空練泥機練泥機(鶴壁市金泰陶瓷機械設備廠TC300真空練泥機)，以練泥的方式使原料混合均勻，提高泥的塑性； (2)把練好的泥整齊的擺放好，蓋上塑料薄膜，靜置陳化48小時； (3)經過陳化后坯料在成型機上成型出陶瓷生坯； (4)在陶瓷生坯表面進行施釉，釉料中CaO含量3.0％；釉料的原料具體組成為二氧化硅60％，三氧化二硼8％，三氧化二鋁15％，氧化鈣3％，氧化鉀6％，顏料8％；顏料是施釉工藝常用顏料。
(5)把施釉后的陶瓷生坯干燥后入窯，在1150℃成得到陶瓷制品。
經檢測，所燒制的陶瓷制品的抗折強度11.4Mpa，吸水率3.1％，SO2的逸放率為24％，制品表面光滑，顏色均一。不加入亞硫酸鈣型脫硫漿和石灰石相同配方按照相同工藝和設備所生產的陶瓷體的強度為9.1Mpa。表面進行施釉，釉料中CaO含量3％，由于釉料在高溫下以液相存在，液相包裹于坯體表面，坯體中逸放的SO2被釉層中CaO反應吸收，阻止了SO2的向外逸放。不施釉的產品的SO2的逸放率67％。
目前，亞硫酸鈣型脫硫灰漿尚未得到有效利用，主要以填埋為主，本實施例將亞硫酸鈣型脫硫灰漿用于燒制陶瓷，使廢棄物得到資源化再利用，可節省天然礦物資源的用量，具有明顯的成本優勢。原料配方中加入一定量的石灰粉或石灰石粉等Ca基添加物，不僅抑制了SO2的逸放，還可降低所制得產品的吸水率降低，提高抗折強度。
實施例2 某廠的亞硫酸鈣型脫硫漿組成(重量百分比)為亞硫酸鈣50％、石灰2％、氫氧化鈣8％、水40％。紅泥、白泥和崗砂的化學組成如下表3 表3 (1)紅泥60％、白泥22％、崗砂3％、亞硫酸鈣型脫硫漿5％和石灰石10％投入真空練泥機練泥機(鶴壁市金泰陶瓷機械設備廠TC300真空練泥機)，以練泥的方式使原料混合均勻，提高泥的塑性； (2)把練好的泥整齊的擺放好，蓋上塑料薄膜，靜置陳化48小時； (3)經過陳化后坯料在成型機上成型出陶瓷生坯； (4)在陶瓷生坯表面進行施釉，釉料中CaO含量5％；釉料的原料具體組成為二氧化硅60％，三氧化二硼8％，三氧化二鋁13％，氧化鈣5％，氧化鉀6％，顏料8％；顏料是施釉工藝常用顏料。
(5)把施釉后的陶瓷生坯干燥后入窯，在1200℃燒成得到陶瓷制品。
經檢測，所燒制的陶瓷制品的抗折強度10.1Mpa，吸水率3.8％，SO2的逸放率為18％，制品表面光滑，顏色均一。
實施例3 某廠的亞硫酸鈣型脫硫漿組成(重量百分比)為亞硫酸鈣55％、石灰3％、氫氧化鈣7％、水35％。紅泥、白泥和崗砂的化學組成如下表4 表4 (1)紅泥57％、白泥18％、崗砂5％、亞硫酸鈣型脫硫漿10％和石灰石10％投入真空練泥機練泥機(鶴壁市金泰陶瓷機械設備廠TC300真空練泥機)，以練泥的方式使原料混合均勻，提高泥的塑性； (2)把練好的泥整齊的擺放好，蓋上塑料薄膜，靜置陳化48小時； (3)經過陳化后坯料在成型機上成型出陶瓷生坯； (4)在陶瓷生坯表面進行施釉，釉料中CaO含量5％；釉料的原料具體組成為二氧化硅60％，三氧化二硼8％，三氧化二鋁13％，氧化鈣5％，氧化鉀6％，顏料8％；顏料是施釉工藝常用顏料。
(5)把施釉后的陶瓷生坯干燥后入窯，在1150℃燒成得到陶瓷制品。
所燒制的陶瓷制品的抗折強度10.5Mpa，吸水率3.5％，SO2的逸放率為22％，制品表面光滑，顏色均一。
實施例4 某廠的亞硫酸鈣型脫硫灰組成(重量百分比)為亞硫酸鈣85％、石灰5％、氫氧化鈣10％。紅泥、白泥和崗砂的化學組成如下表5 表5 (1)紅泥60％、白泥21％、崗砂4％、亞硫酸鈣型脫硫漿10％和石灰石5％投入真空練泥機練泥機(鶴壁市金泰陶瓷機械設備廠TC300真空練泥機)，以練泥的方式使原料混合均勻，提高泥的塑性； (2)把練好的泥整齊的擺放好，蓋上塑料薄膜，靜置陳化48小時； (3)經過陳化后坯料在成型機上成型出陶瓷生坯； (4)在陶瓷生坯表面進行施釉，釉料中CaO含量3％；釉料的原料具體組成為二氧化硅60％，三氧化二硼8％，三氧化二鋁15％，氧化鈣3％，氧化鉀6％，顏料8％；顏料是施釉工藝常用顏料。
(5)把施釉后的陶瓷生坯干燥后入窯，在1170℃燒成得到陶瓷制品。
經檢測，所燒制的陶瓷制品的抗折強度10.2Mpa，吸水率3.6％，SO2的逸放率為24％，制品表面光滑，顏色均一。
