本发明属于陶瓷技术领域,具体涉及一种基于废弃料制得的高强度瓷器及其制备方法。
背景技术
我国作为世界上最大的陶瓷制造国及出口国,每年生产的瓷器数以万计,然后,每年淘汰、报废的瓷器量也是个不小的数字,有的被用于回收再用,有的则直接丢弃在垃圾堆里自然风化。按照传统方式制得的瓷器,如果没有进行废物利用,任其自然风化需要很长的一段时间,这不仅仅是对资源的一种浪费,也对环境造成了很大的污染。
因此,需要提供一种可以分解且分解时间短,强度大,利用废弃料为主要原料,环保节能的高强度瓷器。
技术实现要素:
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种分解时间短,强度大,利用废弃料为主要原料,环保节能的高强度瓷器。
本发明采用如下技术方案:
基于废弃料制得的高强度瓷器,包括按照质量份数计的如下组份:石英50~55份,煤矸石40~43份,方解石2~4份,钠长石3~5份,滑石1~3份,废旧陶瓷块70~80份,龙岩高岭土4~8份,石灰石4~7份,衣康酸4~6份,吸水树脂13~18份。
进一步的,所述吸水树脂包括按照质量份数计的如下组份:莫来石1~3份,膨润土1~3份,脂肪酸甲脂15~21份,叶绿素铜钠盐2~4份,乙二醇二缩水甘油醚1~3份,硫酸钾1~3份,硫酸镨2~3份。
进一步的,所述吸水树脂的制备包括如下步骤:
s1、备料:
按照所述质量份数,将所述莫来石、硫酸镨、膨润土、脂肪酸甲脂、叶绿素铜钠盐、乙二醇二缩水甘油醚和硫酸钾投入反应釜中,得备用料;
s2、加热及冷却:
将反应釜加热至80~90℃,然后持续搅拌冷却,即得吸水树脂。
所述的基于废弃料制得的高强度瓷器的制备方法,包括如下步骤:
s3、备料:
按照所述质量份数,将所述石英、煤矸石、方解石、钠长石、滑石、废旧陶瓷块、龙岩高岭土和石灰石混合破碎,然后陈腐后得备用料;
s4、球磨:
将s3所得备用料进行球磨,得球磨料;
s5、制备坯体浆料:
将球磨料进行过筛,得筛料,然后按照所述质量份数计,将所述衣康酸和吸水树脂加入至所得筛料中,得混合料,然后加水制得坯体浆料;
s6、烧制:
将s5所得坯体浆料制成所需坯体形状,然后进行烧制,得基于废弃料制得的高强度坯体;
s7、上釉:
将s6所得基于废弃料制得的高强度坯体进行上釉,即得基于废弃料制得的高强度瓷器。
进一步的,所述s3步骤中,陈腐时间为5~7d,陈腐温度为30~40℃。
进一步的,所述s4球磨过程中,采用备用料:球:水=0.8~1.1:1:1.5的质量比进行球磨,球磨速率为500~550r/min。
进一步的,s5中过筛过程中,网筛目数为200~250目,所得坯体浆料含水率为23~26%。
进一步的,所述s6中所述烧制过程中,以1220~1250℃恒温烧制6~7h,然后自然冷却得基于废弃料制得的高强度坯体。
本发明与现有技术相比,具有以下有益效果:
第一、本发明的基于废弃料制得的高强度瓷器,为了响应国家节约能源的号召,采用石英、煤矸石、废旧陶瓷块、方解石、钠长石、滑石、龙岩高岭土和石灰石共同组成坯体的主要基体成份,而煤矸石和废旧陶瓷块作为基体的主要成份,其中,煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物,具有较强的硬度,但由于本发明瓷器在烧制过程中会形成较多孔隙,会导致硬度下降,故通过废旧陶瓷块来提高瓷器的强度;
