專利名稱：一種以稀土尾砂制備的陶瓷磚及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及陶瓷技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種以稀土尾砂制備的陶瓷磚。
技術(shù)背景
我國(guó)稀土資源豐富，儲(chǔ)量及產(chǎn)品出口均居世界首位。而稀土礦產(chǎn)資源的大力開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)，使得每年都產(chǎn)生大量的稀土尾砂。風(fēng)化殼淋積型稀土礦是我國(guó)特有的稀土礦種，廣泛分布于我國(guó)南方的江西、福建、廣東、云南、湖南、廣西、浙江等省區(qū)，儲(chǔ)量豐富，是我國(guó)寶貴的礦產(chǎn)資源。然而，由于其稀土尾砂為典型的共生、伴生難處理尾礦，因此給我國(guó)大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、保護(hù)生態(tài)環(huán)境帶來(lái)了難題。從科學(xué)發(fā)展觀角度出發(fā)，利用再生資源開(kāi)發(fā)生態(tài)節(jié)能材料，也是建立資源、能源節(jié)約型社會(huì)的迫切需要。
以贛南稀土礦為例，贛南花崗巖風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦體的分布和形態(tài)，與花崗巖風(fēng)化殼相依相存。有工業(yè)意義的稀土礦體主要賦存在花崗巖全風(fēng)化層中，全風(fēng)化層的厚度，一般在3 20米；全風(fēng)化層上部為表土層，厚度為0 1米；全風(fēng)化層下部為半風(fēng)化層，厚度為幾米至十幾米。采用池浸和堆淋法開(kāi)采稀土礦，主要挖掘表土層和全風(fēng)化層中的粘土層，通過(guò)離子交換法提取稀土資源后，剩余的大量殘?jiān)砍蔀槲采岸鴴仐壴跍瞎戎小?由于天長(zhǎng)地久的雨水侵蝕和冰凍等風(fēng)化作用，尾砂壩隨時(shí)都有倒塌的危險(xiǎn)，不僅造成大量的資源浪費(fèi)，而且存在著極大的安全隱患，由于治理難度大而造成沉重的負(fù)擔(dān)。
為此，人們也對(duì)稀土尾砂進(jìn)行了大量的研究開(kāi)發(fā)和利用。從其組成和巖性特征來(lái)看，稀土尾砂在大多數(shù)工業(yè)領(lǐng)域的利用價(jià)值不高，但由于其主要為粘土類礦物，因此現(xiàn)有技術(shù)將其作為傳統(tǒng)粘土原料的替代物，在陶瓷、水泥、玻璃、涂料等行業(yè)有了一定的應(yīng)用，但用量較小，一般為10% 25%。例如，作為水泥的硅鋁質(zhì)原料代替粘土配料生產(chǎn)硅酸鹽水泥， 其配方中尾砂的用量為10 20%左右；以稀土尾砂為原料采用燒結(jié)法制備稀土尾砂微晶玻璃板材，其配方中尾砂的用量為10% 25%。顯然，尾砂資源化的利用率很低，根本無(wú)法滿足現(xiàn)實(shí)環(huán)境的需求。在陶瓷行業(yè)中同樣如此，而且現(xiàn)有技術(shù)稀土尾砂在陶瓷行業(yè)中的應(yīng)用存在著以下技術(shù)缺陷
(1)現(xiàn)有技術(shù)中稀土尾砂的大量使用，會(huì)導(dǎo)致陶瓷產(chǎn)品燒成溫度的提高，目前陶瓷磚產(chǎn)品的燒成溫度一般在1150 1220°C之間，不僅能耗高，而且燒成溫度高、范圍窄，容易導(dǎo)致產(chǎn)品強(qiáng)度不高、產(chǎn)品生燒和變形等問(wèn)題，使得稀土尾砂的用量受到限制。例如，現(xiàn)有技術(shù)中為提高稀土尾砂的利用量研制的建筑磚，其用量達(dá)到50%，但產(chǎn)品需在1150°C以上燒結(jié)，并且吸水率大于1%，強(qiáng)度只有32. 18Mpa，并未符合瓷質(zhì)磚國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
(2)建筑陶瓷配方中稀土尾砂的大量使用，會(huì)增加配方中瘠性料的比例，從而導(dǎo)致坯體生坯強(qiáng)度下降，生產(chǎn)過(guò)程中容易出現(xiàn)破損，從而降低了產(chǎn)品的合格率，并增加了生產(chǎn)成本。
為此，在建筑陶瓷磚行業(yè)中，在大量使用稀土尾砂的同時(shí)，如何改善陶瓷磚制備工藝條件及保證產(chǎn)品性能，以真正有效解決稀土尾砂堆存和資源利用問(wèn)題，仍然是擺在我們面前急需解決的課題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種以稀土尾砂為主要原料的陶瓷磚，在大幅度提高稀土尾砂利用率的同時(shí)，降低產(chǎn)品的燒成溫度，提高產(chǎn)品的性能指標(biāo)，從而有效實(shí)現(xiàn)稀土尾砂的資源化利用，以利于保護(hù)環(huán)境并促進(jìn)行業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。本發(fā)明的另一目的在于提供上述陶瓷磚的制造方法。
本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)
