本發(fā)明涉及一種以大摻量赤泥為原料經(jīng)輥道窯燒成的防靜電陶瓷及其制備方法，屬于陶瓷制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

赤泥作為氧化鋁行業(yè)的副產(chǎn)物，其排放量非常大，我國(guó)每年產(chǎn)生的赤泥廢棄物達(dá)1000萬(wàn)噸，廢棄物隨意堆放會(huì)對(duì)大氣、水和土壤等環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重影響，因此，發(fā)展赤泥的循環(huán)利用技術(shù)迫在眉睫。赤泥的含鐵量高，也含有高溫下能夠分解的碳酸鈣，在將其作為陶瓷原料使用時(shí)，赤泥中的鐵組分在高溫?zé)蓵r(shí)易形成低熔點(diǎn)的液相，而碳酸鹽分解產(chǎn)生的氣體會(huì)在陶瓷坯體中帶來(lái)孔隙、在釉料層中帶來(lái)針孔缺陷，近年來(lái)，多是發(fā)展利用添加赤泥的方法來(lái)生產(chǎn)發(fā)泡陶瓷，如zl201510283089.1公開了一種添加瓷磚廢料并經(jīng)輥道窯燒成發(fā)泡赤泥瓷磚的方法，通過(guò)調(diào)控原料配方，利用高溫?zé)蛇^(guò)程中氣體釋放行為的控制來(lái)生產(chǎn)得到發(fā)泡赤泥瓷磚。

在不發(fā)泡陶瓷的生產(chǎn)過(guò)程中，赤泥的添加量一直較低，zl201210295391.5公開了利用添加15％赤泥原料來(lái)生產(chǎn)得到仿古磚，這是因?yàn)槌嗄嗪扛呓o坯體帶來(lái)高溫下降低粘度的熔劑組分就多，高溫?zé)蓵r(shí)陶瓷易變形、過(guò)燒，高溫下液相出現(xiàn)過(guò)早，氣體排出通道被封閉后氣體將殘留于坯體內(nèi)，進(jìn)而使坯體出現(xiàn)鼓泡、黑心等缺陷，尤其是在高溫快燒的輥道窯生產(chǎn)工藝中，采用高摻雜量赤泥來(lái)生產(chǎn)不發(fā)泡陶瓷制品的技術(shù)研究報(bào)道非常少。cn201610056201.2公開了利用添加赤泥、富硅鋁料和富石英類料等作為原料，利用高溫下未反應(yīng)原料和新生成的礦物材料的骨架可以保障試樣不易過(guò)燒和變形，且有良好的力學(xué)性能，當(dāng)赤泥添加量增至35％時(shí)，燒成溫度只得降為1120℃，這說(shuō)明赤泥含量增高時(shí)陶瓷對(duì)于輥道窯生產(chǎn)工藝的適應(yīng)性大幅度降低，因?yàn)榇髶搅繋?lái)的高溫下軟化和氣泡問(wèn)題(約1150℃時(shí)fe2o3會(huì)分解為feo、fe3o4和氧氣)會(huì)給陶瓷制品帶來(lái)結(jié)構(gòu)和性能上的惡化。在陶瓷制品的生產(chǎn)過(guò)程中摻加大摻量赤泥原料的技術(shù)成為限制赤泥作為陶瓷制品原料的一個(gè)主要問(wèn)題，需進(jìn)行深入開展。

靜電作為自然界常見的現(xiàn)象，對(duì)于處于靜電場(chǎng)合中的工作人員、生產(chǎn)的產(chǎn)品和設(shè)備儀器而言，當(dāng)靜電超過(guò)一定限度，會(huì)對(duì)人身安全、生產(chǎn)環(huán)境和產(chǎn)品質(zhì)量等造成嚴(yán)重危害，一方面靜電會(huì)大幅度降低設(shè)備的使用壽命及其采集信號(hào)的精確性，另一方面靜電易引起火災(zāi)、爆炸等安全事故，因此防靜電材料的研究顯得異常重要。在防靜電陶瓷的研發(fā)中，研究者為調(diào)控防靜電陶瓷的表面電阻和體積電阻處于10⁶～10⁹ω/m范圍內(nèi)，主要采用在陶瓷中添加導(dǎo)電物質(zhì)的方法，如石墨、導(dǎo)電二氧化錫粉、金屬纖維、金屬粉、導(dǎo)電鈦酸鋇和鈦酸鉛粉等，也可以將半導(dǎo)體材料作為添加物。zl200410077668.2和cn201610261404.5公開了將二氧化錫、氧化鋅、二氧化鈦、氧化銻和鐵的氧化物等一起加入陶瓷原料中，并經(jīng)燒成或澆注過(guò)程生產(chǎn)得到防靜電陶瓷的技術(shù)方案。在這些通過(guò)外加導(dǎo)電物質(zhì)實(shí)現(xiàn)防靜電性能的防靜電陶瓷生產(chǎn)工藝中，添加物的含量和分布情況受生產(chǎn)工藝穩(wěn)定性的影響非常明顯，畢竟防靜電添加劑在防靜電陶瓷中的分布會(huì)極大地影響陶瓷的防靜電性能，在實(shí)際生產(chǎn)中往往通過(guò)增加添加物的含量來(lái)保障防靜電性能的實(shí)現(xiàn)，此時(shí)會(huì)帶來(lái)生產(chǎn)工藝可控性差和原料成本高的問(wèn)題。另外，這些導(dǎo)電物質(zhì)都屬于化工合成原料，合成工藝過(guò)程的復(fù)雜性導(dǎo)致該類原料的價(jià)格偏高，進(jìn)而使防靜電陶瓷的成本大幅度增加。

