專利名稱：以低硅高鐵尾礦為主要原料的瓷質(zhì)磚及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑陶瓷材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以低硅高鐵尾礦為主要原料的瓷質(zhì)磚及其制備方法。
背景技術(shù)：
鐵尾礦作為選礦后的廢渣，是工業(yè)固體廢物的主要組成部分。當(dāng)前對(duì)于尾礦的大宗高效利用研究主要是在建筑材料方面，用來作為生產(chǎn)水泥、混凝土砌塊、免燒磚、蒸壓磚和燒結(jié)磚等原料，也有用作制備陶瓷、微晶玻璃、耐火材料等。其中，對(duì)于低硅鐵尾礦(S^2 < 50wt% )的利用，主要是用在混凝土砌塊、免燒磚的生產(chǎn)上，但由于硅含量低，在原料中主要是充當(dāng)細(xì)集料的作用，使得利用尾礦生產(chǎn)的免燒建材產(chǎn)品的強(qiáng)度低和耐久性差；也有少數(shù)用作生產(chǎn)燒結(jié)磚、?；u、微晶玻璃的研究報(bào)道，但由于技術(shù)上不成熟，均未形成相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)。關(guān)于含低硅同時(shí)高鐵(Fe2O3 > 20wt% )的尾礦利用上，目前已開發(fā)用于制備免燒磚、蒸壓磚和燒結(jié)磚的技術(shù)，但對(duì)于利用該類尾礦制備瓷質(zhì)磚的研究未見報(bào)道。瓷質(zhì)磚是指用于建筑物墻面、地面起裝飾作用和保護(hù)作用的吸水率不大于0. 5% 的無釉磚和用于建筑物墻面的吸水率不大于的有釉磚，均以其優(yōu)良性能在建筑材料中占據(jù)重要地位。傳統(tǒng)瓷質(zhì)磚的生產(chǎn)主要是以高嶺土、長石、石英、葉臘石、珍珠巖、硅灰石、滑石等礦物為原料，通過配料、球磨、過篩除鐵、噴霧干燥、造粒、壓制成型、烘坯、燒成等工序來生產(chǎn)，為了獲得適當(dāng)顏色有時(shí)還要外加著色工序，存在配方中過分依賴優(yōu)質(zhì)原料和生產(chǎn)工序復(fù)雜的特點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的是提供一種工藝簡單、成本低和環(huán)境友好的以低硅高鐵尾礦為主要原料的瓷質(zhì)磚及其制備方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是該瓷質(zhì)磚的組分及其含量是鐵尾礦粉為55 65wt %，高嶺土為20 25wt %，石英粉為10 25wt %。該瓷質(zhì)磚的制備方法是先按上述原料及其含量配料，外加上述原料8 IOwt % 的水，球磨為粒徑小于0. 074mm的漿料；再將該漿料干燥至含水率為15 20wt%，碾細(xì)混勻，密封放置1 3天，擠壓成型；然后將磚坯室內(nèi)自然干燥M 48h，在100 105°C條件下烘干1 池；最后將烘干后的坯體放入爐中，以5 10°C /min的升溫速率，升溫至 1170 1230°C，保溫20 30min，隨爐自然冷卻至室溫，制得瓷質(zhì)磚。所述的鐵尾礦粉的SiA含量為24 30wt%，F(xiàn)ii2O3含量為40 45wt%，粒徑小于 0. 074mm占80%以上，可塑性中等。所述的高嶺土的SW2含量為40 45wt%，Al2O3含量為35 40wt%，粒徑小于 0. 037mm 占 90% 以上。所述的石英粉的SW2含量大于98wt%，粒徑小于0. 150mm占90%以上。所述的擠壓成型是采用真空螺旋擠出機(jī)擠壓成條狀，切制成方形磚坯，其中擠出壓力為2 3MPa，真空度為0. 06 0. 08MPa。