含陶瓷抛光泥浆的组合物及在制备陶瓷抛光泥浆双免砖上的应用.pdf

本发明公开了一种含陶瓷抛光泥的组合物，该组合物干燥的陶瓷抛光泥浆粉末，石屑，活性激发剂。其中陶瓷抛光泥浆粉末的粒度为0.1~15μm，比表面积大于460m2/kg。石屑的最大颗粒粒径为10mm，以及10mm到5mm，5mm，1.25mm粒径的混合物。活性激发剂包括碱性激发材料和表面活性剂，其中，碱性激发材料包括熟料、磷渣、矿渣、磷石膏、明矾石、硅酸钠、生石灰中的一种或多种，表面活性剂包括萘磺酸盐甲醛缩合物、三乙醇胺、木质磺酸钙中的一种或多种。本发明将所述的含陶瓷抛光泥的组合物应用于制备陶瓷抛光泥浆双免砖。制得的双免砖为MU15等级以上，工艺免高温烧结、免蒸汽养护，成本小耗能低，无二次环境污染。

1.  一种含陶瓷抛光泥的组合物，其特征在于，该组合物包括如下重量百分数的原料组成：干燥的陶瓷抛光泥浆粉末65%-85%，石屑10%-30%，活性激发剂5%-10%，占原料总量的7%-12%的水。

2.  一种含陶瓷抛光泥的组合物，其特征在于，该组合物包括如下重量百分数的原料组成：干燥的陶瓷抛光泥浆粉末65%，石屑30%，活性激发剂5%，占原料总量的7%的水。

3.  根据权利要求1或2所述的含陶瓷抛光泥的组合物，其特征在于，陶瓷抛光泥浆粉末的粒度为0.1~15μm，比表面积大于460m²/kg。

4.  根据权利要求1或2所述的含陶瓷抛光泥的组合物，其特征在于，石屑由不同颗粒粒径的石屑组成，最大颗粒粒径为10mm，其中10mm到5mm占0~10%，5mm以下占40%以上，1.25mm以下占20%以上。

5.  根据权利要求1或2所述的含陶瓷抛光泥的组合物，其特征在于，所述的活性激发剂包括占总质量为70-80%的碱性激发材料和占总质量20-30%的表面活性剂，其中，碱性激发材料包括熟料、磷渣、矿渣、磷石膏、明矾石、硅酸钠、生石灰中的一种或多种复合而成，表面活性剂包括萘磺酸盐甲醛缩合物、三乙醇胺、木质磺酸钙中的一种或多种复合而成。

6.  根据权利要求1或2所述的含陶瓷抛光泥的组合物，其特征在于，所述的活性激发剂包括占总质量为80%的碱性激发材料和占总质量20%的表面活性剂，其中，碱性激发材料包括磷石膏、明矾石、硅酸钠、生石灰复合而成，表面活性剂为木质磺酸钙、三乙醇胺复合而成。

7.  根据权利要求1~6任一项所述的含陶瓷抛光泥的组合物在制备陶瓷抛光泥浆双免砖上的应用。

8.  根据权利要求1~7任一项所述的含陶瓷抛光泥的组合物制备陶瓷抛光泥浆双免砖的方法，其特征在于，包括如下步骤：将干燥的陶瓷抛光泥浆粉末，石屑，活性激发剂混入搅拌机，干搅2-4min，添加水分，高速搅拌5-10min，形成半干料，通过自动布料机，撒布至压砖模具，在18-25MPa下压制成型，将压制好的砖在自然条件下养护至25-30天，即得陶瓷抛光泥浆双免砖。

