專利名稱：利用鋁型材工業(yè)廢渣制備的陶瓷墻面磚及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種陶瓷墻面磚，特別是涉及一種利用鋁型材工業(yè)廢渣制備高強度輕質(zhì)陶瓷墻面磚的方法。
背景技術：
目前，我國鋁型材廠工業(yè)廢渣的處理方法仍比較落后，以農(nóng)用和簡單的堆埋為主， 不僅嚴重影響鋁廠正常生產(chǎn)，造成二次污染，還占用了大量的土地，并使得廢渣中許多有用的化學成分流失和浪費，因此鋁型材廠的工業(yè)廢渣的治理和綜合利用至關重要，據(jù)統(tǒng)計，一條年生產(chǎn)鋁型材20000t的氧化鋁著色流水線，每年產(chǎn)生污泥約600t，廢渣15000t，2011年全國鋁型材產(chǎn)量高達850萬t，廢渣數(shù)量極大。
鋁型材廠工業(yè)廢渣是鋁型材在表面脫脂、酸洗、堿洗、陽極氧化、封孔、著色等表面加工處理過程中產(chǎn)生的廢液，經(jīng)污水處理、沉淀、壓濾等工序所得的固體廢棄物。目前，我國不同鋁型材廠的加工工藝和廢水處理工藝是大同小異，只是在酸洗、堿洗及后續(xù)廢水處理時選用的化學試劑有所不同，導致鋁廢渣的化學成分略有不同，在利用鋁廢渣來增強輕質(zhì)磚時主要是利用其中的高鋁量，其他氧化物作為助溶劑，所以廢渣中其他氧化物的種類和含量不是主要的考慮因素。
鋁型材廠工業(yè)廢渣的主要成分為Y-ALOOH和具有無定形結構的固體物質(zhì)，以及少量Fe3+、Si4+、Ca2+、K+以及Ti4+等雜質(zhì)。其粒徑超細，比表面積大，表面活性很高，在高溫下可促進固相反應，降低燒成溫度，從而節(jié)約能源。
目前，部分工廠已經(jīng)開始生產(chǎn)輕質(zhì)建筑材料，輕質(zhì)材料具有質(zhì)量輕，保溫性能好， 能耗小，成本低等顯著特征，勢必將在社會進一步推廣。但相比其他建筑陶瓷材料輕質(zhì)材料的劣勢也很明顯，由于其孔狀結構導致其強度不高，所以進一步提高其強度，將成為其推廣的助推器。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述缺陷，提供一種采用鋁廢渣摻雜到輕質(zhì)料，在常壓低溫下燒成，制備高強度輕質(zhì)的陶瓷墻面磚的方法，降低原料成本，實現(xiàn)了保護環(huán)境，變廢為寶。
本發(fā)明利用純氧化鋁摻雜到輕質(zhì)料中，由于氧化鋁陽離子電荷多，半徑小，晶格能較大，擴散系數(shù)低，燒成溫度高，氧化鋁并未進入坯體骨架中，起不到支撐作用，還可能導致材料生燒，以致材料強度進一步降低，且成本上也不允許；而以鋁廢渣形式引入鋁，由于廢渣粒徑小，活性大，同時廢渣中大量強助熔化合物(如氧化鈣)的存在有效地降低了燒成溫度，在提前出現(xiàn)的液相中，氧化鋁進入坯體骨架中，從而能明顯提高輕質(zhì)多孔材料的強度。
本發(fā)明的另一目的是提供上述高強度輕質(zhì)材料的制備方法。
本發(fā)明的目的通過如下技術方案實現(xiàn)
利用鋁型材工業(yè)廢渣制備陶瓷墻面磚的方法，包括如下步驟
(I)鋁型材工業(yè)廢渣的預處理將鋁型材工業(yè)廢渣在120°C -150°C下烘干后，在高溫爐中950°C -1050°C煅燒處理，自然冷卻后得到鋁型材工業(yè)廢渣熟料；再將該熟料進行球磨，出漿過80-100目篩，烘干后過20-30目篩造粒，即得到鋁廢渣熟料；