實施例5 某廠的亞硫酸鈣型脫硫漿組成(重量百分比)為亞硫酸鈣80％、石灰6％、氫氧化鈣14％。紅泥、白泥和崗砂的化學組成如下表6 表6 (1)紅泥60％、白泥22％、崗砂3％、亞硫酸鈣型脫硫漿3％和石灰石3％投入真空練泥機練泥機(鶴壁市金泰陶瓷機械設備廠TC300真空練泥機)，以練泥的方式使原料混合均勻，提高泥的塑性； (2)把練好的泥整齊的擺放好，蓋上塑料薄膜，靜置陳化48小時； (3)經過陳化后坯料在成型機上成型出陶瓷生坯； (4)在陶瓷生坯表面進行施釉，釉料中CaO含量4％；釉料的原料具體組成為二氧化硅60％，三氧化二硼8％，三氧化二鋁14％，氧化鈣4％，氧化鉀6％，顏料8％；顏料是施釉工藝常用顏料。
(5)把施釉后的陶瓷生坯干燥后入窯，在1160℃燒成得到陶瓷制品。
經檢測，所燒制的陶瓷制品的抗折強度10.5Mpa，吸水率3.5％，SO2的逸放率為20％，制品表面光滑，顏色均一。
實施例6 某廠的亞硫酸鈣型脫硫漿組成(重量百分比)為亞硫酸鈣85％、氫氧化鈣15％。紅泥、白泥和崗砂的化學組成如下表7 表7 (1)紅泥67％、白泥22％、崗砂3％、亞硫酸鈣型脫硫漿5％和石灰石3％投入真空練泥機練泥機(鶴壁市金泰陶瓷機械設備廠TC300真空練泥機)，以練泥的方式使原料混合均勻，提高泥的塑性； (2)把練好的泥整齊的擺放好，蓋上塑料薄膜，靜置陳化48小時； (3)經過陳化后坯料在成型機上成型出陶瓷生坯； (4)在陶瓷生坯表面進行施釉，釉料中CaO含量5％；釉料的原料具體組成為二氧化硅60％，三氧化二硼8％，三氧化二鋁13％，氧化鈣5％，氧化鉀6％，顏料8％；顏料是施釉工藝常用顏料。
(5)把施釉后的陶瓷生坯干燥后入窯，在1150℃燒成得到陶瓷制品。
經檢測，所燒制的陶瓷制品的抗折強度11.6Mpa，吸水率3.0％，SO2的逸放率為15％，制品表面光滑，顏色均一。
權利要求
1.一種利用脫硫灰漿燒制陶瓷的方法，其特征在于包括如下步驟和工藝條件
(1)以重量百分比計，將紅泥55％～70％、白泥25％～45％、崗砂3％～5％、亞硫酸鈣型脫硫漿1％～10％和Ca基添加物1％～10％投入真空練泥機，以練泥的方式使原料混合均勻；所述的亞硫酸鈣型脫硫灰漿為采用石灰-亞硫酸鈣法煙氣脫硫得到的副產品，主要組成為半水亞硫酸鈣、尚未完全反應的氫氧化鈣和氧化鈣；其亞硫酸鈣的重量含量為45％～85％；所述Ca基添加物為石灰石或石灰；
(2)將步驟(1)練好的泥蓋上塑料薄膜，靜置陳化45-55小時，形成坯料；
(3)經過陳化后坯料在成型機上成型出陶瓷生坯；
(4)在陶瓷生坯表面進行施含鈣的釉料，以抑制燒成過程中SO2的逸放；
(5)把施釉后的陶瓷生坯干燥后入窯，在1150-1200℃燒成得到陶瓷制品。
2.根據權利要求1所述的利用脫硫灰漿燒制陶瓷的方法，其特征在于亞硫酸鈣型脫硫灰漿為經過干燥得到的脫硫灰或未經干燥得到的脫硫漿。
3.根據權利要求1所述的利用脫硫灰漿燒制陶瓷的方法，其特征在于步驟(4)施釉釉料的原料質量百分比組成為氧化鈣1％～5％、二氧化硅30％～70％、三氧化二硼6％～8％、三氧化二鋁4％～15％、氧化鉀4％～7％和顏料5％～35％。
全文摘要
本發明涉及利用脫硫灰漿燒制陶瓷的方法。該方法將紅泥、白泥、崗砂、亞硫酸鈣型脫硫漿和Ca基添加物投入真空練泥機，以練泥的方式使原料混合均勻；亞硫酸鈣型脫硫灰漿為采用石灰-亞硫酸鈣法煙氣脫硫得到的副產品，練好的泥蓋上塑料薄膜，靜置陳化，形成坯料；坯料在成型機上成型出陶瓷生坯；在陶瓷生坯表面進行施含鈣的釉料，以抑制燒成過程中SO2的逸放；施釉后的陶瓷生坯干燥后入窯，燒成得到陶瓷制品。該方法利用亞硫酸鈣型脫硫灰漿作為燒制陶瓷的原料，既抑制SO2的逸放，使其逸放率低于25％，又保障陶瓷制品的性能。本發明所利用的脫硫灰漿既可是陶瓷生產過程所產生的亞硫酸鈣型脫硫灰漿，還可以是其他窯爐的脫硫灰漿。
文檔編號C04B35/622GK101759429SQ20091021413
公開日2010年6月30日 申請日期2009年12月24日 優先權日2009年12月24日
發明者蘇達根, 鐘明峰, 張志杰, 蔡克勤, 冼金源 申請人:華南理工大學