专利名称：一种玻化陶瓷砖坯料及其制备玻化陶瓷砖的方法
技术领域：
本发明涉及一种玻化陶瓷砖坯料及其制备玻化陶瓷砖的方法，具体涉及一种超低温节能玻化陶瓷砖坯料及其制备玻化陶瓷砖的方法，属于陶瓷加工领域。
背景技术：
玻化陶瓷砖是建筑陶瓷的主要产品之一，它的常规烧成温度在1210±20°C之间，常规烧成周期在60±5min之间，常规产品厚度在12±2毫米之间，常规晶体结构一般为长石莫来石结构，同时现有技术制备玻化陶瓷砖大量使用资源较匮乏的广东黑泥原料和长石原料，造成生产原料紧缺。因此，玻化陶瓷砖的现有工艺具有能耗最高、生产原料紧缺和环境污染的问题。许多本领域研究人员对于如何降低玻化陶瓷砖的烧成温度，减少烧成周期，开拓生产原料方面做了很多努力。河南新美陶瓷的杨剑等人，通过引入大量长石类稀缺原料，其产品烧成温度仅降至1192±3°C，烧成周期仅缩短至48min (低温快烧瓷质玻化砖配方的研制与生产，杨剑等，陶瓷，2003，2 42-43)0自贡兆峰公司的邓建国等人，利用当地原料试制彩色大颗粒抛光砖的生产工艺，其烧成温度为1185-1200°C，烧成周期在60min左右(利用当地原料试制彩色大颗粒抛光砖，邓建国，陶瓷，2002，6 :46-48)。余筱勤等人利用当地劣质原料进行了降低玻化砖的烧成温度试验，烧成温度为1170-11801，烧成周期301^11 (低温快烧瓷质地砖的研制，余筱勤等，2001，37 (1):33-34)。四川省建材工业科学研究院的陈静采用废玻璃和焚烧灰熔渣取代长石作为熔剂原料，在电炉条件下烧制出玻化砖样品，烧结温度1150°C (用废料作熔剂原料低温烧制瓷砖，陈静，江苏陶瓷，2006，39 (I) :24、29)。CN 1562870 (
公开日2005年I月12日)公开了一种利用略低于炻瓷的釉烧温度(1200-1220 V )，烧制出高于硬质瓷强度的日用瓷。DE 20001031430 (
公开日2002年I月17日)公开了一种低烧结磷灰石玻璃陶瓷，烧结温度为1200-1650°C。CN 1907908 (
公开日2007年2月7日)公开了一种采用低温烧结生产抛光砖的方法，该方法是以废玻璃作为主要熔剂原料，以三聚磷酸钠(Na3P5Oltl)作为次要熔剂原料，辅以其它低价陶瓷原料，制出适合于辊道窑一次快速烧成(烧成时间60min，烧成温度(900°C)的抛光砖。虽然该专利的烧成温度较低，但是该专利采用较多化工原料三聚磷酸钠(Na3P5Oltl)以及废玻璃，其强度低无法实现产业化。由此，仅仅依靠大量使用废玻璃和工业试剂来降低烧成温度，配方结构未见改变，导致产品的理化性能严重下降，生产控制困难、产品易于变形、合格品低，根本无法实现生产。因此市场急需要开发一种成本低、强度高，不利用大量使用化工原料造成二次污染的低温玻化陶瓷砖的生产工艺。CN 101634184公开了一种大规格炻质超薄砖及其制备方法，所用原料按重量百分比表示组成为 SiO2 55 68%，Al2O3 14 28%，Fe2O3 O. 5 I. 8%，TiO2O. 2 I. 5%，CaOl 12%，MgO O. 3 I %，K2CHNa2O 2 5%。本发明组合物制备的炻质超薄砖产品采用干压成型，成型厚度为3 6mm，而最终产品规格可以达到(900 1000)mmX (1800 2000)mm。坯体中引入5 30%纤维增强剂，以保证炻质超薄砖有足够的强度及韧性。本发明大幅度减轻了单位面积陶瓷砖的重量，较好地实现了节能降耗的目标，属于环保类建筑装饰材料。该方法中要进行二次烧成，一次烧成温度为1140-1160°C，二次烧成温度为1130-1150°C。CN101050107公开了一种用来生产超薄瓷质抛光砖及其制作工艺，其原料按重量百分比组成为长石类熔剂20-40%，粘土类原料20-30%，钙镁质原料0-8%，抗脆剂10-30%，坯体增强剂O. 1-1%，也可外加1-20%能发射阴离子和远红外线的陶瓷粉制成功能性超薄瓷质抛光砖。将以上原料通过配料-球磨-过筛-除铁-喷雾干燥制粉-陈腐-压制成型-干燥-烧成-抛光-分级拣选，制成本发明的800 X 1800 X (3-6) mm瓷质砖。还体中引入了较多的抗脆剂，以保证超薄砖有足够的烧成强度。采用本发明制备的陶瓷坯体具有质轻，节能，能发射阴离子和远红外线的特点，属于新型环保类建筑装饰材料。