本发明涉及陶瓷加工领域，且特别涉及一种古建陶瓷及其制备方法。
背景技术：
：陶瓷是以天然粘土以及各种天然矿物为主要原料经过粉碎混炼、成型和煅烧制得的材料的各种制品。以前人们把用陶土制作成的在专门的窑炉中高温烧制的物品称作陶瓷，陶瓷是陶器和瓷器的总称。陶瓷的传统概念是指所有以粘土等无机非金属矿物为原料的人工工业产品。它包括由粘土或含有粘土的混合物经混炼，成形，煅烧而制成的各种制品。由最粗糙的土器到最精细的精陶和瓷器都属于它的范围。对于它的主要原料是取之于自然界的硅酸盐矿物(如粘土、石英等)，因此与玻璃、水泥、搪瓷、耐火材料等工业，同属于“硅酸盐工业”的范畴。陶瓷的主要产区为彭城镇、景德镇、醴陵、高安、丰城、萍乡、黎川、佛山、潮州、德化、淄博、唐山、北流等地。此外景德镇是我国“瓷都”之一。但目前氧化铝厂生产过程中赤泥的浪费较大，废弃的赤泥量较多，不仅导致工业生产成本高昂，而且还需对废弃赤泥单独运输至垃圾废弃厂，增加额外的运输和处理成本。技术实现要素：本发明的目的之一在于提供一种古建陶瓷的制备方法，该制备方法简单，条件可控性好，成品质量佳。通过将氧化铝厂废弃赤泥再次利用，使其变废为宝，不仅能够解决废弃氧化铝厂废赤泥的处理问题，同时还能大大降低生产成本，提高经济效益。本发明的第二目的在于提供一种由上述制备方法制备而得的古建陶瓷，所得的古建陶瓷呈古建筑特有的青色，强度较佳，破碎率低，适用范围较广。本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：本发明提出一种古建陶瓷的制备方法，包括以下步骤：混合石英泥、废弃赤泥与页岩，得浆料，然后成型，烧成，蒸汽萃取。优选地，石英泥、废弃赤泥以及页岩的重量比为1：5-7：2-4。更优地，石英泥、废弃赤泥以及页岩的重量比为1：6：3。本发明还提出一种古建陶瓷，其由上述制备方法制备而得。本发明较佳实施例提供的古建陶瓷及其制备方法的有益效果包括：用氧化铝厂废弃赤泥作为制备古建陶瓷的原料之一，不仅能够制备得到品质(如强度、结构以及色泽)较佳的成品陶瓷，并且还能使其废物利用，变废为宝，在解决氧化铝厂废弃赤泥的处理问题的同时还能大大降低生产成本，提高经济效益。将石英泥、废弃赤泥与页岩以重量比为1：5-7：2-4混合，一方面较利于浆料的成型以及得到较佳的组织结构，另一方面能够在烧成后使成品呈现较佳地青色。本发明较佳实施例提供的古建陶瓷的制备方法简单，条件可控性好，成品质量佳。由此制备而得的古建陶瓷呈现古建筑特有的青色，强度较佳，破碎率低，适用范围较广。具体实施方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本发明实施例的古建陶瓷及其制备方法进行具体说明。本发明实施例提供的古建陶瓷的制备方法主要包括以下步骤：混合石英泥、废弃赤泥与页岩，得浆料，将浆料成型，然后烧成，蒸汽萃取，即可得到古建陶瓷。本发明实施例中所用的废弃赤泥优选为氧化铝厂所产生的废弃赤泥，通过实际生产测试，用上述废弃赤泥同样能够制备得到品质(如强度、结构以及色泽)较佳的成品陶瓷。并且通过将废弃赤泥作为制备古建陶瓷的原料之一，使其废物利用，变废为宝，不仅能够提高废弃赤泥的利用率，同时还能大大降低生产成本，提高经济效益。较佳地，所用的废弃赤泥中包括fe2o3、na2o、cao、mgo、tio2、sio2以及al2o3等成分。较佳地，每100重量份的废弃赤泥中含有22-24重量份的fe2o3、5-7重量份的na2o、18-22重量份的cao、12-14重量份的mgo、7-8重量份的tio2、10-14重量份的sio2以及6-7重量份的al2o3，余量为烧失量。