一種以粉煤灰為主要原料的防靜電陶瓷制品及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于陶瓷制品制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種以粉煤灰為主要原料的防靜電 陶瓷制品及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 粉煤灰，是從煤燃燒后的煙氣中收捕下來的細灰，是燃煤電廠、陶瓷廠煤氣站及水 煤漿爐排出的主要固體廢物。它是我國當(dāng)前排量較大的工業(yè)廢渣之一，隨著電力工業(yè)的發(fā) 展，燃煤電廠、陶瓷直燒煤爐的粉煤灰排放量逐年增加，大量的粉煤灰不加處理，就會產(chǎn)生 揚塵，污染大氣，若排入水系會造成河流淤塞，而其中的有毒化學(xué)物質(zhì)還會對人體和生物造 成危害。經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)，粉煤灰的化學(xué)成分中，除了含有制備陶瓷坯體所需的無機非金屬氧化 物：3102、41203、？6203、0&0、]\%0、1(20、似20、1102等組分外，還夾雜著少量的未充分氧化的 Fe20、未完全分解的碳酸鹽與硫酸鹽、有機炭粒、不燃物如灰分等。
[0003] 中國各地的粉煤灰之所以還存在大量的被填埋處理，沒有廣泛地、大量地被應(yīng)用 于陶瓷生產(chǎn)領(lǐng)域，造成資源浪費并影響環(huán)境，最主要的原因是這些廢料中夾帶的Fe20、碳酸 鹽與硫酸鹽、有機炭粒、不燃物等雜質(zhì)無法剔除，在傳統(tǒng)的陶瓷配方技術(shù)、工藝技術(shù)、燒成技 術(shù)等生產(chǎn)過程中，易造成坯體氣孔、起泡、裂紋、雜質(zhì)等缺陷。
[0004] 靜電防護是目前很多特殊工程需要考慮的，例如航空航天、精密制造、微電子、紡 織等領(lǐng)域所使用的建筑材料都需要良好的靜電防護性能，因此生產(chǎn)防靜電類陶瓷制品是行 業(yè)內(nèi)的發(fā)展趨向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提出一種能大量消耗粉煤灰，并通過引入骨灰提高制品白度和 孔隙率的以粉煤灰為主要原料的防靜電陶瓷制品，使粉煤灰在陶瓷領(lǐng)域得到高效利用，并 改變粉煤灰被填埋、用于做非陶瓷水泥磚或只用來生產(chǎn)低質(zhì)陶瓷磚等的命運，制品自身具 有防靜電作用。
[0006] 本發(fā)明的另一個目的在于提出一種以粉煤灰為主要原料的防靜電陶瓷磚的制備 方法，處理工藝簡單、成本低，成品兼具透水磚及薄板磚兩者優(yōu)點。
[0007] 為達此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0008] -種以粉煤灰為主要原料的防靜電陶瓷制品，所述陶瓷制品由以下質(zhì)量百分數(shù)的 原料制備而成：50-70 %粉煤灰、10-30 %骨灰、5-20 %熟料、5-10 %塑性粘土、0-10 %助熔 劑、半導(dǎo)體粉1-10 %和0-6 %輔料；
[0009] 所述半導(dǎo)體粉為高溫稀土復(fù)合材料。
[0010] 更進一步的說明，所述輔料為增強劑、減水劑或陶瓷色料中的一種或多種。
[0011] 更進一步的說明，所述增強劑占原料總質(zhì)量的質(zhì)量百分數(shù)為0-0. 5%。
[0012] 更進一步的說明，所述減水劑占原料總質(zhì)量的質(zhì)量百分數(shù)為〇-〇. 5%。
[0013] 更進一步的說明，所述陶瓷色料占原料總質(zhì)量的質(zhì)量百分數(shù)為0-5%。
[0014] 更進一步的說明，所述陶瓷色料為鐠黃、紅棕、橘黃、鈷藍、尖晶石系黑色色料中的 一種或多種組合。
[0015]更進一步的說明，所述助熔劑為硼砂。
[0016]-種以粉煤灰為主要原料的防靜電陶瓷磚的制備方法，包括以下步驟：
[0017]A、原料粉碎、過篩：將粉煤灰、骨灰、熟料、塑性粘土、助熔劑和陶瓷色料按配比進 行混合粉碎，過篩備用；
[0018]B、配料、攪拌制粉：向過篩備用的粉料加水?dāng)嚢?，在攪拌的過程中按配方比例加入 輔料和半導(dǎo)體粉；