由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下有益效果1、以低硅高鐵尾礦為主要原料制備瓷質(zhì)磚，開發(fā)了該類低硅高鐵尾礦利用的新途徑，提高了資源的利用率，解決了該類低硅高鐵尾礦堆存的安全隱患、污染環(huán)境和資源浪費(fèi)等問題；2、以鐵尾礦為主要原料，僅加入少量的高嶺土和石英，配方簡單，且不需加入價(jià)格較貴的長石類熔劑原料及色料，大大降低了該瓷質(zhì)磚的生產(chǎn)成本；3、由于原料中鐵含量已經(jīng)很高，因此無需過篩除鐵這一步而直接生產(chǎn)紅褐色瓷質(zhì)磚，同時(shí)去掉了噴霧干燥、造粒工序，簡化生產(chǎn)工序。用擠壓成型的方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的壓制成型，制得的瓷質(zhì)磚吸水率小于0. 5%，斷裂模數(shù)大于50MPa，其他性能指標(biāo)均達(dá)到GB/ T4100-2006陶瓷磚國家標(biāo)準(zhǔn)。因此，本發(fā)明具有環(huán)境友好、生產(chǎn)成本低、原料配方和生產(chǎn)工藝簡單的特點(diǎn)，開拓了低硅高鐵類尾礦大宗高附加值利用的新方法，其產(chǎn)品性能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，并非對(duì)其保護(hù)范圍的限制。為避免重復(fù)，先將本具體實(shí)施方式
所要涉及到的原料或工藝參數(shù)統(tǒng)一描述如下， 具體實(shí)施例中不再贅述鐵尾礦粉的SiA含量為24 30wt %，F(xiàn)e2O3含量為40 45wt %，粒徑小于0. 074mm 占80%以上，可塑性中等；高嶺土的SiA含量為40 45wt%，Al2O3含量為35 40wt%， 粒徑小于0. 037mm占90%以上；石英粉的SiO2含量大于98wt%，粒徑小于0. 150mm占90% 以上；擠壓成型是采用真空螺旋擠出機(jī)擠壓成條狀，切制成方形磚坯，其中擠出壓力為2 3MPa，真空度為 0. 06 0. 08MPa。實(shí)施例1一種以低硅高鐵尾礦為主要原料的瓷質(zhì)磚及其制備方法，該瓷質(zhì)磚的組分及其含量是鐵尾礦粉為55 58wt%，高嶺土為20 22wt%，石英粉為22 25wt%。該瓷質(zhì)磚的制備方法是先按上述原料及其含量配料，外加上述原料8 9wt%的水，球磨為粒徑小于0. 074mm的漿料；再將該漿料干燥至含水率為15 18wt%，碾細(xì)混勻， 密封放置1 2天，擠壓成型；然后將磚坯室內(nèi)自然干燥M 36h，在100 105°C條件下烘干1 2h ；最后將烘干后的坯體放入爐中，以5 8°C /min的升溫速率，升溫至1180 1220°C，保溫20 30min，隨爐自然冷卻至室溫，制得瓷質(zhì)磚。本實(shí)施例所制備的瓷質(zhì)磚，外觀為紅褐色，呈細(xì)膩光滑狀，吸水率為0. 20 0. 39%，斷裂模數(shù)為50. 69 67. 55MPa，其他性能指標(biāo)均達(dá)到GB/T4100-2006陶瓷磚國家標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例2一種以低硅高鐵尾礦為主要原料的瓷質(zhì)磚及其制備方法，該瓷質(zhì)磚的組分及其含量是鐵尾礦粉為55 58wt%，高嶺土為22 25wt%，石英粉為20 22wt%。該瓷質(zhì)磚的制備方法是先按上述原料及其含量配料，外加上述原料9 IOwt % 的水，球磨為粒徑小于0. 074mm的漿料；再將該漿料干燥至含水率為18 20wt%，碾細(xì)混勻，密封放置2 3天，擠壓成型；然后將磚坯室內(nèi)自然干燥36 48h，在100 105 °C條件下烘干1 池；最后將烘干后的坯體放入爐中，以8 10°C /min的升溫速率，升溫至 1190 1230°C，保溫20 30min，隨爐自然冷卻至室溫，制得瓷質(zhì)磚。本實(shí)施例所制備的瓷質(zhì)磚，外觀為紅褐色，呈細(xì)膩光滑狀，吸水率為0. 11 0.，斷裂模數(shù)為60. 