專利名稱：利用工業(yè)赤泥生產(chǎn)微晶板材的配方和生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明 屬于一種建筑建材行業(yè)產(chǎn)品，特別是涉及利用工業(yè)赤泥制備微晶板材的配 方和生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
赤泥從鋁土礦中制取氧化鋁后排出的紅褐色、粉泥狀強(qiáng)堿性工業(yè)固體廢物料。一 般含氧化鐵量大，外觀與赤色泥土相似，因而得名，是氧化鋁生產(chǎn)過程中必不可少的副產(chǎn) 物，每生產(chǎn)1噸氧化鋁同時(shí)產(chǎn)出1. 0 1. 8噸赤泥，而排出的赤泥主要采取露天筑壩堆存處 理，既浪費(fèi)土地又極易造成“二次揚(yáng)塵”污染環(huán)境。在生產(chǎn)氧化鋁過程中，每噸產(chǎn)品需鋁土礦 2. 3噸、燒堿60-100公斤、石灰30-50公斤、產(chǎn)生廢渣1. 5噸。長期的生產(chǎn)會積累數(shù)千萬噸 以上的廢礦渣。大量的廢礦渣占據(jù)了數(shù)百公頃土地，嚴(yán)重破壞了生態(tài)環(huán)境。這些廢礦渣，即 赤泥具有強(qiáng)堿性(PH> 10)，每立方米含堿量可達(dá)6公斤。如泥漿因雨水等外部因素向周遍 擴(kuò)散，就會對環(huán)境造成嚴(yán)重?fù)p害。預(yù)計(jì)到2010年，我國赤泥產(chǎn)出量將達(dá)到4000萬噸/年以 上，加上歷年累計(jì)積存量，其數(shù)量超過1億噸，而利用率僅為15%左右。赤泥堆存不但占用 大量土地，還易造成土地堿化及其附液將會嚴(yán)重污染下游地下水和地表水，由于大量的赤 泥未得到充分利用，長期占用大量土地，造成土地堿化，地下水受到污染，危害人們的健康。 同時(shí)也是資源的浪費(fèi)，嚴(yán)重阻礙了鋁工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。加快赤泥的綜合利用、減少土地占 用、保護(hù)環(huán)境迫在眉睫。因此，對赤泥堆場的防滲進(jìn)行研究，對解決鋁工業(yè)生產(chǎn)環(huán)保問題具 有重要的現(xiàn)實(shí)意義。微晶板材，又稱玻璃陶瓷，具有優(yōu)良的理化性能，其莫氏硬度為5. 5 8，抗壓強(qiáng)度為 36(T680MPa，抗折強(qiáng)度為3(T70MPa，抗沖擊強(qiáng)度為2. 0 4. 8Kg/cm2，光澤度為8(TllO°C，膨 脹系數(shù)為(I(TlOO) X 10_7°C，吸水率<0.05%，具有良好的耐酸堿性能，因此被廣泛用作 建筑裝飾材料、臺面板材、管材、鑄件、密封件等，經(jīng)拋光后的板材產(chǎn)品表面具有美倫美幻、 感觀高雅的紋理和晶瑩柔和的光澤，更受到建筑設(shè)計(jì)界和業(yè)主的青睞。正是因?yàn)榫哂羞@些 色澤美觀、外表華麗、耐磨損、不退色、耐腐蝕、安全、環(huán)保、衛(wèi)生、自潔等特殊性能，使微晶板 材成為二十一世紀(jì)天然石材和陶瓷面磚的最佳替代產(chǎn)品，成為國際流行的環(huán)保建筑裝飾新 材料，被廣泛應(yīng)用于中高檔級賓館、飯店、商場、寫字樓、車站、機(jī)場、住宅等建筑物中，用于 內(nèi)、外墻、地面、臺面的裝飾裝潢以及市場上其它眾多的中高檔建筑如賓館、商場、郵局、電 信局、醫(yī)院、銀行、電力、城市建設(shè)等公共場所。