當(dāng)下，采用天然原料或礦渣原料來(lái)生產(chǎn)防靜電陶瓷的研究日益受到重視，如cn201110163544.6公開了一種利用硫鐵礦燒渣制備導(dǎo)電陶瓷制品的技術(shù)方案：以硫鐵礦燒渣、礦化劑和還原劑為原料，經(jīng)粉料混合、成型和燒成過(guò)程制得電阻率為0.6ω·cm以上的導(dǎo)電陶瓷，該技術(shù)方案的基本原理是加入的煤粉、焦炭或石油焦還原劑在高溫下還原鐵元素的同時(shí)，碳元素發(fā)生結(jié)晶轉(zhuǎn)變，變成導(dǎo)電的石墨，進(jìn)而在導(dǎo)電陶瓷中原位形成電流傳輸?shù)耐ǖ溃瑢?shí)現(xiàn)導(dǎo)電陶瓷的性能；cn201510959865.5公開了利用含10～22wt％fe2o3、0.5～10wt％feo和0.5～10wt％fe3o4的鐵礦渣為原料，添加粘土、瓷石或砂等經(jīng)配料、造粉、壓制后在輥道窯中生產(chǎn)制備得到防靜電陶瓷。

赤泥中鐵元素(fe2o3)的含量高，鐵元素的價(jià)態(tài)為高價(jià)態(tài)的fe³⁺，作為陶瓷原料制備得到的陶瓷坯體在高溫?zé)蛇^(guò)程中，尤其是輥道窯的氧化焰氣氛中鐵元素價(jià)態(tài)會(huì)一直處于高價(jià)態(tài)，只有在高溫下(約1150℃)高價(jià)態(tài)鐵氧化物(fe2o3)才會(huì)發(fā)生分解變?yōu)榈蛢r(jià)態(tài)鐵(feo和fe3o4)和氧氣，因此如何調(diào)控高溫?zé)蛇^(guò)程中鐵氧化物的價(jià)態(tài)，保障其防靜電性能，成為限制赤泥作為防靜電陶瓷原料的又一個(gè)主要問(wèn)題，相關(guān)的研究非常少。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種以大摻量赤泥為原料經(jīng)輥道窯燒成的防靜電陶瓷，解決了赤泥隨意堆放利用率低、循環(huán)利用途徑有限的問(wèn)題，具有赤泥原料用量大、燒成的防靜電陶瓷變形量小、不發(fā)泡的特點(diǎn)，生產(chǎn)效率高，有利于規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)，本發(fā)明同時(shí)提供其制備方法。

本發(fā)明所述的以大摻量赤泥為原料經(jīng)輥道窯燒成的防靜電陶瓷，由以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的原料制成：

其中，所述熟焦寶石是將焦寶石在1300℃下煅燒2h后而制得。

本發(fā)明所述的以大摻量赤泥為原料經(jīng)輥道窯燒成的防靜電陶瓷的制備方法，包括以下步驟：

(1)先將配比量的原料混勻，再按照水與原料的質(zhì)量比為35:65的比例加水混料，在快速研磨機(jī)中研磨10min后制得料漿，干燥后進(jìn)行研磨得到干粉，通過(guò)造球機(jī)或手工方式造陶瓷粉粒；

(2)將陶瓷粉粒置于模具中，于200mpa下模壓成型，經(jīng)150℃下干燥1h后放入輥道窯中，經(jīng)1150～1160℃下燒成，燒成周期為70min，得到防靜電陶瓷。

本發(fā)明的制備方法是利用在高溫?zé)蛇^(guò)程中赤泥與添加的耐高溫助劑(熟焦寶石、耐火粘土和高溫長(zhǎng)石)之間的相互反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)氣體的排出、陶瓷的燒成和鐵氧化物價(jià)態(tài)的控制，實(shí)現(xiàn)防靜電陶瓷的燒成穩(wěn)定性、致密程度和防靜電性能，通過(guò)赤泥添加量的調(diào)整來(lái)調(diào)控得到的防靜電陶瓷的表面電阻和體積電阻數(shù)值。