35 71. ^MPa,其他性能指標(biāo)均達(dá)到GB/T4100-2006陶瓷磚國家標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例3一種以低硅高鐵尾礦為主要原料的瓷質(zhì)磚及其制備方法，該瓷質(zhì)磚的組分及其含量是鐵尾礦粉為58 60wt %，高嶺土為20 22wt %，石英粉為18 20wt %。該瓷質(zhì)磚的制備方法是先按上述原料及其含量配料，外加上述原料8 9wt %的水，球磨為粒徑小于0. 074mm的漿料；再將該漿料干燥至含水率為15 18wt%，碾細(xì)混勻， 密封放置1 2天，擠壓成型；然后將磚坯室內(nèi)自然干燥M 36h，在100 105°C條件下烘干1 2h ；最后將烘干后的坯體放入爐中，以5 8°C /min的升溫速率，升溫至1180 1220°C，保溫20 30min，隨爐自然冷卻至室溫，制得瓷質(zhì)磚。本實(shí)施例所制備的瓷質(zhì)磚，外觀為紅褐色，呈細(xì)膩光滑狀，吸水率為0. 16 0. 35%，斷裂模數(shù)為52. 17 65. 34MPa，其他性能指標(biāo)均達(dá)到GB/T4100-2006陶瓷磚國家標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例4一種以低硅高鐵尾礦為主要原料的瓷質(zhì)磚及其制備方法，該瓷質(zhì)磚的組分及其含量是鐵尾礦粉為58 60wt%，高嶺土為22 25wt%，石英粉為16 18wt%。該瓷質(zhì)磚的制備方法是先按上述原料及其含量配料，外加上述原料9 IOwt % 的水，球磨為粒徑小于0. 074mm的漿料；再將該漿料干燥至含水率為18 20wt%，碾細(xì)混勻，密封放置2 3天，擠壓成型；然后將磚坯室內(nèi)自然干燥36 48h，在100 105°C條件下烘干1 池；最后將烘干后的坯體放入爐中，以8 10°C /min的升溫速率，升溫至 1190 1230°C，保溫20 30min，隨爐自然冷卻至室溫，制得瓷質(zhì)磚。本實(shí)施例所制備的瓷質(zhì)磚，外觀為紅褐色，呈細(xì)膩光滑狀，吸水率為0. 12 0. 23%，斷裂模數(shù)為57. 93 69. 89MPa，其他性能指標(biāo)均達(dá)到GB/T4100-2006陶瓷磚國家標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例5一種以低硅高鐵尾礦為主要原料的瓷質(zhì)磚及其制備方法，該瓷質(zhì)磚的組分及其含量是鐵尾礦粉為60 62wt%，高嶺土為20 22wt%，石英粉為16 18wt%。該瓷質(zhì)磚的制備方法是先按上述原料及其含量配料，外加上述原料8 9wt %的水，球磨為粒徑小于0. 074mm的漿料；再將該漿料干燥至含水率為15 18wt%，碾細(xì)混勻， 密封放置1 2天，擠壓成型；然后將磚坯室內(nèi)自然干燥M 36h，在100 105°C條件下烘干1 2h ；最后將烘干后的坯體放入爐中，以5 8°C /min的升溫速率，升溫至1180 1220°C，保溫20 30min，隨爐自然冷卻至室溫，制得瓷質(zhì)磚。本實(shí)施例所制備的瓷質(zhì)磚，外觀為紅褐色，呈細(xì)膩光滑狀，吸水率為0. 15 0. 38%，斷裂模數(shù)為55. 32 68. 25MPa，其他性能指標(biāo)均達(dá)到GB/T4100-2006陶瓷磚國家標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)施例6一種以低硅高鐵尾礦為主要原料的瓷質(zhì)磚及其制備方法，該瓷質(zhì)磚的組分及其含量是鐵尾礦粉為60 62wt%，高嶺土為22 25wt%，石英粉為13 16wt%。該瓷質(zhì)磚的制備方法是先按上述原料及其含量配料，外加上述原料9 10wt% 的水，球磨為粒徑小于0. 