[0019]C、陳腐：將步驟B獲得的粉料送入料倉陳腐；
[0020] D、壓制成型、干燥：將陳腐后的粉料進行布料沖壓成型，獲得磚坯，干燥；
[0021] E、燒成：將干燥的磚還后送入窯中燒成。
[0022] 更進一步的說明，步驟E燒成前還包括噴墨打印步驟，具體為對干燥后的磚坯進 行噴墨打印裝飾。
[0023] 更進一步的說明，步驟B中加水量不高于原料總質(zhì)量的12%。
[0024] 更進一步的說明，步驟B的攪拌時間為lOmin，攪拌轉(zhuǎn)速為20r/min。
[0025]更進一步的說明，步驟C的陳腐時間不少于24小時。
[0026]更進一步的說明，步驟D壓制后的還體厚度為3-6_。
[0027]本發(fā)明以粉煤灰為主要原料的防靜電陶瓷制品的有益效果：1、引入骨灰，成本低， 提尚制品白度；2、制品孔隙率大，廣品具有透水、吸水、保濕功能；3、防污、耐磨、發(fā)色良好； 4、將陶瓷制品表面的靜電耗散到制品內(nèi)部，達到消除靜電的作用。
[0028]本發(fā)明以粉煤灰為主要原料的防靜電陶瓷磚的制備方法的有益效果：1、對粉煤灰 進行充分利用，其處理工藝簡單，成本低廉，可以大量消耗；2、降低了粉料加工的電耗，直接 省去了噴霧制粉的煤耗，減少污染；3、提高產(chǎn)品的強度、化學(xué)穩(wěn)定性、熱沖擊性，擴大多孔陶 瓷磚的使用領(lǐng)域。
【具體實施方式】
[0029]下面通過【具體實施方式】來進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0030]-種以粉煤灰為主要原料的防靜電陶瓷制品，所述陶瓷制品由以下質(zhì)量百分數(shù)的 原料制備而成：50-70 %粉煤灰、10-30 %骨灰、5-20 %熟料、5-10 %塑性粘土、0-10 %助熔 劑、半導(dǎo)體粉1-10 %和0-6 %輔料；
[0031] 更進一步的說明，所述半導(dǎo)體粉為高溫稀土復(fù)合材料。
[0032] 配方中引入骨灰，除了其成本低，來源廣泛（動物骨灰）之外，由于其主要成份為 磷酸鈣，在高溫?zé)Y(jié)過程中，它促使配方中尤其是粉煤灰中的鐵離子以+3價態(tài)存在，得到 的坯體層中的鐵離子不顯色，提高了產(chǎn)品制品的白度；更重要的是它與粉煤灰反應(yīng)后，生成 骨灰瓷質(zhì)制品，這種結(jié)構(gòu)的制品較傳統(tǒng)的長石質(zhì)瓷制品孔隙率大，毛細孔多的特點，使得產(chǎn) 品具有透水、吸水、滲透、保濕等功能。制品在燒結(jié)時，表面除了形成一定量的微孔外，還可 形成致密的鈣_鋁-硅_磷晶相，無需再對干燥后的坯體進行施釉處理，噴墨打印后的色釉 混合型墨水與坯體結(jié)合緊密，自身起到防污、耐磨功能，并且發(fā)色良好。此外，助熔劑的添 加，有利于降低燒結(jié)溫度，減少煤耗。
[0033] 更優(yōu)的，所述半導(dǎo)體粉為含錫、銻、銦等高溫稀土復(fù)合材料，且所述半導(dǎo)體粉的顆 粒度< 20目，因其熔化溫度達1250°C以上，在坯體燒結(jié)（1200°C以下）成鈣-鋁-硅-磷 液相時，只有半導(dǎo)體復(fù)合材料外表面與其發(fā)生熔融反應(yīng)形成牢固的陶瓷晶相，這些高溫的 稀土復(fù)合材料半導(dǎo)體內(nèi)部結(jié)構(gòu)并受到影響，相當(dāng)于半導(dǎo)體顆粒鑲嵌于陶瓷晶相中，使得導(dǎo) 體顆粒一頭暴露于坯體表面，另一頭暴露于坯體內(nèi)部孔隙內(nèi)壁中，一旦這種多孔陶瓷內(nèi)部 的孔隙吸附到一定量的水份，相當(dāng)于孔隙內(nèi)壁中的半導(dǎo)體被連接（水可以導(dǎo)電），即可將瓷 磚表面的靜電耗散到瓷磚內(nèi)部，達到消除靜電的目的。
[0034] 因此由上述原料制備燒結(jié)后獲得的陶瓷制品，可以為陶瓷磚、薄板磚、瓦等陶瓷制 品，其自身結(jié)構(gòu)從內(nèi)到外，存在許多大小不一、形態(tài)各異的微孔洞及毛細孔，產(chǎn)品在室內(nèi)墻 面裝修中，可起到平衡室內(nèi)空氣濕度的作用，即室內(nèi)潮濕時，它可以吸附一定量的空氣中水 分，而當(dāng)室內(nèi)干燥時，又可將這些水分排出來，起到自動調(diào)節(jié)空氣濕度的功能；產(chǎn)品在室外 尤其是外墻裝飾中，在雨霧天氣時，會吸附一定水分，而到天氣干燥時，這些水分會自動排 出，起到墻體降溫的同時，覆蓋在外墻上的一些污垢會隨著這些外滲的水珠滾落到地面，起 到墻體自潔功能，此外，還具有將陶瓷制品表面的靜電耗散到制品內(nèi)部，達到消除靜電的作 用。