第二、申请人采用自主研发的吸水树脂,吸水树脂包括如下组份:莫来石、硫酸镨、膨润土、脂肪酸甲脂、叶绿素铜钠盐、乙二醇二缩水甘油醚和硫酸钾,在制备过程中,采用引发剂硫酸钾,通过作为交联剂的乙二醇二缩水甘油醚,将脂肪酸甲脂和莫来石、膨润土混合在一起,有助于在后续烧制过程中,莫来石形成更多的针状莫来石,以提高坯体强度,同时,通过叶绿素铜钠盐、脂肪酸甲脂、石灰石和具有润滑作用的衣康酸的共同使用,坯体在烧制过程中会产生较多的孔隙,提高分解效率,然而,会导致坯体强度低,为了克服这一缺陷,因此采用了上述提高强度的方法;
第三、吸水树脂和基体成份均匀混合后,使得烧制后的瓷器具有吸水性能,而当在瓷器外表面涂覆釉面后,可以有效防止其吸收水分,当瓷器被淘汰或者报废后,其釉面磨损也较大,将瓷器打碎后,浸泡于水中,吸水树脂会带动坯体基体吸收水分,强度大大降低,从而可以使瓷器得到有效分解。
具体实施方式
本发明所采用的原料均为市售品,其中:
叶绿素铜钠盐为购自上海宝曼生物科技有限公司的叶绿素铜钠盐cas:11006-34-1;
实施例1
基于废弃料制得的高强度瓷器,包括按照质量份数计的如下组份:石英50份,煤矸石40份,方解石2份,钠长石3份,滑石1份,废旧陶瓷块70份,龙岩高岭土4份,石灰石4份,衣康酸4份,吸水树脂13份。
所述吸水树脂包括按照质量份数计的如下组份:莫来石1份,膨润土1份,脂肪酸甲脂15份,叶绿素铜钠盐2份,乙二醇二缩水甘油醚1份,硫酸钾1份,硫酸镨2份。
所述吸水树脂的制备包括如下步骤:
s1、备料:
按照所述质量份数,将所述莫来石、硫酸镨、膨润土、脂肪酸甲脂、叶绿素铜钠盐、乙二醇二缩水甘油醚和硫酸钾投入反应釜中,得备用料;
s2、加热及冷却:
将反应釜加热至80~90℃,然后持续搅拌冷却,即得吸水树脂。
所述的基于废弃料制得的高强度瓷器的制备方法,包括如下步骤:
s3、备料:
按照所述质量份数,将所述石英、煤矸石、方解石、钠长石、滑石、废旧陶瓷块、龙岩高岭土和石灰石混合破碎,然后陈腐后得备用料,所述陈腐时间为5d,所述陈腐温度为30℃。
s4、球磨:
将s3所得备用料进行球磨,得球磨料,所述球磨过程中,采用备用料:球:水=0.8:1:1.5的质量比进行球磨,球磨速率为500r/min;
s5、制备坯体浆料:
将球磨料进行过筛,得筛料,然后按照所述质量份数计,将所述衣康酸和吸水树脂加入至所得筛料中,得混合料,然后加水制得坯体浆料,其中,过筛过程中,网筛目数为200目,所得坯体浆料含水率为23%;
s6、烧制:
将s5所得坯体浆料制成所需坯体形状,然后进行烧制,得基于废弃料制得的高强度坯体,所述烧制过程中,以1220℃恒温烧制6h,然后自然冷却得基于废弃料制得的高强度坯体;
s7、上釉:
将s6所得基于废弃料制得的高强度坯体进行上釉,即得基于废弃料制得的高强度瓷器。
实施例2
基于废弃料制得的高强度瓷器,包括按照质量份数计的如下组份:石英53份,煤矸石42份,方解石3份,钠长石4份,滑石2份,废旧陶瓷块75份,龙岩高岭土5份,石灰石5份,衣康酸5份,吸水树脂15份。
所述吸水树脂包括按照质量份数计的如下组份:莫来石2份,膨润土2份,脂肪酸甲脂18份,叶绿素铜钠盐3份,乙二醇二缩水甘油醚2份,硫酸钾2份,硫酸镨3份。
所述吸水树脂的制备包括如下步骤:
s1、备料:
按照所述质量份数,将所述莫来石、硫酸镨、膨润土、脂肪酸甲脂、叶绿素铜钠盐、乙二醇二缩水甘油醚和硫酸钾投入反应釜中,得备用料;
s2、加热及冷却:
将反应釜加热至85℃,然后持续搅拌冷却,即得吸水树脂。
所述的基于废弃料制得的高强度瓷器的制备方法,包括如下步骤:
s3、备料:
按照所述质量份数,将所述石英、煤矸石、方解石、钠长石、滑石、废旧陶瓷块、龙岩高岭土和石灰石混合破碎,然后陈腐后得备用料,所述陈腐时间为6d,所述陈腐温度为35℃。