本發(fā)明的有益效果如下：

(1)本發(fā)明的制備方法所采用的赤泥原料的用量大，能夠通過(guò)調(diào)節(jié)赤泥的用量來(lái)方便調(diào)控防靜電陶瓷的防靜電指標(biāo)，也可以將其發(fā)展成為一種解決赤泥堆放問(wèn)題的有效方法，經(jīng)輥道窯一次燒成的防靜電陶瓷變形量小、不發(fā)泡，生產(chǎn)效率高，有利于規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)；

(2)采用輥道窯生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)適應(yīng)性強(qiáng)，生產(chǎn)效率高，有利于規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)；

(3)本發(fā)明不采用添加還原物質(zhì)的方法，經(jīng)原材料配合后高溫?zé)?，調(diào)控赤泥原料高溫釋放氣體、高溫下低熔點(diǎn)物質(zhì)熔融以及高溫下氣體發(fā)泡的過(guò)程，生產(chǎn)得到變形量小、不發(fā)泡和防靜電性能可調(diào)控的防靜電陶瓷。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。

實(shí)施例1

(1)按照質(zhì)量百分比進(jìn)行配料，配制含55％赤泥、5％高嶺土、10％熟焦寶石、12％耐火粘土和18％高溫長(zhǎng)石的混合物料，按照水與混合物料的質(zhì)量比為35:65的比例加水混料，在快速研磨機(jī)上研磨10分鐘后制得料漿，將磨制的料漿干燥后研磨獲得干粉，通過(guò)造球機(jī)或手工方式造陶瓷粉粒；

(2)將經(jīng)步驟(1)制備得到的陶瓷粉粒放入模具中，在200mpa下模壓成型，經(jīng)150℃干燥1小時(shí)后放入輥道窯中經(jīng)1160℃燒成，燒成周期為70分鐘，即得防靜電陶瓷。

經(jīng)測(cè)試，本實(shí)施例得到的防靜電陶瓷的吸水率為0.1％，抗折強(qiáng)度為33mpa。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gb1410-2006規(guī)定的測(cè)試方法，測(cè)得防靜電陶瓷的表面電阻和體積電阻分別為6×10⁶歐姆和1×10⁸歐姆。

實(shí)施例2

(1)按照質(zhì)量百分比進(jìn)行配料，配制含65％赤泥、5％高嶺土、10％熟焦寶石、7％耐火粘土和13％高溫長(zhǎng)石的混合物料，按照水與混合物料的質(zhì)量比為35:65的比例加水混料，在快速研磨機(jī)上研磨10分鐘后制得料漿，將磨制的料漿干燥后研磨獲得干粉，通過(guò)造球機(jī)或手工方式造陶瓷粉粒；

(2)將經(jīng)步驟(1)制備得到的陶瓷粉粒放入模具中在200mpa下模壓成型，經(jīng)150℃干燥1小時(shí)后放入輥道窯中經(jīng)1155℃燒成，燒成周期為70分鐘，即得防靜電陶瓷。

經(jīng)測(cè)試，本實(shí)施例得到的防靜電陶瓷的吸水率為0.4％，抗折強(qiáng)度為29mpa。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gb1410-2006規(guī)定的測(cè)試方法，測(cè)得防靜電陶瓷的表面電阻和體積電阻分別為3×10⁵歐姆和5×10⁶歐姆。

實(shí)施例3

(1)按照質(zhì)量百分比進(jìn)行配料，配制含75％赤泥、5％高嶺土、10％熟焦寶石、3％耐火粘土和7％高溫長(zhǎng)石的混合物料，按照水與混合物料的質(zhì)量比為35:65的比例加水混料，在快速研磨機(jī)上研磨10分鐘后制得料漿，將磨制的料漿干燥后研磨獲得干粉，通過(guò)造球機(jī)或手工方式造陶瓷粉粒；

(2)將經(jīng)步驟(1)制備得到的陶瓷粉粒放入模具中在200mpa下模壓成型，經(jīng)150℃干燥1小時(shí)后放入輥道窯中經(jīng)1150℃燒成，燒成周期為70分鐘，即得防靜電陶瓷。

經(jīng)測(cè)試，本實(shí)施例得到的防靜電陶瓷的吸水率為0.9％，抗折強(qiáng)度為25mpa。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gb1410-2006規(guī)定的測(cè)試方法，測(cè)得防靜電陶瓷的表面電阻和體積電阻分別為8×10⁴歐姆和7×10⁵歐姆。