074mm的漿料；再將該漿料干燥至含水率為18 20wt%，碾細(xì)混勻，密封放置2 3天，擠壓成型；然后將磚坯室內(nèi)自然干燥36 48h，在100 105 °C條件下烘干1 池；最后將烘干后的坯體放入爐中，以8 10°C /min的升溫速率，升溫至 1190 1230°C，保溫20 30min，隨爐自然冷卻至室溫，制得瓷質(zhì)磚。本實(shí)施例所制備的瓷質(zhì)磚，外觀為紅褐色，呈細(xì)膩光滑狀，吸水率為0. 12 0. 25%,斷裂模數(shù)為56. 77 75. 38MPa,其他性能指標(biāo)均達(dá)到GB/T4100-2006陶瓷磚國家標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例7一種以低硅高鐵尾礦為主要原料的瓷質(zhì)磚及其制備方法，該瓷質(zhì)磚的組分及其含量是鐵尾礦粉為62 65wt%，高嶺土為20 22wt%，石英粉為13 16wt%。該瓷質(zhì)磚的制備方法是先按上述原料及其含量配料，外加上述原料8 9wt %的水，球磨為粒徑小于0. 074mm的漿料；再將該漿料干燥至含水率為15 18wt%，碾細(xì)混勻， 密封放置1 2天，擠壓成型；然后將磚坯室內(nèi)自然干燥M 36h，在100 105°C條件下烘干1 2h ；最后將烘干后的坯體放入爐中，以5 8°C /min的升溫速率，升溫至1170 1220°C，保溫20 30min，隨爐自然冷卻至室溫，制得瓷質(zhì)磚。本實(shí)施例所制備的瓷質(zhì)磚，外觀為紅褐色，呈細(xì)膩光滑狀，吸水率為0. 17 0.41%,斷裂模數(shù)為53. 97 64. 42MPa,其他性能指標(biāo)均達(dá)到GB/T4100-2006陶瓷磚國家標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例8一種以低硅高鐵尾礦為主要原料的瓷質(zhì)磚及其制備方法，該瓷質(zhì)磚的組分及其含量是鐵尾礦粉為62 65wt%，高嶺土為22 25wt%，石英粉為10 13wt%。該瓷質(zhì)磚的制備方法是先按上述原料及其含量配料，外加上述原料9 IOwt % 的水，球磨為粒徑小于0. 074mm的漿料；再將該漿料干燥至含水率為18 20wt%，碾細(xì)混勻，密封放置2 3天，擠壓成型；然后將磚坯室內(nèi)自然干燥36 48h，在100 105 °C條件下烘干1 池；最后將烘干后的坯體放入爐中，以8 10°C /min的升溫速率，升溫至 1170 1220°C，保溫20 30min，隨爐自然冷卻至室溫，制得瓷質(zhì)磚。本實(shí)施例所制備的瓷質(zhì)磚，外觀為紅褐色，呈細(xì)膩光滑狀，吸水率為0. 22 0. 38%,斷裂模數(shù)為54. 73 67. 86MPa,其他性能指標(biāo)均達(dá)到GB/T4100-2006陶瓷磚國家標(biāo)準(zhǔn)。本具體實(shí)施方式
具有以下有益效果1、以低硅高鐵尾礦為主要原料制備瓷質(zhì)磚，開發(fā)了該類低硅高鐵尾礦利用的新途徑，提高了資源的利用率，解決了該類低硅高鐵尾礦堆存的安全隱患、污染環(huán)境和資源浪費(fèi)等問題；2、以鐵尾礦為主要原料，僅加入少量的高嶺土和石英，配方簡單，且不需加入價(jià)格較貴的長石類熔劑原料及色料，大大降低了該瓷質(zhì)磚的生產(chǎn)成本；
3、由于原料中鐵含量已經(jīng)很高，因此無需過篩除鐵這一步而直接生產(chǎn)紅褐色瓷質(zhì)磚，同時(shí)去掉了噴霧干燥、造粒工序，簡化生產(chǎn)工序。用擠壓成型的方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的壓制成型，制得的瓷質(zhì)磚吸水率小于0. 5%，斷裂模數(shù)大于50MPa，其他性能指標(biāo)均達(dá)到GB/ T4100-2006陶瓷磚國家標(biāo)準(zhǔn)。因此，本具體實(shí)施方式