本發(fā)明提供的一種以稀土尾砂制備的陶瓷磚，其坯體按重量百分比的組成為 稀土尾砂55 80%、可塑粘土 5 15%、熔劑10 30%。本發(fā)明大量利用稀土尾砂為原料，通過(guò)調(diào)節(jié)可塑粘土的用量并使用溶劑，以降低產(chǎn)品的燒成溫度。進(jìn)一步地，采用 K2O-Na2O-Li2O-CaO-MgO溶劑體系，可以為鈉長(zhǎng)石、鋰瓷石、鋰云母、硼鈣石、硅灰石的一種或幾種組合，以大大降低共熔點(diǎn)溫度，使得在大幅度降低了燒結(jié)溫度的同時(shí)，擴(kuò)大坯體的燒結(jié)溫度范圍，為進(jìn)一步保證產(chǎn)品的性能指標(biāo)和質(zhì)量提供了前提保障。
上述方案中，本發(fā)明陶瓷磚其坯體具有以下通式化學(xué)組分
權(quán)利要求
1.一種以稀土尾砂制備的陶瓷磚，其特征在于其坯體按重量百分比的組成為稀土尾砂55 80%、可塑粘土 5 15%、熔劑10 30%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以稀土尾砂制備的陶瓷磚，其特征在于所述溶劑為 K2O-Na2O-Li2O-CaO-MgO 體系。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的以稀土尾砂制備的陶瓷磚，其特征在于所述溶劑為鈉長(zhǎng)石、 鋰瓷石、鋰云母、硼鈣石、硅灰石的一種或幾種組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以稀土尾砂制備的陶瓷磚，其特征在于其坯體為以下通式化學(xué)組分
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以稀土尾砂制備的陶瓷磚，其特征在于還加入有復(fù)合添加劑，所述復(fù)合添加劑為羥甲基丙基纖維素和兩性淀粉的組合，其用量按重量百分比為所述坯體組成的0. 2 0. 8%，按重量比羥甲基丙基纖維素兩性淀粉=1 4 1 4。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以稀土尾砂制備的陶瓷磚，其特征在于所述稀土尾砂按重量百分比其化學(xué)組成含有:Si0260 70%, Al20315 25%, Fe2O3I- 8 3. 0%, TiO2O. 5 0. 8%, CaO 0. 1 0. 25%, MgO 0. 1 0. 2%、K2O 2. 5 6. 5%、Na2O 0. 7 2. 5%、SrO 0. 01 0. 05%, IL2. 3 6. 5%。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的以稀土尾砂制備的陶瓷磚，其特征在于所述稀土尾砂按重量百分比含有高嶺石22 60%、埃洛石14 44%、云母2 20%、石英10 20%。
8.權(quán)利要求1-7之一所述以稀土尾砂制備的陶瓷磚的制造方法，其特征在于包括以下步驟(1)將所述各物料加入球磨機(jī)內(nèi)進(jìn)行混合球磨而獲得漿料；(2)所述漿料依次進(jìn)行除鐵、過(guò)篩、干燥、造粒、壓制成型獲得生坯；(3)所述生坯在100 120°C下干燥60 IOOmin后進(jìn)入燒成設(shè)備，燒成溫度為1050 1150°C，燒成總用時(shí)為40 70min，其中高溫保溫時(shí)間為10 20min，燒制后即得產(chǎn)品。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述以稀土尾砂制備的陶瓷磚的制造方法，其特征在于所述步驟 (1)中按照物料球水=1 1. 4 1. 6 0. 6 0. 8混合進(jìn)行球磨，球磨時(shí)間為10 12h。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種以稀土尾砂制備的陶瓷磚，其坯體按重量百分比的組成為稀土尾砂55～80％、可塑粘土5～15％、熔劑10～30％。本發(fā)明還公開(kāi)了上述陶瓷磚的制造方法。本發(fā)明大幅度提高了稀土尾砂的利用率，與此同時(shí)降低了產(chǎn)品的燒結(jié)溫度，并擴(kuò)大了燒結(jié)溫度的范圍，為保證產(chǎn)品各項(xiàng)性能指標(biāo)和質(zhì)量提供了保障。本發(fā)明不僅有效實(shí)現(xiàn)了稀土尾砂的資源化利用，降低了生產(chǎn)成本，而且有利于保護(hù)環(huán)境并促進(jìn)行業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展，具有重大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)C04B33/132GK102515695SQ20111032094
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月20日
發(fā)明者劉昆, 包啟富, 周健兒, 楊柯, 汪永清, 肖卓豪 申請(qǐng)人:景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院