但该专利并未涉及任何烧成温度。现有技术中，对玻化陶瓷砖的制备工艺的调整很难突破1180°C，这主要是因为降温容易，保证玻化陶瓷砖的生产性能和质量很难，主要存在以下问题(I)为了降低烧成温度，陶瓷配方中粘土类原料的加入量少，使得生坯的强度不够，在走干燥线和装饰线时容易破裂；(2)为了降低烧成温度，缩短烧成周期，配方中引入大量的熔剂类原料，使得制品在烧成时容易产生波浪变形，大小头等缺陷，严重时可能引起卡窑事故；(3)引入大量的熔剂类原料，使得制品中低黏玻璃相的强度低，在烧成冷却时由于内应力的作用很容易产生惊裂；(4)制品中大量玻璃相的存在大大增加了陶瓷砖的脆性，降低了砖的抗热震性和强度；(5)钾钠长石等低温原料较贵，一般用于面料或釉料中，在坯料中大量引入这类原料将大大增加配方成本，这对于以盈利为目标的企业是难以接受的；(6)引入的低温熔剂料多，使砖的烧成温度范围变窄，不利于稳定生产；(7)配方中钾、钠含量高，产品的抗化学腐蚀性能差；因此，如何开发一种无缺陷的能够低温快烧的瓷质玻化砖坯料，是本领域一个亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种能够低温快烧的瓷质玻化砖坯料。所述的低温快烧的低温意指烧成温度为1100±20°C，所述的低温快烧的快烧意指烧成时间为45±5min。本发明是通过如下技术方案实现的一种玻化陶瓷砖的坯料，从具体成分分析，所述坯料中包含有11-15. 62 〖％的Al2O3,例如 11. lwt%> 11. 6wt%> 12. 2wt%> 13. 4wt%> 13. 9wt%> 14. 3wt%> 14. 7wt%> 14. 9wt% 等；辅助熔剂1-6%，所述坯料各组分之和为100%，其中，所述低温粘土选自珠海泥；所述含锂水洗砂选自江西水洗砂；所述含锂水洗砂的作用是为玻化陶瓷砖的坯料提供锂元素。所述低温砂选自罗定石粉；所述低温粘土和低温砂的作用是降低玻化陶瓷砖坯料的烧成温度，同时提供合适比例的钙元素、镁元素。优选地，所述可塑性粘土选自高可塑性粘土，优选自可塑性指数> 15的可塑性粘土，例如可塑性粘土的可塑性指数为15. 1,15. 6,16. 3,16. 9、18、22等；进一步优选地，所述可塑性粘土选自膨润土、球土、木节土、红粘土中的任意I种或至少2种的组合，所述组合例如膨润土 /球土、木节土 /球土、红粘土 /膨润土、木节土球土 /膨润土等。优选地，所述辅助熔剂选自透辉石、烧滑石、珍珠岩、钛酸镁锌、硼硅酸钡、硼酸锌、异性石中的任意I种或至少2种的组合，所述组合例如透辉石/烧滑石、珍珠岩/烧滑石、硼硅酸钡/硼酸锌/烧滑石、珍珠岩/钛酸镁锌/透辉石等。作为优选技术方案，从原料组成上，所述玻化陶瓷砖的坯料按重量百分含量包括
从原料组成看，所述坯料还含有硼酸钙。为了降低玻化陶瓷砖的烧成温度，在配方中引入大量的熔剂类原料，使得制品在烧成时容易产生波浪变形，大小头等缺陷，严重时可能引起卡窑事故。本发明通过控制配方中的铝含量，同时加入适量硼酸钙来降低配方温度来解决。玻化陶瓷砖坯料的具体成分是本领域公知的，或者是可以通过现有的技术手段进行检测得到的，典型但非限制性的实例有所述玻化陶瓷砖坯料含有Si02、K2O, Na2O, CaO、MgO、A1203、Fe2O3或TiO2中的任意I种或至少2种的组合，但其具体含量并没有什么研究报道。而在众多的具体成分中，本发明仅限定Al2O3的量为11-15. 62wt%，例如11. 2wt%、11. 7wt%、12. 2wt%、13. 9wt%、14. 4wt%、14. 9wt%等；同时为了解决引入大量的熔剂引起的各项问题，本发明所述的玻化陶瓷砖的原料中还添加有硼酸钙。具体地，从原料组成上看，本发明所述玻化陶瓷砖的坯料，按重量百分含量包括如下组分
低温粘.....h13-18%如下组分
珠海泥13-18%
fl西水洗砂25-29%
罗定石粉35-43%
吋塑性粘土0.5-3%
11酸钙1-3%
_ 灰石11-15%
辅助熔剂1-6%,所述坯料各组分之和为100%，优选地，所述坯料按重量百分含量包括如下组分
珠海泥15-16%
ft河水洗砂26-28%
罗记石粉38-40%
n『哦性粘十0.6-2%
mmmi.4-2.7%
i 1.4-14.5%
