本发明属陶瓷材料制备领域，特别涉及一种利用钢铁渣制备陶瓷釉用熔块的方法。
背景技术：
钢铁冶炼生产中，比如炼铁、铁水预处理、炼钢、钢水精炼等过程中均会产生大量的钢铁渣，钢铁渣的成分随生产工序及所采用的原料变化而变化，但都以硅酸盐矿物和玻璃相为主，一般SiO2含量为5～40％、CaO含量为20～50％、Al2O3含量为2～28％、MgO含量为3～30％。合金钢铁渣、不锈钢铁渣还常常含有0.2～5％的Cr、Ni等成分。钢铁渣成分杂、量大，部分被返回应用于炼铁或炼钢生产,部分用于建筑骨料，部分被磨成微粉作为水泥掺合料，但仍有大量未能被有效利用而需占地填埋处理。对于铬等重金属含量高的不锈钢铁渣等，还需进行特殊处置。因此若能将一部分钢铁渣用作陶瓷生产的原料，提高钢铁渣的利用价值，对保护资源和生态环境是很有意义的。
陶瓷生产离不开釉。釉是指覆盖在陶瓷坯体表面的一层薄薄的玻璃态或玻璃态与结晶态相结合的物质，具有提高制品性能、装饰等作用，按外表特征可分为透明釉、乳浊釉、结晶釉等品种，按原料组成可分为熔块釉、部分熔块釉、生料釉。传统陶瓷生产工艺中，将长石、石英、高岭土、粘土、石灰石、白云石、锆英石、萤石等矿物原料和各类助熔剂、澄清剂、着色剂等辅助原料按一定配比混合成生料釉，然后细磨成浆状液体，施于陶瓷坯体表面，然后进行高温煅烧制成釉面陶瓷制品。随着陶瓷技术发展，出现了熔块釉。熔块釉是将原料先熔融成玻璃液态物质后水淬成颗粒，即熔块，再分级，配料组合成釉料使用。也有将熔块与其他物料混合加水研磨制浆使用的，制成的釉浆具有较稳定的悬浮性和对坯体的良好粘着性，一般称之为部分熔块釉。由于熔块具有稳定釉料性质、扩大釉烧成范围、提高釉面质量等诸多优点，近年来在釉面陶瓷生产中得到了越来越广泛的应用。但熔块生产仍存在能耗较高等技术问题。
陶瓷釉用熔块品种繁多，生产熔块所采用的原料配方随品种不同而变化，但目前生产陶瓷釉用熔块所采用的原料与传统生产釉的原料类似，主要为长石、石英、高岭土、粘土、石灰石、白云石、锆英石、萤石等矿物原料和各类助熔剂、澄清剂、着色剂等辅助原料。也有一些釉料和陶瓷生产企业在熔块的配方中加入少量冷态的工业固态废弃物，比如燃煤电厂的 粉煤灰等。例如，专利“一种利用工业矿渣进行分相黑色花釉的制备方法”(专利申请号：CN201210087100.3)提出了一种利用工业矿渣进行分相黑色花釉的制备方法，利用釉烧成过程中熔体产生的分相机理结合矿渣着色氧化物进行着色，使少量着色氧化物产生较大的着色能力，从而发明了一种成本低、稳定性高、花纹丰富的黑色花釉的制备方法；专利“利用铝型材工业矿渣制备陶瓷熔块的方法”(专利申请号：CN201210510902.0)公开了一种利用铝型材工业矿渣制备陶瓷熔块的方法，此发明在预处理过的工业铝型材矿渣中加入必要的配合料，制得陶瓷熔块。
这些针对工业废渣开展的研究工作，未涉及利用钢铁渣生产陶瓷釉用熔块。实际上，钢铁渣的成分是与许多陶瓷釉用熔块矿物原料成分相近的，而且钢铁渣还含部分玻璃态，玻璃比结晶态矿物更易熔融。若以钢铁渣为原料生产熔块所需的能耗比利用结晶态矿物为原料要低，可减少助熔剂的加入量。由于一般采用的助熔剂加热会分解出CO2、SOX、NOX等污染性气体，所以减少助熔剂的用量，可直接降低熔块生产对环境的污染。
本发明利用钢铁渣为原料制备陶瓷用熔块，不仅可利用钢铁渣的矿物资源，减少熔块生产所需开采的矿物原料，而且，因钢铁渣富含易熔融的玻璃相，可降低熔块生产所需的能源和助熔剂，是一种对环境友好的陶瓷釉用熔块制备方法。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种利用钢铁渣制备陶瓷釉用熔块的方法，该方法减少了陶瓷釉用熔块生产所需的原料和能源，有利于保护生态环境。所制备的熔块颗粒具有烧成温度宽、膨胀系数合适、强度高、耐磨等优点，产品附加值高。
本发明提供一种利用钢铁渣制备陶瓷釉用熔块的方法，其包括以下步骤：
(1)将钢铁渣3～95重量份和调质料6～135重量份混合均匀，制得混合料；
(2)将混合料投入高温窑炉，于1300℃～1600℃温度下加热熔融，使混合料成为澄清均化的熔体；
(3)将熔体从高温窑炉内排出并水淬成熔块颗粒，将熔块颗粒烘干、破碎、筛分后制得陶瓷釉用熔块。