含陶瓷抛光泥浆的组合物及在制备陶瓷抛光泥浆双免砖上的应用
技术领域
本发明涉及一种含陶瓷抛光泥的组合物，并将其应用于制备双免砖上，同时公开了具体的制备方法。
背景技术
抛光砖是陶瓷行业的主要产品，我国是抛光砖生产大国，占瓷砖产量36％。陶瓷抛光泥浆是生产陶瓷抛光砖产生的废弃泥浆，陶瓷瓷质砖和厚釉砖经过刮平定厚、磨边倒角和研磨抛光等一系列深加工后即成为光亮如镜及平滑细腻的陶瓷抛光瓷砖，研磨形成的细粉料则混合降温刀具的冷却水、在少量絮凝剂作用下沉降形成陶瓷抛光泥浆。研磨抛光工序通常要将磨去瓷砖砖坯表面0.5～0.7mm厚度，有时甚至高达2mm厚度，按照压滤后陶瓷抛光泥浆含水率20％左右计算，每生产1m²抛光瓷砖产生2.5kg左右的陶瓷抛光泥浆，我国2012年抛光砖已达到87亿m²，按此计算，其产生的陶瓷抛光泥浆2170万t，90％以上都无法资源化循环利用，大多进行堆放处置，占用了大量有用土地。陶瓷抛光泥浆颗粒粒度细，长时间堆放可随风飘散，严重污染空气，威胁周围居民身心健康。由于其含有高温树脂和絮凝剂等成分，混合在土壤中会造成土壤板结，在雨水作用下的浸出液会渗入土壤，污染地下水。
但同时，陶瓷抛光泥浆是高温生成瓷砖抛光而成，其微观结构疏松，颗粒较细，由100nm到3um的长棒状和片状颗粒堆积而成(图1)，其矿物成分主要是低温石英、富铝红柱石(莫来石)及无定型相等(图2)，主要化学成分仍然为SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO等，和粉煤灰、钢渣等硅铝基工业废渣主要成分类似，因此具有潜在水硬性活性活性。因此，高效激发其活性是资源化利用陶瓷抛光泥浆的关键。
目前，国内外关于陶瓷抛光泥浆资源化研究不多，大多集中在作为陶瓷砖生产原料混合石英、粘土和长石等，重新进行高温烧成制备陶瓷砖，陶瓷抛光泥浆掺入量18％左右，陶瓷抛光泥浆太低，品质稳定难以保证；还有不少学者开展了于陶瓷抛光泥浆高温烧结制备轻质砖、仿古砖、多孔陶瓷、透水砖等研究，仍然需要进行高温制备，能耗和成本均较高，性价比不明显；国内外利用粉煤灰、钢渣等工业废渣制备免烧砖的研究较多，利用陶瓷抛光泥浆制备免烧砖的研究极少，只有谌俊等人开展了免烧砖方面的研究，但其陶瓷抛光泥浆利用率只有45％，利用率还未过半，仍然需要掺用10％的高强度等级水泥，文献中砖体强度采用经验估算只能达到MU10(28天强度经验估算只有14.7MPa)，达不到JC/T 422-2007非烧结垃圾尾矿砖标准中最低等级MU15的强度要求，只能用在非承重墙结构，适用范围有限。
取自某陶瓷厂抛光泥浆，含水率18.2％，烘干后比表面积490.3m²/kg，其化学成分和矿物组成如下。图1为陶瓷抛光泥浆放大5000倍的SEM图。图2为陶瓷抛光泥浆XRD图。
表1陶瓷抛光泥浆化学组成