辅助燒|RJ1-4%所述坯料各组分之和为100%。进一步优选地，所述玻化陶瓷砖的坯料按重量百分含量包括如下组分
珠海泥13-18%
江两水洗砂25-29%
罗记石粉35-43%
权利要求
1.一种玻化陶瓷砖的坯料，其特征在于，所述坯料中包含有11-15. 62wt%的Al2O3 ； 从原料组成看，所述坯料还含有硼酸钙。
2.如权利要求I所述的坯料，其特征在于，所述坯料按重量百分含量包括如下组分低温粘土13-18%含锂水洗砂25-29%低温砂35-43%"J塑性粘 I0.5-3%删酸钙1-3% 11-15% 辅助熔剂1-6%, 所述坯料各组分之和为100%， 其中，所述低温粘土选自珠海泥；所述含锂水洗砂选自江西水洗砂；所述低温砂选自罗定石粉。
3.如权利要求2所述的坯料，其特征在于，所述可塑性粘土选自高可塑性粘土，优选自可塑性指数> 15的可塑性粘土，进一步优选自膨润土、球土、木节土、红粘土中的任意I种或至少2种的组合； 优选地，所述辅助熔剂选自透辉石和/或烧滑石。
4.如权利要求1-3任一项所述的坯料，其特征在于，所述坯料按重量百分含量包括如下组分 珠海泥13-18%汀.两水洗砂25-29%罗定石粉35-43%可塑性粘上0.5-3%欄酸钙1-3%T*-+ —I·*··* -J—4-S/ 觀歲^11-15%IWj 熔劍1-6%, 所述坯料各组分之和为100%， 优选地，所述坯料按重量百分含量包括如下组分珠海泥15-16% 江两水洗砂26-28%罗定石粉38-40% —"1 性粘 I:0.6-2%■酸钙丨.4-2.7% 幻::灰心11.4-14.5% 辅助熔剂1-4% 所述坯料各组分之和为100%。
5.如权利要求1-4任一项所述的坯料，其特征在于，所述坯料按重量百分含量包括如下组分珠海泥13-18%江西水洗砂25-29%罗定石粉35-43%膨润-t0.5-3% 硼酸钙1-3%硅灰石11-15%透辉石1-3%mmi1-3%, 所述坯料各组分之和为100%， 或，所述坯料按重量百分含量包括如下组分珠海泥13-謂％江两水洗砂25-29%罗定石粉35-43% 膨満土0.5-3% 欄酸fl〗-3% 硫灰石JI輝石1-3% 所述坯料各组分之和为100%。
6.如权利要求1-5任一项所述的坯料，其特征在于，所述坯料中添加有增塑剂，所述增塑剂选自DOP、PEG、丙三醇、CMC、增塑剂HS、增塑剂JA、DBP、BBP中的任意I种或至少2种的组合，优选D0P/PEG和/或CMC ； 优选地，所述增塑剂的添加量为O. 5-5%，优选1-5%，进一步优选2-4% ； 优选地，所述珠海泥的化学组成主要包括=Al2O3 18-22 %，SiO2 65-74 %，Fe2O3O. 8-1. 4 %, TiO2 O. 50-0. 53%, K2O O. 9-1. 5 %, Na2O O. 05-0. 09%, CaOO. 05-0. 10%, MgO0.29-33% ;优选，所述珠海泥的化学组成主要包括=Al2O3 20. 32 %, SiO2 69. 09 %, Fe2O31.1%, TiO2 O. 53%, K2O I. 17%, Na2O O. 07%, CaO O. 07%, MgO O. 31% ； 优选地，所述江西水洗砂的化学组成主要包括=Al2O3 16-20 %，SiO2 68-74 %，Fe2O3 O. 05-0. 13 %, TiO2 O. 008-0. 013%, K2O I. 3-1. 9 %, Na2O 4-10%, CaOO. 20-0. 30%,MgO O. 008-0. 013%, Li2O O. 4-1. 1% ;优选，所述江西水洗砂的化学组成主要包括=Al2O317. 74%, SiO2 71. 24%, Fe2O3 O. 08%, TiO2 O. 01%, K2O I. 63%, Na2O 7. 09%, CaO O. 25%,MgO O. 01%, Li2O O. 67% ； 优选地，所述罗定石粉的化学组成主要包括Al2O3 11-17%, SiO2 72-80 %, Fe2O3O.36-0. 46%, TiO2 O. 03-0. 05%, K2O 3-7%, Na2O 2-4%, CaO O. 1-0. 5%, MgO O. 08-0. 12% -M选，所述罗定石粉的化学组成主要包括Al2O3 14. 02%, SiO2 75. 