在歐、美、俄、日國家，微晶板材的研究起步較早，微晶板材七十年代開始流行，目 前只有少數(shù)工業(yè)比較先進(jìn)的國家如美國、前蘇聯(lián)和日本能組織工業(yè)化生產(chǎn)，他們是用純化 學(xué)原料SiO2, Al2O3，CaO, MgO等配制而成，其生產(chǎn)方法主要有兩種，一種是壓延法，先將微 晶板材原料機(jī)壓成型，然后再進(jìn)行晶化；另一種是水淬法，先將微晶板材原料熔化成玻璃渣 料，再機(jī)壓成型或利用匣缽成型，最后進(jìn)行晶化。在起始階段，產(chǎn)品主要使用礦渣與其它玻 璃原料混合熔化后，采用壓延法工藝生產(chǎn)制成平板結(jié)晶化玻璃，再經(jīng)拋磨后，使之具有漂亮 花紋的板材，用于建筑裝飾。七十年代中期，日本率先研制出燒結(jié)法微晶板材并實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，當(dāng)時(shí)由于生產(chǎn)工藝復(fù)雜，核心技術(shù)一直由日本人壟斷，我國長期依靠進(jìn)口。微晶板材采用清潔的生產(chǎn)技術(shù)，生產(chǎn)過程中不產(chǎn)生污染物，并可大量利用礦山尾 礦、煤矸石、粉煤灰等工業(yè)和城市固體廢棄物作為生產(chǎn)所需原料，節(jié)省自然資源，故早在 1987年就被國際環(huán)保組織認(rèn)定為“可持續(xù)發(fā)展的綠色建材”。二十多年來，微晶板材以其 獨(dú)特優(yōu)越的美感、高檔質(zhì)感、理化性能指標(biāo)以及“安全、健康、衛(wèi)生”的環(huán)保性能已被世界各 國的建筑行業(yè)所認(rèn)同，并廣泛應(yīng)用于地鐵、賓館、酒樓、機(jī)場、商業(yè)大廈等各類高級場館中。 1998年6月，在意大利卡拉拉國際博覽會和德國紐倫堡國際石材博覽會上，日本NEG公司在 歐洲的代理商推出了超薄型微晶板材和防滑型微晶板材，立即國際建筑業(yè)界的高度關(guān)注。十幾年來，經(jīng)過不懈的努力，終于克服了種種困難，研制了利用工業(yè)赤泥生產(chǎn)中高 檔微晶材料一微晶板材、微晶磚等等系列產(chǎn)品。為工業(yè)赤泥生態(tài)工業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的戰(zhàn)略 奠定了牢固的基石，為發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)探索出一條資源節(jié)約的長效機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)環(huán)境、 社會環(huán)境、經(jīng)濟(jì)效益的共贏之路。原來需花費(fèi)巨資來治理排放的赤泥尾礦廢渣，通過這一技 術(shù)將轉(zhuǎn)化成為具有使用價(jià)值的新型建材！赤泥的綜合利用問題是當(dāng)今世界工業(yè)固體廢棄物綜合利用的難題之一。若建成年 產(chǎn)200萬m2中高檔微晶材料制品，則每年可處理和利用工業(yè)赤泥達(dá)8. 5萬噸，全國平均每 省建一座這樣中等規(guī)模的廠，則每年處理和利用工業(yè)赤泥近200萬噸。這項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)和 應(yīng)用為氧化鋁行業(yè)建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型企業(yè)奠定了基礎(chǔ)，對鋁工業(yè)廢渣的綜合利 用具有重要的示范意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明利用工業(yè)赤泥制備微晶板材的配方和生產(chǎn)工藝的目的，就是針對上述問題 提供一種利用工業(yè)赤泥制備微晶板材的配方和生產(chǎn)工藝，它選用工業(yè)赤泥為主要原料，可 以不用或少用金屬氧化物，降低熔化溫度，降低晶化溫度，縮短晶化保溫時(shí)間，提高勞動(dòng)生 產(chǎn)率，節(jié)省能源，降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本。