s4、球磨:
将s3所得备用料进行球磨,得球磨料,所述球磨过程中,采用备用料:球:水=0.9:1:1.5的质量比进行球磨,球磨速率为530r/min;
s5、制备坯体浆料:
将球磨料进行过筛,得筛料,然后按照所述质量份数计,将所述衣康酸和吸水树脂加入至所得筛料中,得混合料,然后加水制得坯体浆料,其中,过筛过程中,网筛目数为230目,所得坯体浆料含水率为25%;
s6、烧制:
将s5所得坯体浆料制成所需坯体形状,然后进行烧制,得基于废弃料制得的高强度坯体,所述烧制过程中,以1240℃恒温烧制7h,然后自然冷却得基于废弃料制得的高强度坯体;
s7、上釉:
将s6所得基于废弃料制得的高强度坯体进行上釉,即得基于废弃料制得的高强度瓷器。
实施例3
基于废弃料制得的高强度瓷器,包括按照质量份数计的如下组份:石英55份,煤矸石43份,方解石4份,钠长石5份,滑石3份,废旧陶瓷块80份,龙岩高岭土8份,石灰石7份,衣康酸6份,吸水树脂18份。
所述吸水树脂包括按照质量份数计的如下组份:莫来石3份,膨润土3份,脂肪酸甲脂21份,叶绿素铜钠盐4份,乙二醇二缩水甘油醚3份,硫酸钾3份,硫酸镨3份。
所述吸水树脂的制备包括如下步骤:
s1、备料:
按照所述质量份数,将所述莫来石、硫酸镨、膨润土、脂肪酸甲脂、叶绿素铜钠盐、乙二醇二缩水甘油醚和硫酸钾投入反应釜中,得备用料;
s2、加热及冷却:
将反应釜加热至90℃,然后持续搅拌冷却,即得吸水树脂。
所述的基于废弃料制得的高强度瓷器的制备方法,包括如下步骤:
s3、备料:
按照所述质量份数,将所述石英、煤矸石、方解石、钠长石、滑石、废旧陶瓷块、龙岩高岭土和石灰石混合破碎,然后陈腐后得备用料,所述陈腐时间为7d,所述陈腐温度为40℃。
s4、球磨:
将s3所得备用料进行球磨,得球磨料,所述球磨过程中,采用备用料:球:水=1.1:1:1.5的质量比进行球磨,球磨速率为550r/min;
s5、制备坯体浆料:
将球磨料进行过筛,得筛料,然后按照所述质量份数计,将所述衣康酸和吸水树脂加入至所得筛料中,得混合料,然后加水制得坯体浆料,其中,过筛过程中,网筛目数为250目,所得坯体浆料含水率为26%;
s6、烧制:
将s5所得坯体浆料制成所需坯体形状,然后进行烧制,得基于废弃料制得的高强度坯体,所述烧制过程中,以1250℃恒温烧制7h,然后自然冷却得基于废弃料制得的高强度坯体;
s7、上釉:
将s6所得基于废弃料制得的高强度坯体进行上釉,即得基于废弃料制得的高强度瓷器。
将通过本发明实施例1~3制得的基于废弃料制得的高强度坯体进行检测,检测结果如下表1:
将通过本发明实施例1~3制得的基于废弃料制得的高强度坯体进行检测,其中:
采用gb/t34252-2017日用陶瓷器抗釉纹测试方法检测抗裂纹检测;
采用gb/t3532-2009日用瓷器对基于废弃料制得的高强度坯体进行检测吸水率、抗热震性、铅溶出量和铬溶出量;
采用gb/t3710.7-2016有釉砖表面耐磨性的测定测试耐磨性。
检测结果如下表1:
表1实施例1至3所得基于废弃料制得的高强度瓷器坯体的测试结果
从表1中可知,本发明的基于废弃料制得的高强度坯体在180℃~20℃交换一次不开裂,抗热震性能强,使瓷器具有较长的使用寿命,且铅铬溶出量少,减少人体危害。
此外,本发明制得的高强度坯体具有较高的吸水率,当被废弃后,会缩短瓷器的分解时间。
以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。