(2)鋁廢渣摻雜輕質(zhì)陶瓷墻面磚配料按照質(zhì)量配比計，將鋁廢渣熟料、輕質(zhì)白料、羧甲基纖維素和三聚磷酸鈉按(5 30) (70 95) O. I O. 3混合配料，配好后進行球磨混料，出漿過80-100目篩，烘干后過20-30目造粒；按質(zhì)量百分比計，所述輕質(zhì)白料原料組成為玻璃粉10 20%、頁巖10 15%、長石10 20%、粘土 10 20%和陶瓷廠拋光磚廢料40 50% ；
(3)成型用干壓成型法壓制成型，烘干至含水量< 1% ；
(4)燒成將干燥后的坯體按以下的燒成制度燒成；在10_20min內(nèi)從室溫升溫至 500°C，在 10-20min 內(nèi)從 500°C升溫至 800°C ;在 15_25min 內(nèi)從 800°C升溫至 1000°C ;在 15-25min 內(nèi)從 1000°C升溫至 1100°C;在 5-lOmin 內(nèi)從 1100°C升溫至 1130°C -1170°C;保溫 20_30min。
為進一步實現(xiàn)本發(fā)明目的，所述步驟(I)的球磨時間優(yōu)選為12_15min/100g ;煅燒的升溫速度優(yōu)選為每小時升溫400-600°C，從室溫直接升溫至煅燒溫度。
所述步驟(2)的球磨時間優(yōu)選為5_8min/100g。
所述步驟(I)步驟(2)中兩次球磨均為濕磨,球磨子為氧化招小球；物料、球磨子與水的質(zhì)量比為(0.8-1) (I. 8-2) I。
所述壓制成型優(yōu)選為13_15MPa模壓成型，排氣2_3次。
一種陶瓷墻面磚，由上述方法制備，該陶瓷墻面磚的密度為I. 4 I. 5g/cm3，抗折強度為大于20MPa。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點
(I)本發(fā)明中，由于鋁廢渣的加入，并有效地進入材料的骨架，材料中鋁含量的增加，在比重不變的情況下，其抗折強度得到了顯著提高。本發(fā)明所制備的陶瓷墻面磚密度在I.35 I. 5g/cm3,為輕質(zhì)材料，其抗折強度可達20Mpa以上，約為行業(yè)標準(行業(yè)標準的抗折強度為10 IlMPa)的2倍，且其他性能與原純輕質(zhì)料配方燒成的產(chǎn)品相當。
(2)本發(fā)明是對工業(yè)廢渣的回收利用，變廢為寶，具有保護環(huán)境、降低成本和節(jié)能降耗的多重意義。
(3)引入鋁廢渣的同時，也引入了一定量的其他雜質(zhì)氧化物，而這些氧化物在燒成過程中起到助熔效果，降低了燒成溫度(原輕質(zhì)料配方的燒成溫度范圍在1180-1200°C，引入鋁廢渣后降至1130°C _1150°C )，實現(xiàn)較低溫度下燒成，節(jié)能降耗。
(4)目前鋁廢渣是免費，相比價格昂貴的工業(yè)氧化鋁原料，鋁廢渣還具有顆粒粒徑小，活性高，利于燒成等優(yōu)點。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發(fā)明做進一步描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此，對未特別說明的工藝參數(shù)，可參照常規(guī)技術進行。
實施例I
利用鋁型材工業(yè)廢渣制備陶瓷墻面磚的方法，包括如下步驟
(I)取20kg華南地區(qū)某鋁型材廠工業(yè)廢渣150°C下烘干后，在高溫爐中1000°C煅燒處理(保溫lh，煅燒時的升溫速度為每小時升溫500°C，從室溫直接升溫至煅燒溫度)，自然冷卻后得到鋁型材工業(yè)廢渣熟料；再將該熟料進行球磨，球磨時間為60min，出漿過80目篩，烘干后過20目篩造粒，即得到鋁廢渣熟料，待配料；本實施例中鋁廢渣的化學成分見表 I。
表I華南地區(qū)某鋁型材廠工業(yè)廢渣鋁廢渣的成分表
權利要求