较佳地，上述页岩可经以下步骤得到：将页岩进行除渣和破碎，使其粒度与石英泥和赤泥中固体的粒度接近，以提高浆料的均匀程度，利于使成品陶瓷具有较佳的组织结构。作为可选地，破碎后的页岩原料的粒径可以为2-3mm。石英泥可经以下步骤制得：将石英与水混合，球磨7-9h。石英依靠球磨机料筒中的球石撞击和摩擦，将石英颗粒进行磨细。球磨后所得的石英的细度为8-15％(200目筛)。可参考地，本发明实施例中，石英泥、废弃赤泥与页岩的混合优选先将球磨后所得的石英泥与赤泥搅拌混合，再与破碎后的页岩搅拌混合。上述搅拌例如可以于8-12r/min的条件下进行。通过搅拌可增加浆料原料之间的粘稠度且使颗粒之间更加紧凑。对应地，每次搅拌的时间可以为4-6h。作为可选地，本发明实施例中石英泥、废弃赤泥以及页岩的重量比优选为1：5-7：2-4。更优地，石英泥、废弃赤泥以及页岩的重量比为1：6：3。按上述比例混合而得的浆料一方面较利于成型以及得到较佳的组织结构，另一方面能够在烧成后呈现较佳地青色。值得说明的是，本发明实施例中的成型过程例如可将浆料于真空炼泥机中进行挤压，此成型过程同时还能起到干燥作用，以降低浆料的水分含量。例如，成型前浆料的水分含量为10-20wt％，对应地，成型后所得的待烧品的水分含量为5-8wt％。作为可选地，成型后所得的待烧品的粒径优选为0.5-1mm，该粒径范围下单个待烧品颗粒的表面积较小，更容易与其它待烧品颗粒结合，从而有利于排出待烧品中的空气，避免空气含量过高造成烧成过程中由于收缩不均匀而产生变形或裂纹。挤压可以于800-1000吨/m2的条件下进行。挤压后的待烧品厚度适中，且能进一步排出待烧品中所含的空气。可参照地，烧成例如可以于1050-1080℃的条件下处理7-9h。烧成为量变到质变的过程，其包括蒸发期、氧化分解和晶型转化期、玻化成瓷期以及冷却期。通过烧成使待烧品于高温条件下发生一系列的物理化学反应至显气孔率接近于零，从而得到完全致密程度的瓷化现象。本发明实施例将烧成条件控制为上述范围，一方面有利于提高初品的机械性能，降低破碎率，另一方面有利于提高初品的光泽度。烧成后的初品机械性能得以改善，具有一定的强度，尺寸较佳且颜色初步呈现出青色。进一步地，本发明实施例在烧成后还进行了蒸汽萃取步骤。具体地，蒸汽萃取是将烧成所得的初品冷却至950-1000℃，然后用蒸汽对冷却后的初品进行萃取。优选地，冷却为匀速冷却，冷却速率优选为0.05-0.1℃/min。蒸汽萃取是通过源源不断的高温蒸汽萃取出初品中的可溶于水的有色物质，并随其除去，以留下显青色的有色物质，从而使古建陶瓷成品颜色更为纯青，不掺有其它杂色。此外，蒸汽萃取还能使初品中的部分呈色物质发生化学变化，以最终呈现出青色。之所以将烧成的初品先冷却至950-1000℃，然后再进行蒸汽萃取，其原因在于：烧成的温度较高，与蒸汽的温差较大，若直接将烧成后的初品与蒸汽进行萃取，容易在与蒸汽接触的瞬间使初品的表面凝结一层保护膜，终止后续蒸汽与初品之间的萃取作用，导致初品内所含的水溶性有色物质无法有效的随蒸汽带走，依旧残留于初品内。反之，将初品先进行冷却，尤其是在0.05-0.1℃/min的冷却速率下匀速冷却，一方面可有效避免温差过大导致初品的表面凝结一层保护膜，另一方面还能有效保持初品的组织结构，维持较佳的致密性。作为可选地，蒸汽萃取过程中，蒸汽在每平方米初品表面的流通速率为20-30m3/h。该流通速率与蒸汽萃取饱和度相匹配，能及时将萃取反应后的旧蒸汽排出并提供等量新蒸汽，从而缩短萃取时间，提高萃取效率。