[0035] 更進一步的說明，所述輔料為增強劑、減水劑或陶瓷色料中的一種或多種混合物。
[0036] 更進一步的說明，所述增強劑占原料總質(zhì)量的質(zhì)量百分數(shù)為0-0. 5%。
[0037] 更進一步的說明，所述減水劑占原料總質(zhì)量的質(zhì)量百分數(shù)為0-0. 5%。
[0038] 更進一步的說明，所述陶瓷色料占原料總質(zhì)量的質(zhì)量百分數(shù)為0-5%。
[0039] 更進一步的說明，所述陶瓷色料為鐠黃、紅棕、橘黃、鈷藍、尖晶石系黑色色料中的 一種或多種組合。
[0040] 更進一步的說明，所述助熔劑為硼砂。添加少量的助熔劑硼砂，因硼砂熔點低，有 利于降低燒結(jié)溫度，減少煤耗；更重要的作用是擴大粉煤灰、耐火廢磚、膨潤土與骨灰反應(yīng) 后生成的骨灰瓷質(zhì)坯體的氣孔率，在坯體中形成"網(wǎng)絡(luò)形成體"結(jié)構(gòu)，提高產(chǎn)品的強度、化學(xué) 穩(wěn)定性、熱沖擊性，擴大了這種多孔陶瓷制品的使用領(lǐng)域。
[0041 ] 更進一步的說明，所述熟料是指經(jīng)燒結(jié)后的陶瓷材料，例如無釉的廢拋光磚、耐火 磚、外墻磚等，使用時將其破碎成一定粒徑的顆粒添加，顆粒的粒徑通常小于等于5目，利 用廢棄的陶瓷磚，提高陶瓷磚廢料的綜合利用價值。
[0042] -種以粉煤灰為主要原料的防靜電陶瓷磚的制備方法，包括以下步驟：
[0043] A、原料粉碎、過篩：將粉煤灰、骨灰、熟料、塑性粘土、助熔劑和陶瓷色料按配比進 行混合粉碎，過篩備用；
[0044] B、配料、攪拌制粉：向過篩備用的粉料加水?dāng)嚢?，在攪拌的過程中按配方比例加入 輔料和半導(dǎo)體粉；
[0045] C、陳腐：將步驟B獲得的粉料送入料倉陳腐；
[0046] D、壓制成型、干燥：將陳腐后的粉料進行布料沖壓成型，獲得磚坯，將磚坯送入 120-240°C輥道窯中進行干燥，干燥后的水分控制在0. 3-1%，使磚坯獲得足夠好的強度；
[0047] E、燒成：將干燥的磚坯后送入窯中燒成。
[0048] 其中，步驟A中原料混合粉碎后過篩，篩下料入庫存放備用，篩上的顆粒原料再次 進行粉碎紙質(zhì)顆粒粒徑達標后入庫備用。
[0049] 步驟B進行配料、攪拌，其攪拌工藝，與現(xiàn)有陶瓷磚加工工藝（即球磨制漿、噴霧制 粉）后得到的粉料相比，降低了粉料加工的電耗，直接省去了噴霧制粉的煤耗，成本降低， 污染減少，節(jié)能、環(huán)保。
[0050] 燒成選用快速燒成方式，將噴墨打印后的磚坯入窯低溫快速燒成，燒成溫度 1120-1180°C，燒成周期為 40-60min。
[0051] 更進一步的說明，步驟E燒成前還包括噴墨打印步驟，具體為對干燥后的磚坯進 行噴墨打印裝飾。采用本發(fā)明配方的坯體，在燒結(jié)時，表面除了形成一定量的微孔外，還可 形成致密的鈣_鋁-硅_磷晶相，無需再對干燥后的坯體進行施釉處理，噴墨打印后的色釉 混合型墨水與坯體結(jié)合緊密，自身起到防污、耐磨功能，并且發(fā)色良好。
[0052] 更進一步的說明，步驟B中加水量不高于原料總質(zhì)量的12%。優(yōu)選的，加水量控制 在原料總質(zhì)量的8%，攪拌過程中加入配方比例的陶瓷色料、增強劑和減水劑。
[0053] 更進一步的說明，步驟B的攪拌時間為lOmin，攪拌轉(zhuǎn)速為20r/min。
[0054] 更進一步的說明，步驟C的陳腐時間不少于24小時，陳腐時間大于等于24小時， 使粉料分水更加均勻穩(wěn)定。
[0055] 更進一步的說明，步驟D壓制后的坯體厚度為3_6mm。燒制過程氧化充分、容易排 氣，可以降低有機炭粒、不燃物等造成坯體鼓包、起泡等缺陷的風(fēng)險。
[0056] 更進一步的說明，燒成獲得產(chǎn)品后，冷卻后，