本发明属于陶瓷材料技术领域，涉及一种合成结合剂及其采用该结合剂制备瓷砖坯的方法。
背景技术：
粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，是我国当前排量较大的工业废渣之一，随着电力工业的发展，燃煤电厂粉煤灰排放量逐年增加，大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气，若排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。经检测发现，粉煤灰的化学成分中含有制备陶瓷坯体所需的无机非金属氧化物，很多文献报道了利用粉煤灰制备瓷砖的研究，例如申请号201510474620.3和201610259412.6等中国专利申请。粉煤灰是瘠性原料、其颗粒之间缺少相互粘附性，所以难以用干粉压砖机制成有足够强度的砖坯；该领域原有技术都是向粉煤灰内添加粘土（有时称为白泥）作为砖坯结合剂，这使得砖坯中粉煤灰的使用比例一般不超过70wt%；这样一方面加快了有限的天然粘土资源的耗尽、另一方面不符合尽量提高粉煤灰使用比例的目标。因此本发明的目标是向粉煤灰内添加少量合成的砖坯结合剂代替粘土、使砖坯中粉煤灰的使用比例达到85wt%以上。
技术实现要素：
本发明的关键技术方案是以水玻璃与水配成折合绝干多硅酸钠百分含量在3.0wt%-20.0wt%之间的溶液，再外加聚丙烯酸钠0.1wt%-0.5wt%，作为粉煤灰砖坯专用的合成结合剂溶液；为了适应低温烧成工艺也参照原有技术向砖坯原料内加入钾长石作为助烧剂。
采用合成结合剂的粉煤灰瓷砖坯制备方法包括下列工序:
第一步粉煤灰预处理：将来自不同热电厂、不同批次的粉煤灰初步筛分、除铁，经立式粉磨机研磨后二次筛分、除铁，筛上粗料返回立式粉磨机，筛下料进入旋转窑高温锻烧除残炭；第二步干法造粒：将经过预处理的粉煤灰100质量份与钾长石6-12质量份依次加入造粒机，混料造粒，在混料过程中喷入合成结合剂溶液5-8质量份，得到造粒料，陈腐一昼夜；第三步压制砖坯：造粒料采用皮带输送机送入压机模具，压成坯体；所用的钾长石需要预先研磨至平均粒径不超过5微米。
水玻璃是人工合成的材料，俗称泡花碱，属于多硅酸钠水溶液，多硅酸钠的化学式为na2o·nsio2，n为二氧化硅与氧化钠摩尔数的比值，称为水玻璃的模数。水玻璃模数越大则氧化硅比例越高、溶液粘度增大，粘结力增大，因此不同模数的硅酸钠有着不同的用处。水玻璃广泛应用于普通铸造、精密铸造、造纸、陶瓷等众多领域作为结合剂。我国生产的水玻璃模数一般在2.4～3.3之间。水玻璃在水溶液中的含量（或称浓度）常用密度或者波美度表示。土木工程中常用水玻璃的密度一般为1.36～1.50g/cm³，相当于波美度38.4～48.3。密度越大，水玻璃浓度就越大。本发明采用符合以上规格的水玻璃，把波美度近似看作水玻璃溶液中绝干多硅酸钠的百分含量。
聚丙烯酸钠是人工合成的水溶性高分子化合物。商品形态的聚丙烯酸钠，相对分子质量小到几百，大到几千万，外观为无色或淡黄色粘稠液体、凝胶、树脂或固体粉末，无毒。性质和用途随相对分子质量不同而有明显区别；相对分子质量在1000-10000的，可作为分散剂，应用于水处理（分散剂或阻垢剂）、造纸、纺织印染、陶瓷等工业领域。用作造纸涂布分散剂时，相对分子质量在2000-4000，涂料浓度在65%～70%时，仍可有良好流变性和熟化稳定性。分子量在1000-3000之间的，用作水质稳定剂和黑液浓缩时结垢控制剂。分子量在10万-100万之间的，用作涂料增稠剂和保水剂，可使羧基化丁苯胶乳、丙烯酸酯乳液等合成胶乳黏度增长，避免水分析出，保持涂料体系稳定。分子量在数百万以上的，用作絮凝剂，以及在食品工业中作增黏剂。本发明优选的是采用分子量在20万-200万之间的聚丙烯酸钠。
具体实施方式
下列实施例所用的水玻璃是模数2.7、波美度40的，这里近似看作其中绝干多硅酸钠含量为40wt%。
实施例1
取波美度40的水玻璃75千克与水925千克配成1吨水玻璃溶液，其中绝干多硅酸钠含量为3.0wt%，外加聚丙烯酸钠5千克，作为粉煤灰砖坯合成结合剂溶液；将经过预处理的粉煤灰100质量份与钾长石16质量份依次加入造粒机，混料造粒，在混料过程中喷入合成结合剂溶液8质量份，得到造粒料，陈腐一昼夜后送入压机模具，压成坯体,干燥至含水量不超过2%，取样测定干坯强度为1.62mpa。
实施例2
取波美度40的水玻璃250千克与水750千克配成1吨水玻璃溶液，其中绝干多硅酸钠含量为10wt%，外加聚丙烯酸钠3千克，作为粉煤灰砖坯合成结合剂溶液；将经过预处理的粉煤灰100质量份与钾长石9质量份依次加入造粒机，混料造粒，在混料过程中喷入合成结合剂溶液7质量份，得到造粒料，陈腐一昼夜后送入压机模具，压成坯体，干燥至含水量不超过2%，取样测定干坯强度为1.56mpa。
实施例3
取波美度40的水玻璃500千克与水500千克配成1吨水玻璃溶液，其中绝干多硅酸钠含量为20wt%，外加聚丙烯酸钠1千克，作为粉煤灰砖坯合成结合剂溶液；将经过预处理的粉煤灰100质量份与钾长石6质量份依次加入造粒机，混料造粒，在混料过程中喷入合成结合剂溶液5质量份，得到造粒料，陈腐一昼夜后送入压机模具，压成坯体，干燥至含水量不超过2%，取样测定干坯强度为1.66mpa。
对比例1
将经过预处理的粉煤灰100质量份与钾长石12质量、白泥15质量份依次加入造粒机，混料造粒，在混料过程中喷入3wt%木质素磺酸钠溶液6质量份，得到造粒料，陈腐一昼夜后送入压机模具，压成坯体，干燥至含水量不超过2%，取样测定干坯强度为1.38mpa。
从上述实施例可以看出，本发明以优选的合成结合剂代替粘土，比原有技术的大幅度提高了砖坯内使用粉煤灰的比例、而且节省天然粘土资源，制备的瓷砖坯体强度等性能优于添加粘土的瓷砖坯体。上述实施例用于对权利要求的解释，但并非用于对权利要求的限定，本发明的保护范围应当以权利要求书为准。