值得说明的是，上述蒸汽萃取过程也可以与烧成的冷却期融合，也即在冷却期过程中同时进行蒸汽萃取过程。由上述制备方法制备而得的古建陶瓷呈古建筑特有的青色，强度较佳，破碎率低，适用范围较广。以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。实施例1以氧化铝陶瓷所产生的废弃赤泥为赤泥原料，该废弃赤泥含有fe2o3、na2o、cao、mgo、tio2、sio2以及al2o3成分。并且，每100重量份上述废弃赤泥中含有22重量份的fe2o3、5重量份的na2o、18重量份的cao、12重量份的mgo、7重量份的tio2、10重量份的sio2以及6重量份的al2o3，余量为烧失量。将页岩原料进行除渣和破碎，得到粒径为2mm的页岩。将石英与水混合，球磨7h，得到细度为8％的石英泥。将球磨后所得的石英泥与赤泥于8r/min的条件下搅拌混合6h，再于8r/min的条件下与破碎后的页岩搅拌混合6h，得水分含量为10wt％的浆料。石英泥、废弃赤泥以及页岩的重量比为1：5：4。于真空炼泥机中以800吨/m2的条件对上述浆料挤压成型，得水分含量为5wt％且粒径为0.5mm的待烧品。然后于1080℃的条件下烧成7h，得初品。将初品冷却至1000℃，然后用蒸汽以冷却速率为0.05℃/min对冷却后的初品进行萃取，得古建陶瓷成品。蒸汽萃取过程中，蒸汽在每平方米初品表面的流通速率为20m3/h。实施例2以氧化铝陶瓷所产生的废弃赤泥为赤泥原料，该废弃赤泥含有fe2o3、na2o、cao、mgo、tio2、sio2以及al2o3成分。并且，每100重量份上述废弃赤泥中含有24重量份的fe2o3、7重量份的na2o、22重量份的cao、14重量份的mgo、8重量份的tio2、14重量份的sio2以及7重量份的al2o3，余量为烧失量。将页岩原料进行除渣和破碎，得到粒径为3mm的页岩。将石英与水混合，球磨9h，得到细度为15％的石英泥。将球磨后所得的石英泥与赤泥于12r/min的条件下搅拌混合4h，再于12r/min的条件下与破碎后的页岩搅拌混合4h，得水分含量为20wt％的浆料。石英泥、废弃赤泥以及页岩的重量比为1：7：2。于真空炼泥机中以1000吨/m2的条件对上述浆料挤压成型，得水分含量为8wt％且粒径为1mm的待烧品。然后于1050℃的条件下烧成9h，得初品。将初品冷却至950℃，然后用蒸汽以冷却速率为0.1℃/min对冷却后的初品进行萃取，得古建陶瓷成品。蒸汽萃取过程中，蒸汽在每平方米初品表面的流通速率为30m3/h。实施例3以氧化铝陶瓷所产生的废弃赤泥为赤泥原料，该废弃赤泥含有fe2o3、na2o、cao、mgo、tio2、sio2以及al2o3成分。并且，每100重量份上述废弃赤泥中含有23重量份的fe2o3、6重量份的na2o、20重量份的cao、13重量份的mgo、7.5重量份的tio2、12重量份的sio2以及6.5重量份的al2o3，余量为烧失量。将页岩原料进行除渣和破碎，得到粒径为2.5mm的页岩。将石英与水混合，球磨7.5h，得到细度为10％的石英泥。将球磨后所得的石英泥与赤泥于9r/min的条件下搅拌混合5.5h，再于9r/min的条件下与破碎后的页岩搅拌混合5.5h，得水分含量为12.5wt％的浆料。石英泥、废弃赤泥以及页岩的重量比为1：6：3。于真空炼泥机中以850吨/m2的条件对上述浆料挤压成型，得水分含量为6wt％且粒径为0.75mm的待烧品。然后于1060℃的条件下烧成8.5h，得初品。