发明内容
本发明的目的在于利用陶瓷抛光泥浆组合物制备双免砖，大幅消耗堆积如山的陶瓷抛光泥浆，改善环境、节约土地，同时又制备出能耗低、性能优良的免高温烧结、免蒸汽养护的双免砖，节能环保，市场优势明显。
本发明是这样实现上述目的的：
一种含陶瓷抛光泥的组合物，该组合物包括如下重量百分数的原料组成：干燥的陶瓷抛光泥浆粉末65％-85％，石屑10％-30％，活性激发剂5％-10％，占原料总量的7％-12％的水。
进一步优选为干燥的陶瓷抛光泥浆粉末65％，石屑30％，活性激发剂5％，占原料总量的7％的水。
所述的陶瓷抛光泥浆粉末的粒度为0.1～15μm，比表面积大于460m²/kg。
所述的石屑由不同颗粒粒径的石屑组成，最大颗粒粒径为10mm，其中10mm到5mm占0～10％，5mm以下占40％以上，1.25mm以下占20％以上。
所述的活性激发剂包括占总质量为70-80％的碱性激发材料和占总质量20-30％的表面活性剂，其中，碱性激发材料包括熟料、磷渣、矿渣、磷石膏、明矾石、硅酸钠、生石灰中的一种或多种复合而成，表面活性剂包括萘磺酸盐甲醛缩合物、三乙醇胺、木质磺酸钙中的一种或多种复合而成。
进一步优选为所述的活性激发剂包括占总质量为80％的碱性激发材料和占总质量20％的表面活性剂，其中，碱性激发材料包括磷石膏、明矾石、硅酸钠、生石灰复合而成，表面活性剂为木质磺酸钙、三乙醇胺复合而成。
上述中将含陶瓷抛光泥的组合物应用于制备陶瓷抛光泥浆双免砖上。
上述中含陶瓷抛光泥的组合物制备陶瓷抛光泥浆双免砖的方法，包括如下步骤：将干燥的陶瓷抛光泥浆粉末，石屑，活性激发剂混入搅拌机，干搅2-4min，添加水分，高速搅拌5-10min，形成半干料，通过自动布料机，撒布至压砖模具，在18-25MPa下压制成型，将压制好的砖在自然条件下养护至25-30天，即得陶瓷抛光泥浆双免砖。
陶瓷抛光泥浆，其主要成分均为高温生成的富含硅、铝的二氧化硅和三氧化二铝，大量的热能转化成化学能储存在陶瓷抛光泥浆颗粒结构体内部，其中具有潜在活性的二氧化硅含 量在50％以上，潜在活性三氧化二铝含量在20％以上，有关研究也证实其具有火山灰活性，活性指数高达80％以上。烘干后陶瓷抛光泥浆颗粒粒径细小，比表面积高，更能提高其水化硬化反应活性能力。但是，在一般条件下，陶瓷抛光泥浆中活性成分几乎不会水化硬化，也不能产生胶凝性能，只有在只有在少量激发剂情况下，它才能靠自身的化学组成形成胶凝物质而具有水化硬化活性。陶瓷抛光泥浆中活性成分二氧化硅和三氧化二铝主要化学键为Si-O和Al-O键，分别以[SiO₄]^4-和[AlO₄]^5-四面体等形式存在，在高液相碱度条件下发生Si-O和Al-O键断裂和结构重排，玻璃体解聚，生成水化硅酸钙、铝酸钙、铁酸盐类以及其他沸石类水化产物。熟料和生石灰等溶于水能够迅速形成碱性物质，形成高液相碱度条件，促使陶瓷抛光泥浆中活性成分分解解离，磷渣、矿渣和硅酸钠等在碱性条件下，能够很快的发生健健断裂，形成含硅和含铝的溶液，加速陶瓷抛光泥浆中活性成分解离和晶体重构；磷石膏和明矾石能够形成含高浓度硫酸盐氛围，加快铝酸钙等含铝成分形成含32个结晶水的钙矾石晶体的形成，保证结构体骨架的形成，陶瓷抛光泥浆激发剂中的一种或多种相互作用，促使陶瓷抛光泥浆中活性成分分解和结构重排，最终生成主要以水化硅酸钙凝胶和钙钒石晶体为主，以石屑为骨架填充材料，它们之间相互胶结、互为骨架、交错搭接形成一个密实的结构体，这是陶瓷抛光泥浆免烧砖具有较高强度主要原因。
本发明的优点：(1)和其他陶瓷抛光泥浆制备砖相比，陶瓷抛光泥浆免烧砖不需要掺用10％的高强度等级水泥，砖体强度高，为MU15等级以上；(2)原料主要为废弃陶瓷抛光泥浆、采用免高温烧结、免蒸汽养护，成本小耗能低，无二次环境污染；(3)陶瓷抛光泥浆利用率高，为大幅消耗陶瓷抛光泥浆提供一条新途径。(4)解决了陶瓷抛光泥浆占地、污染环境等问题。(5)本发明工艺简单，操作方便，适合大幅推广应用。
附图说明
图1为陶瓷抛光泥浆放大5000倍的SEM图。
图2为陶瓷抛光泥浆XRD图。
具体实施方式：
实施例1