本發(fā)明利用工業(yè)赤泥制備微晶板材的配方和生產(chǎn)工藝，選用的工業(yè)赤泥的物理性 質(zhì)顆粒直徑0. 088 0. 25毫米，比重2. 7 2. 9，容重0. 8 1. 0，熔點(diǎn)1200 1250°C，主 要化學(xué)成分是無機(jī)的非金屬硅鋁酸鹽、鐵的氧化物、鈣的氧化物，其中包括Si02、Fe203、Fe0、 Ca0、Na20、k20、Mg0 等，其化學(xué)成份為 Si0219%，Α12038· 53%, Fe20316. 61%, CaO 43%, Na2O 2. 45%，等，它是低硅、高鈣、高鐵，對微晶板材組成比較有利。本發(fā)明利用工業(yè)赤泥制備微晶板材的配方和生產(chǎn)工藝包括下列步驟
1.混合原料將原料按下列重量百分比混合在一起，混拌均勻
工業(yè)赤泥粉粒度0.08 0. 5mm25 60%
方解石粉粒度0.1 0. 7mm0^8%
石英砂粒度0.1 0. 3mm30^50%
碳酸鈉0 5· 5%
硼砂0^3%
氧化鋁0^5%
碳酸鋇Γ5%
氧化鋅0^5%
澄清劑0 1%注工業(yè)赤泥中本身所含有的氧化鐵和氧化亞鐵比較高，一般不需要添加著色劑， 這樣就充分利用工業(yè)赤泥中本身所含有的鐵的氧化物作為著色劑；2.高溫熔化將上述混合原料放入玻璃熔化爐內(nèi)熔化成玻璃液，熔化溫度 1380"1500°C ；3.水淬使玻璃液流入水槽內(nèi)，水淬成直徑(T6mm的顆粒料；4.裝模將上述粒料裝入模具內(nèi)；5.加熱晶化將上述布好粒料的模具放入晶化窯爐內(nèi)加熱晶化，晶化溫度 70(T115(TC，晶化保溫時(shí)間10 80分鐘；6.出窯在晶化窯內(nèi)退火，退火至溫度15(T250°C，時(shí)間3飛小時(shí)，出窯冷卻；7.脫模出窯冷卻，把模具內(nèi)的半成品即微晶毛板取出，放置微晶毛板區(qū)域，待加 工；8.加工處理對微晶毛板進(jìn)行研磨、拋光、切割，包裝為成品，待售。 本產(chǎn)品生產(chǎn)工藝采用水淬燒結(jié)晶化法，水淬燒結(jié)晶化法是將特定的配合原料熔化 成玻璃液流出，經(jīng)水淬壓片后，成為特定范圍細(xì)度的小顆粒，然后干燥鋪放在特制耐火材料 模具上，進(jìn)入晶化窯爐，完成熱處理受控晶化過程而成為微晶毛板，出窯冷卻后，再進(jìn)行磨 拋處理，切割包裝為成品。本生產(chǎn)工藝獨(dú)到之處是應(yīng)用了表面玻璃粒料預(yù)處理工藝和多階 段工序的受控晶化熱處理工藝新技術(shù)，并使用國內(nèi)外先進(jìn)水準(zhǔn)的熱工界面柔性調(diào)整控制系 統(tǒng)技術(shù)，最大限度地縮小了在窯內(nèi)燃燒過程中的各個(gè)階段性溫差，確保形成產(chǎn)品的最低可 控制平整度指標(biāo)，并使得產(chǎn)品表面晶紋和立體效果達(dá)到最佳狀態(tài)，從而使產(chǎn)品各項(xiàng)綜合性 能指標(biāo)得到大幅度提高。