优先的，在上述步骤(1)之前，对所述的钢铁渣和调质料进行磨细预处理。
优选的，所述调质料为石英砂、石英岩、硅砂、砂岩、高岭土、粘土、粉煤灰、叶蜡石、氧化铝、氢氧化铝、镁砂、锆英砂、长石、钾长石、钠长石、氧化钙、碳酸钙、石灰石、白云石、滑石、菱镁矿、玄武岩和废玻璃等中的一种或多种3～95重量份，助熔剂、晶核剂、澄清剂、着色剂或和脱色剂中的一种或多种3-40重量份。
进一步优选的，步骤(1)中钢铁渣为50～90重量份，石英砂、石英岩、硅砂、砂岩、高岭土、粘土、粉煤灰、叶蜡石、氧化铝、氢氧化铝、镁砂、锆英砂、长石、钾长石、钠长石、氧化钙、石灰石、白云石、滑石、菱镁矿、玄武岩和废玻璃一种或多种为25～75重量份，助熔剂、晶核剂、澄清剂、着色剂和脱色剂中的一种或多种为10～25重量份。
优先的，上述步骤(1)所述的助熔剂选自碳酸钠、碳酸钾、硝酸钠、硝酸钾、芒硝、萤石、氟硅酸钠、氟化钠、冰晶石、硼酸、硼砂、氧化锂、氧化铅、氧化锌、磷酸钠等；所述晶核剂选自氧化铁、氧化钛、氧化锆、氧化铬、碳、硫、碳化硅、金属硫化物、Si、Zn、Au、Ag、Fe、Mn、Cu等金属粉；所述澄清剂选自三氧化二砷、三氧化二锑、焦锑酸钠、硝酸盐、硫酸盐、二氧化铈、氟化物、食盐；所述着色剂选自Ag、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Cu、Ni、Co、Sb等金属或金属离子化合物、硫、砷和硒及其化合物等；所述脱色剂选自Se、三氧化二砷、三氧化二锑、焦锑酸钠、Na2S、二氧化铈、五氧化二砷、五氧化二锑、碳、硝酸盐、氟化物、氯化物等。
优先的，上述步骤(2)所述的钢铁渣可以为高炉铁渣、熔融还原炼铁炉铁渣、各种钢渣等，具体的，可以为小型高炉铁渣、不锈钢LF精炼渣等。
所述钢铁渣的组成为：SiO2含量为5～40％、CaO含量为20～50％、Al2O3含量为2～28％、MgO含量为3～30％。
优先的，上述步骤(2)所述的高温窑炉为燃气、燃煤、燃油等燃烧窑炉，电弧加热或电极加热或电阻加热的电熔窑、或燃烧窑炉与电熔窑结合的窑炉。
优先的，步骤(3)所述的陶瓷釉用熔块为结晶釉用熔块、微晶熔块、乳浊釉用熔块或透明釉用熔块。
步骤(3)中术语“水淬”，指的是混合料经高温熔融后形成的高温玻璃液体缓慢流入水中急速冷却使其淬化的一个过程。
在步骤(3)制得陶瓷釉用熔块后，还可以进一步排出在高温窑炉内沉淀的金属，进行回收利用。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明制备陶瓷釉用熔块的方法将钢铁渣作为熔块原料，节约了熔块生产所需开采的矿物原料；
(2)本发明制备陶瓷釉用熔块的方法将富含玻璃态的钢铁渣作为熔块原料，使熔块生产所需的能耗明显下降，节约了熔块生产所需的能源和助熔剂。
(3)按本发明制得的陶瓷釉用熔块具有原料成本低、能耗低、产品质量高、用途广等优点。
具体实施方式
实施例1
预先将不锈钢LF精炼渣90份、石英砂60份、钠长石10份、叶蜡石5份、碳酸钠10份、硼砂5份、三氧化二锑2份混合均匀，制得混合料备用；(2)将混合料投入电熔池窑内，于1450℃温度下加热5小时，使混合料熔化，得到澄清、均化的熔体；(3)将熔体从池窑内排出，同时用冷水冲熔体，使熔体水淬成熔块颗粒，将熔块烘干、破碎、筛分后制得陶瓷透明釉用熔块产品。熔块热膨胀系数(0～600℃)为(6.3～6.6)xl0-6/℃，用此熔块制得的陶瓷面砖表面莫氏硬度达到4级。
所述不锈钢LF精炼渣的组成为：CaO 48.6％，SiO2 34.9％，Al2O3 2.5％，MgO 4.5％。
实施例2
预先将小型高炉铁渣50份、石英砂10份、长石10份、镁砂5份、磷酸钠15份混合均匀，制得混合料备用；(2)将混合料投入以天然气为燃料的池窑内，于1500℃温度下加热4小时，使混合料熔化，得到澄清、均化的熔体；(3)将熔体从熔化窑内排出，同时用冷水冲熔体，使熔体水淬成熔块颗粒，将熔块烘干、破碎、筛分后制得陶瓷微晶熔块产品。熔块热膨胀系数(0～600℃)为(6.6～6.8)xl0-6/℃，用此熔块制得的微晶玻璃复合陶瓷板表面莫氏硬度达到5级。
所述小型高炉铁渣的组成为CaO 25.7％，SiO2 27.8％，Al2O3 25.9％，MgO 11.2％。