取陶瓷抛光泥浆65kg，石屑30kg，活性激发剂5kg(其中，石屑中5-10mm颗粒1.5kg，2-5mm颗粒15kg，0.5-1.25mm颗粒13.5kg；生石灰占活性激发剂总质量的1.25kg，磷渣占0.75kg，矿渣占1.25kg，明矾石占0.75kg，木质磺酸钙占0.95kg、三乙醇胺占0.05kg)将所有材料加入搅拌机干拌2～4min，然后添加水7kg，高速搅拌5min，形成半干料，通过自动布料机，撒布至压砖模具，在20MPa压力下压制成型，将压制好的砖在自然条件下养护25天，即得到240mm×115mm×53mm尺寸的成品陶瓷抛光泥浆双免砖。根据JC/T 422-2007非烧结垃圾尾矿砖标准测试，其平均抗压强度为31.5MPa，平均吸水率10.8％，尺寸偏差和 外观质量等均符合要求。
实施例2
取陶瓷抛光泥浆70kg，石屑29kg，活性激发剂1kg(其中，石屑中5-10mm颗粒1.45kg，2-5mm颗粒占11.6kg，0.5-1.25mm颗粒15.95；活性激发剂中由熟料0.8kg，萘磺酸盐甲醛缩合物0.17kg，三乙醇胺0.03kg组成)将所有材料加入搅拌机干拌2～4min,然后添加水10kg，高速搅拌5min，形成半干料，通过自动布料机，撒布至压砖模具，在20MPa压力下压制成型，将压制好的砖在自然条件下养护28天，即得到240mm×115mm×53mm尺寸的成品陶瓷抛光泥浆双免砖。根据JC/T 422-2007非烧结垃圾尾矿砖标准测试，其平均抗压强度为27.2MPa，平均吸水率13.4％，尺寸偏差和外观质量等均符合要求。
实施例3
取陶瓷抛光泥浆77kg，石屑20kg，活性激发剂3kg(其中，石屑中5-10mm颗粒1.8kg，2-5mm颗粒占10kg，0.5-1.25mm颗粒8.2kg；活性激发剂中由生石灰1.0kg，磷石膏0.6kg，矿渣0.8kg，萘磺酸盐甲醛缩合物0.57kg、三乙醇胺0.03kg组成)将所有材料加入搅拌机干拌2～4min,然后添加水10.5kg，高速搅拌5min，形成半干料，通过自动布料机，撒布至压砖模具，在20MPa压力下压制成型，将压制好的砖在自然条件下养护27天，即得到240mm×115mm×53mm尺寸的成品陶瓷抛光泥浆双免砖。根据JC/T 422-2007非烧结垃圾尾矿砖标准测试，其平均抗压强度为28.1MPa，平均吸水率12.8％，尺寸偏差和外观质量等均符合要求。
实施例4
取陶瓷抛光泥浆80kg，石屑15kg，活性激发剂5kg(其中，石屑中5-10mm颗粒1.5kg，2-5mm颗粒8.25，0.5-1.25mm颗粒5.25kg；活性激发剂中由生石灰2.0kg，明矾石0.5kg，矿渣1.5kg，萘磺酸盐甲醛缩合物0.95kg，三乙醇胺0.05kg组成)，将所有材料加入搅拌机干拌2～4min,然后添加水11kg，高速搅拌5min，形成半干料，通过自动布料机，撒布至压砖模具，在20MPa压力下压制成型，将压制好的砖在自然条件下养护30天，即得到240mm×115mm×53mm尺寸的成品陶瓷抛光泥浆双免砖。根据JC/T 422-2007非烧结垃圾尾矿砖标准测试，其平均抗压强度为28.1MPa，平均吸水率11.9％，尺寸偏差和外观质量等均符合要求。
实施例5
取陶瓷抛光泥浆85kg，石屑10kg，活性激发剂5kg(其中，石屑中5-10mm颗粒占1kg，2-5mm颗粒占6kg，0.5-1.25mm颗粒3kg；活性激发剂中熟料1.5kg，硅酸钠0.3kg，磷渣0.4kg， 矿渣1.0kg、磷石膏0.8kg，萘磺酸盐甲醛缩合物0.7kg，木质磺酸钙0.3kg组成)将所有材料加入搅拌机干拌2～4min，然后添加水12kg，高速搅拌5min，形成半干料，通过自动布料机，撒布至压砖模具，在20MPa压力下压制成型，将压制好的砖在自然条件下养护26天，即得到240mm×115mm×53mm尺寸的成品陶瓷抛光泥浆双免砖。根据JC/T 422-2007非烧结垃圾尾矿砖标准测试，其平均抗压强度为27.3MPa，平均吸水率12.1％，尺寸偏差和外观质量等均符合要求。