将初品冷却至950℃，然后用蒸汽以冷却速率为0.075℃/min对冷却后的初品进行萃取，得古建陶瓷成品。蒸汽萃取过程中，蒸汽在每平方米初品表面的流通速率为27.5m3/h。实施例4以氧化铝陶瓷所产生的废弃赤泥为赤泥原料，该废弃赤泥含有fe2o3、na2o、cao、mgo、tio2、sio2以及al2o3成分。并且，每100重量份上述废弃赤泥中含有23.5重量份的fe2o3、6.5重量份的na2o、21重量份的cao、12.5重量份的mgo、8重量份的tio2、11重量份的sio2以及6.8重量份的al2o3，余量为烧失量。将页岩原料进行除渣和破碎，得到粒径为2.5mm的页岩。将石英与水混合，球磨8.5h，得到细度为14％的石英泥。将球磨后所得的石英泥与赤泥于11r/min的条件下搅拌混合4.5h，再于11r/min的条件下与破碎后的页岩搅拌混合4.5h，得水分含量为17.5wt％的浆料。石英泥、废弃赤泥以及页岩的重量比为1：5：4。于真空炼泥机中以950吨/m2的条件对上述浆料挤压成型，得水分含量为7wt％且粒径为1mm的待烧品。然后于1070℃的条件下烧成7.5h，得初品。将初品冷却至1000℃，然后用蒸汽以冷却速率为0.06℃/min对冷却后的初品进行萃取，得古建陶瓷成品。蒸汽萃取过程中，蒸汽在每平方米初品表面的流通速率为22.5m3/h。实施例5以氧化铝陶瓷所产生的废弃赤泥为赤泥原料，该废弃赤泥含有fe2o3、na2o、cao、mgo、tio2、sio2以及al2o3成分。并且，每100重量份上述废弃赤泥中含有22.4重量份的fe2o3、6重量份的na2o、20.1重量份的cao、13重量份的mgo、7.5重量份的tio2、12重量份的sio2以及6.3重量份的al2o3，余量为烧失量。将页岩原料进行除渣和破碎，得到粒径为2.5mm的页岩。将石英与水混合，球磨8h，得到细度为12％的石英泥。将球磨后所得的石英泥与赤泥于10r/min的条件下搅拌混合5h，再于10r/min的条件下与破碎后的页岩搅拌混合5h，得水分含量为15wt％的浆料。石英泥、废弃赤泥以及页岩的重量比为1：5：4。于真空炼泥机中以900吨/m2的条件对上述浆料挤压成型，得水分含量为6.5wt％且粒径为1mm的待烧品。然后于1080℃的条件下烧成9h，得初品。将初品冷却至1000℃，然后用蒸汽以冷却速率为0.05℃/min对冷却后的初品进行萃取，得古建陶瓷成品。蒸汽萃取过程中，蒸汽在每平方米初品表面的流通速率为25m3/h。试验例1重复实施上述实施例1-5，得到足够多的古建陶瓷成品。以实施例1-5所得的古建陶瓷为试验组1-5，以常用正常赤泥制得的古建陶瓷为对照组。按照《gb/t3810.4-2006/iso》中的测试方法对试验组以及对照组的古建陶瓷进行破坏强度以及断裂模数测试，同一试样测试5次并取平均值，其结果如表1所示。表1测试结果破坏强度/n断裂模数/mpa试验组1929.6±2.328.1±0.5试验组2930.5±1.928.1±0.4试验组3930.2±2.428.2±0.5试验组4930.1±2.228.1±0.3试验组5932.3±2.228.4±0.2对照组932.8±1.828.5±0.2由表1可以看出，试验组1-5所得的古建陶瓷与对照组的古建陶瓷在破坏强度以及断裂模数方面均无明显差异，且均满足陶瓷制品国标要求，说明本发明实施例提供的用废弃赤泥制备古建陶瓷的方法有效可行，能够制备出与用普通正常赤泥制备而得的古建陶瓷在强度方面接近的古建陶瓷。但相比之下，用废弃赤泥制备古建陶瓷的成本较用普通正常赤泥制备的成本能够降低至少14％。