77%, Fe2O3 0.41%, TiO2O.04%, K2O 5. 29%, Na2O 2. 7%, CaO O. 23%, MgO O. 1% ； 优选地，所述透辉石的化学组成主要包括=Al2O3 1.0-1.8%, SiO2 53-71 %, Fe2O3O.3-0. 9 %, TiO2 O. 04-0. 08%, K2O O. 13-0. 21 %, Na2O O. 33-0. 43%, Ca020_28%，MgO13-21% ;优选，所述透辉石的化学组成主要包括=Al2O3 1.38%，SiO2 56. 19 %, Fe2O3O.59%, TiO2 O. 06%, K2O O. 17%, Na2O O. 38%, CaO 23. 6%, MgO 16. 63% ； 优选地，所述烧滑石的化学组成主要包括=Al2O3 1.3-2. 1%, SiO2 63-70 %, Fe2O3O.3-0. 7 %, TiO2 O. 008-0. 012%, K2O O. 08-0. 12 %, Na2O O. 3-0. 7%, CaOO. 8-1. 4%, MgO22-28%;优选，所述烧滑石的化学组成主要包括=Al2O3 1.74%, SiO2 66. 19 %, Fe2O3O.49%, TiO2 O. 01%, K2O O. I %, Na2O O. 48%, CaO I. 14%, MgO 24. 63%。
7.如权利要求1-6之一所述的坯料，其特征在于，所述坯料按重量百分含量包括如下组分珠海泥13-18%江两水洗砂25-29%罗粉35-43%可塑性粘上0.5-3%硼酸钙1-3%硅灰石丨-15%辅助熔剂1-6% 增塑劃0.5-5% 所述坯料各组分之和为100%，优选地，所述坯料按重量百分含量包括如下组分珠海泥13-18%江西水洗砂25-29%罗定石粉35-43%可塑性粘土0.5-3%碼酸钙1-3%硅灰石11-15%it助焙劍1-6%Γ ΜΓ·A K KOAHVHU· /O，所述坯料各组分之和为100%，进一步优选地，所述坯料按重量百分含量包括如下组分珠海泥13-18%江两水洗砂25-29%罗定石粉35-43%膨润土0.5-3%·硼酸钙1-3%觀灰石11-15%透辉石1-3%烧滑石1-3%,CMC1-5%, 所述坯料各组分之和为100%。
8.如权利要求1-7之一所述的坯料，其特征在于，所述坯料按重量百分含量包括如下组分珠海泥15%H:两水洗砂27%罗定心粉37%膨润:丨1.5%_酸钙1.8%砟灰W12.5%透辉心1.6%烧滑石1.6%, CMC2%| 优选地，所述坯料按重量百分含量包括如下组分 珠海泥17% 江西水洗砂26%罗定石粉36%膨润i:2%顆酸钙2%硅灰石12%透辉石1%烧滑厶丨％，CMC3%。
9.一种玻化陶瓷砖，其特征在于，所述玻化陶瓷砖由权利要求1-8之一所述的玻化陶瓷砖的坯料烧结得到，所述玻化陶瓷砖的厚度为6-8mm，吸水率< O. 5%，断裂模数> 43。
10.一种如权利要求9所述的玻化陶瓷砖的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤 配料，球磨，过筛，搅拌，喷雾，陈腐，压坯成型，干燥，烧成，磨边抛光； 所述球磨过程中，控制浆料250目的筛余< 5% ； 优选地，所述压坯成型为半干法压坯成型，所述压坯成型的压力为28-34MPa，优选30MPa ； 优选地，所述烧成的温度为1100±20°C，所述烧成周期为45±5min ;进一步优选地，烧成过程的尾冷阶段以18-78°C /min降温。
全文摘要
本发明涉及一种玻化陶瓷砖的坯料，所述坯料中包含有11-15.62wt%的Al2O3；从原料组成看，所述坯料还含有硼酸钙。本发明提供的玻化陶瓷砖坯料的烧结温度为1100±20℃，烧结时间为45±5min，同时，解决了由于在配方中引入大量的熔剂类原料，使得制品在烧成时容易产生波浪变形，大小头等缺陷，严重时可能引起卡窑事故。
文档编号C04B35/626GK102924090SQ20121043511
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月2日 优先权日2012年11月2日
发明者林伟, 陈贤伟, 曾智, 林金宏 申请人:鹰牌陶瓷实业(河源)有限公司