圖1為本發(fā)明利用工業(yè)赤泥生產(chǎn)微晶板材的配方和生產(chǎn)工藝示意圖。 由原料1、混合2、熔化3、水淬4、入模5、晶化處理6、出窯7、檢驗(yàn)8、磨拋9、切割10、檢驗(yàn) 11、包裝12、成品13組成。用本發(fā)明的生產(chǎn)工藝制備的微晶板材的機(jī)械性能及理化指標(biāo)為比重2. 6 2. 75 耐酸率 99.7%莫式硬度 6.0 8.5 光澤度 95 °C抗拉強(qiáng)度 360mpa吸水率 < 0.005%抗折強(qiáng)度 48mpa耐堿率 98%本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較其主要優(yōu)點(diǎn)是，利用工業(yè)赤泥為主要原料，可不用和少用 金屬氧化物，大大降低原料成本，降低晶化溫度和縮短晶化時(shí)間，可連續(xù)生產(chǎn)，從而提高生 產(chǎn)效率，產(chǎn)量提高，節(jié)省能源，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。下面結(jié)合實(shí)施例做進(jìn)一步描述。實(shí)施例一工業(yè)赤泥粉 44% 方解石粉5% 石英砂 40%碳酸鋇3% 碳酸鈉 3.5% 硼砂 1.8%氧化鋅1.2% 氧化鋁 1.2% 澄清劑 0.3%將上述原料混合在一起混拌均勻，放入熔化爐內(nèi)經(jīng)1480°C溫度熔化成玻璃液，再經(jīng)水淬成6mm以下的顆粒料，裝入模具內(nèi)，放入晶化窯內(nèi)加熱至1080°C進(jìn)行晶化，晶化保溫 時(shí)間40分鐘，然后退火冷卻，冷卻至200°C，時(shí)間5小時(shí)，出窯后經(jīng)脫模、研磨、拋光、切割得 到黑色微晶板材成品。實(shí)施例二工業(yè)赤泥粉 46% 方解石粉5% 石英砂42%碳酸鋇3% 碳酸鈉 1.0% 硼砂 2.2%氧化鋁0.5% 澄清劑 0.3%將上述原料混合在一起混拌均勻，放入熔化爐內(nèi)經(jīng)1500°C溫度熔化成玻璃液，再 經(jīng)水淬成6mm以下的顆粒料，裝入模具內(nèi)，放入晶化窯內(nèi)加熱至1120°C進(jìn)行晶化，晶化保溫 時(shí)間30分鐘，然后退火冷卻，冷卻至200°C，時(shí)間5小時(shí)，出窯后經(jīng)脫模、研磨、拋光、切割得 到黑褐色微晶板材成品。實(shí)施例三工業(yè)赤泥粉51.5% 石英砂 39% 碳酸鋇 3.2%碳酸鈉 2.8% 硼砂 2.3% 氧化鋁 1.2%將上述原料混合在一起混拌均勻，放入熔化爐內(nèi)經(jīng)1450°C溫度熔化成玻璃液，再 經(jīng)水淬成6mm以下的顆粒料，裝入模具內(nèi)，放入晶化窯內(nèi)加熱至1130°C進(jìn)行晶化，晶化保溫 時(shí)間40分鐘，然后退火冷卻，冷卻至200°C，時(shí)間5小時(shí)，出窯后經(jīng)脫模、研磨、拋光、切割得 到深黑褐色微晶板材成品。
權(quán)利要求
1.利用工業(yè)赤泥生產(chǎn)微晶板材的配方和生產(chǎn)工藝，其特征在于包括下列步驟 (1).混合原料將原料按下列重量百分比混合在一起，混拌均勻 工業(yè)赤泥粉 粒度0.08 0.5mm 25 60%方解石粉粒度0.廣0.7mm 0^8%石英砂粒度0.廣0.3mm 30^50%碳酸鈉(Γ5. 5%硼砂(Γ3%氧化鋁(Γ5%碳酸鋇廣5%氧化鋅(Γ5%澄清劑(Tl%注工業(yè)赤泥中本身所含有的氧化鐵和氧化亞鐵比較高，一般不需要添加著色劑，這樣 就充分利用工業(yè)赤泥中本身所含有的鐵的氧化物作為著色劑；(2).高溫熔化將上述混合原料放入玻璃熔化爐內(nèi)熔化成玻璃液，熔化溫度 1380"1500°C ；(3).水淬使玻璃液流入水槽內(nèi)，水淬成直徑(T6mm的顆粒料；(4).