1.利用鋁型材工業(yè)廢渣制備陶瓷墻面磚的方法，其特征在于包括如下步驟(1)鋁型材工業(yè)廢渣的預處理將鋁型材工業(yè)廢渣在120°c-150°C下烘干后，在高溫爐中950°C -1050°C煅燒處理，自然冷卻后得到鋁型材工業(yè)廢渣熟料；再將該熟料進行球磨， 出漿過80-100目篩，烘干后過20-30目篩造粒，即得到鋁廢渣熟料；(2)鋁廢渣摻雜輕質(zhì)陶瓷墻面磚配料按照質(zhì)量配比計，將鋁廢渣熟料、輕質(zhì)白料、羧甲基纖維素和三聚磷酸鈉按(5 30) (70 95) O. I O. 3混合配料，配好后進行球磨混料，出漿過80-100目篩，烘干后過20-30目造粒；按質(zhì)量百分比計，所述輕質(zhì)白料原料組成為玻璃粉10 20%、頁巖10 15%、長石10 20%、粘土 10 20%和陶瓷廠拋光磚廢料40 50% ;(3)成型用干壓成型法壓制成型，烘干至含水量<1% ；(4)燒成將干燥后的坯體按以下的燒成制度燒成；在10-20min內(nèi)從室溫升溫至 500°C，在 10-20min 內(nèi)從 500°C升溫至 800°C ;在 15_25min 內(nèi)從 800°C升溫至 1000°C ;在 15-25min 內(nèi)從 1000°C升溫至 1100°C;在 5-lOmin 內(nèi)從 1100°C升溫至 1130°C -1170°C;保溫 20_30min。
2.根據(jù)權利要求I所述的利用鋁型材工業(yè)廢渣制備陶瓷墻面磚的方法，其特征在于 所述步驟(I)的球磨時間為12-15min/100g ;煅燒的升溫速度為每小時升溫400-600°C，從室溫直接升溫至煅燒溫度。
3.根據(jù)權利要求I所述的利用鋁型材工業(yè)廢渣制備陶瓷墻面磚的方法，其特征在于 所述步驟(2)的球磨時間為5-8min/100g。
4.根據(jù)權利要求I所述的利用鋁型材工業(yè)廢渣制備陶瓷墻面磚的方法，其特征在于 所述步驟(I)步驟(2)中兩次球磨均為濕磨，球磨子為氧化鋁小球；物料、球磨子與水的質(zhì)量比為(O. 8-1) (1.8-2) I。
5.根據(jù)權利要求I所述的利用鋁型材工業(yè)廢渣制備陶瓷墻面磚的方法，其特征在于 所述壓制成型為13-15MPa模壓成型，排氣2_3次。
6.一種陶瓷墻面磚，其特征在于其由權利要求1-5任一項所述方法制備，該陶瓷墻面磚的密度為I. 4 I. 5g/cm3，抗折強度為大于20MPa。
全文摘要
本發(fā)明公開了利用鋁型材工業(yè)廢渣制備的陶瓷墻面磚及其制備方法，該方法包括鋁型材工業(yè)廢渣的預處理；高強度輕質(zhì)陶瓷墻面磚的配料，按照質(zhì)量配比計，將鋁廢渣熟料、輕質(zhì)白料、羧甲基纖維素和三聚磷酸鈉按(5～30)∶(70～95)∶0.1∶0.3混合配料，配好后進行球磨混料，出漿過80-100目篩，烘干后過20-30目造粒；高強度輕質(zhì)陶瓷墻面磚的成型；高強度輕質(zhì)陶瓷墻面磚的燒成，即得到高強度輕質(zhì)陶瓷墻面磚。該材料的抗折強度較未添加鋁廢渣的輕質(zhì)陶瓷墻面磚配方有明顯提高，約為國家標準2倍；鋁廢渣引入到輕質(zhì)陶瓷墻面磚的生產(chǎn)中，不僅提高了材料性能，降低了生產(chǎn)成本，而且能為社會處理掉大量廢渣，保護了環(huán)境。
文檔編號C04B35/00GK102976714SQ201210510978
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月30日 優(yōu)先權日2012年11月30日
發(fā)明者王慧, 劉華鋒, 曾令可 申請人:華南理工大學