具有環(huán)境友好、生產(chǎn)成本低、原料配方和生產(chǎn)工藝簡單的特點(diǎn)，開拓了低硅高鐵類尾礦大宗高附加值利用的新方法，其產(chǎn)品性能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種以低硅高鐵尾礦為主要原料的瓷質(zhì)磚的制備方法，其特征在于該瓷質(zhì)磚的組分及其含量是鐵尾礦粉為55 65wt%，高嶺土為20 25wt%，石英粉為10 25wt% ；該瓷質(zhì)磚的制備方法是先按上述原料及其含量配料，外加上述原料8 10wt%的水， 球磨為粒徑小于0. 074mm的漿料；再將該漿料干燥至含水率為15 20wt%，碾細(xì)混勻，密封放置1 3天，擠壓成型；然后將磚坯室內(nèi)自然干燥M 48h，在100 105°C條件下烘干1 濁；最后將烘干后的坯體放入爐中，以5 10°C /min的升溫速率，升溫至1170 1230 0C，保溫20 30min，隨爐自然冷卻至室溫，制得瓷質(zhì)磚。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以低硅高鐵尾礦為主要原料的瓷質(zhì)磚的制備方法，其特征在于所述的鐵尾礦粉的SiO2含量為M 30wt% Je2O3含量為40 45wt%，粒徑小于0. 074mm 占80%以上，可塑性中等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以低硅高鐵尾礦為主要原料的瓷質(zhì)磚的制備方法，其特征在于所述的高嶺土的SiO2含量為40 45wt%，Al2O3含量為35 40wt%，粒徑小于0. 037mm 占90%以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以低硅高鐵尾礦為主要原料的瓷質(zhì)磚的制備方法，其特征在于所述的石英粉的SW2含量大于98wt%，粒徑小于0. 150mm占90%以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以低硅高鐵尾礦為主要原料的瓷質(zhì)磚的制備方法，其特征在于所述的擠壓成型是采用真空螺旋擠出機(jī)擠壓成條狀，切制成方形磚坯，其中擠出壓力為 2 3MPa，真空度為0. 06 0. 08MPa。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的以低硅高鐵尾礦為主要原料的瓷質(zhì)磚的制備方法所制備的瓷質(zhì)磚。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以低硅高鐵尾礦為主要原料的瓷質(zhì)磚及其制備方法。其技術(shù)方案是先將55～65wt％的鐵尾礦粉、20～25wt％的高嶺土和10～25wt％的石英粉混合，外加上述原料8～10wt％的水，球磨為粒徑小于0.074mm的漿料；再將該漿料干燥至含水率為15～20wt％，碾細(xì)混勻，密封放置1～3天，擠壓成型；然后將磚坯室內(nèi)自然干燥24～48h，在100～105℃條件下烘干1～2h；最后將烘干后的坯體放入爐中，以5～10℃/min的升溫速率升溫至1170～1230℃，保溫20～30min，隨爐自然冷卻至室溫，制得瓷質(zhì)磚。本發(fā)明具有環(huán)境友好、生產(chǎn)成本低、原料配方和生產(chǎn)工藝簡單的特點(diǎn)，開拓了低硅高鐵類尾礦大宗高附加值利用的新方法，其產(chǎn)品性能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號(hào)C04B33/132GK102180650SQ20111004780
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月28日
發(fā)明者劉濤, 張一敏, 陳永亮, 陳鐵軍 申請(qǐng)人:武漢科技大學(xué)