裝模將上述粒料裝入模具內(nèi)；(5).加熱晶化將上述布好粒料的模具放入晶化窯爐內(nèi)加熱晶化，晶化溫度 70(T1150°C，晶化保溫時(shí)間10 80分鐘；(6).出窯在晶化窯內(nèi)退火，退火至溫度15(T250°C，時(shí)間3飛小時(shí)，出窯冷卻；(7).脫模出窯冷卻，把模具內(nèi)的半成品即微晶毛板取出，放置微晶毛板區(qū)域，待加工；(8).加工處理對微晶毛板進(jìn)行研磨、拋光、切割，包裝為成品，待售。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用工業(yè)赤泥生產(chǎn)微晶板材的配方和生產(chǎn)工藝，其特征在于 調(diào)色劑主要為鐵的氧化物，其它著色劑如Cr203、CoO, CuO、氧化亞鎳、氧化鎳、氧化錳、鎘紅、 鎘黃、硒粉可加、少加或不加。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用工業(yè)赤泥生產(chǎn)微晶板材的配方和生產(chǎn)工藝，其特征在于 水淬燒結(jié)晶化法是將特定的配合原料熔化成玻璃液流出，經(jīng)水淬壓片后，成為特定范圍細(xì) 度的小顆粒，然后干燥鋪放在特制耐火材料模具上，進(jìn)入晶化窯爐，完成熱處理受控晶化過 程而成為微晶毛板，出窯冷卻后，再進(jìn)行磨拋處理，切割包裝為成品。本生產(chǎn)工藝獨(dú)到之處 是應(yīng)用了表面玻璃粒料預(yù)處理工藝和多階段工序的受控晶化熱處理工藝新技術(shù)，并使用國 內(nèi)外先進(jìn)水準(zhǔn)的熱工界面柔性調(diào)整控制系統(tǒng)技術(shù)，最大限度地縮小了在窯內(nèi)燃燒過程中的 各個(gè)階段性溫差，確保形成產(chǎn)品的最低可控制平整度指標(biāo)，并使得產(chǎn)品表面晶紋和立體效 果達(dá)到最佳狀態(tài)，從而使產(chǎn)品各項(xiàng)綜合性能指標(biāo)得到大幅度提高。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用工業(yè)赤泥生產(chǎn)微晶板材的配方和生產(chǎn)工藝，其特征在于 其生產(chǎn)工藝流程是原料一混合一熔化一水淬一入模一晶化處理一出窯一檢驗(yàn)一磨拋一切 割一檢驗(yàn)一包裝一成品。
全文摘要
本發(fā)明利用工業(yè)赤泥生產(chǎn)微晶板材的配方和生產(chǎn)工藝，配方包括工業(yè)赤泥粉、鈣石粉、石英砂、碳酸鋇、碳酸鈉、硼砂、氧化鋁、氧化鋅及澄清劑，其主要生產(chǎn)工藝是將上述原料混拌均勻，放入熔化窯爐內(nèi)經(jīng)1380～1500℃熔化成玻璃液，再經(jīng)水淬成0～6mm顆粒，裝入模具后進(jìn)入晶化窯內(nèi)經(jīng)700～1150℃晶化燒成，晶化保溫時(shí)間10～80分鐘，然后退火出窯，經(jīng)脫模、研磨、拋光、切割、包裝后即得微晶板成品，本發(fā)明具有產(chǎn)品成本低，晶化溫度低，晶化時(shí)間短，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品合格率高，節(jié)省能源等特點(diǎn)。
文檔編號C03C10/00GK102092948SQ200910231160
公開日2011年6月15日 申請日期2009年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月10日
發(fā)明者梁東成, 趙保華, 陳國華, 陳海 申請人:淄博鈺晶新型材料科技有限公司, 趙保華