对比试验例1-5可以看出，试验例5较试验例1-4所得的古建陶瓷的破坏强度以及断裂模数均更优，说明试验例5的制备参数更佳。试验例2参照试验组5的制备方法及条件，设置试验组6-11，试验组6-11之间的区别在于：试验组6-8中石英泥、废弃赤泥以及页岩的重量比在1：5-7：2-4范围内，试验组9中石英泥、废弃赤泥以及页岩的重量比为1：3：6，试验组10中石英泥、废弃赤泥以及页岩的重量比为1：4：5，试验组11中石英泥、废弃赤泥以及页岩的重量比为1：8：1。比较分别制得的古建陶瓷的组织结构和呈色情况。其结果显示，试验组6-8所得的古建陶瓷的内部致密性均较试验组9-11明显更为致密，孔隙率明显更低，并且试验组6-8所得的古建陶瓷的色泽较试验组9-11的古建陶瓷的色泽更偏青色，青色的纯青度更高。由此说明在本发明实施例提供的制备方法中，石英泥、废弃赤泥以及页岩的重量比对古建陶瓷的组织结构以及色泽均有一定影响。试验例3参照试验组5的制备方法及条件，设置试验组12-18，试验组12-18之间的区别在于：试验组12-14中烧成的温度在1050-1080℃范围内，试验组15中烧成温度为600℃，试验组16中烧成温度为800℃，试验组17中烧成温度为1400℃，试验组18中烧成温度为1600℃。比较分别制得的古建陶瓷的破坏强度、断裂模数以及光泽度。其结果显示，试验组12-14所得的古建陶瓷较试验组15-18的古建陶瓷无论是在破坏强度还是断裂模数方面均明显更优，且烧成温度越接近1050-1080℃，古建陶瓷的破坏强度和断裂模数均越强。由此说明在本发明实施例提供的制备方法中，烧成温度对古建陶瓷的组织强度具有影响。此外，试验组12-14所得的古建陶瓷较试验组15-18的古建陶瓷光泽度更明亮，颜色更为纯青。试验例4参照试验组5的制备方法及条件，设置试验组19-34，试验组19-34之间的区别在于：试验组19无蒸汽萃取步骤，试验组20的烧成后无冷却步骤，试验组21-23的冷却速率在0.05-0.1℃/min范围内，试验组24-27的冷却速率分别为0.02℃/min、0.04℃/min、0.15℃/min以及0.2℃/min。试验组28-30的蒸汽在每平方米初品表面的流通速率在20-30m3/h范围内，试验组31-34的蒸汽在每平方米初品表面的流通速率分别为10m3/h、15m3/h、40m3/h以及50m3/h。比较分别制得的古建陶瓷的色泽以及组织结构。其结果显示，试验组19较其余试验组制得的古建陶瓷颜色更为复杂，含有多种除青色以外的其它色泽。试验组20较试验组21-34制得的古建陶瓷颜色更为混杂，但较试验组19的古建陶瓷颜色的混杂程度更低。试验组21-25制得的古建陶瓷较试验组26-27制得的古建陶瓷的颜色更纯青，组织致密性更强。试验组21-25制得的古建陶瓷色泽差异不明显，但且试验组21-23的冷却速率控制更为容易。试验组28-30制得的古建陶瓷较试验组31-34制得的古建陶瓷颜色更纯青稍更纯青，但前者能较试验组31和32缩短20-25％的萃取时间，较试验组33和34降低6-7％的加工成本。综上所述，本发明提供的古建陶瓷的制备方法简单，条件可控性好，成品质量佳。通过将废弃赤泥再次利用，使其变废为宝，不仅能够解决氧化铝厂废弃赤泥的处理问题，同时还能大大降低生产成本，提高经济效益。由此制得的古建陶瓷呈古建筑特有的青色，强度较佳，破碎率低，适用范围较广。以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。当前第1页12