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利用赤泥制備琉璃瓦的研究

2019-05-17 22:53:02??????点击:

一、引言

赤泥是氧化鋁工業的廢渣。因産出量大、利用率低,導致了大量的赤泥堆積。赤泥的堆積不僅占用土地,耗費堆場建設和維護費用,還汙染環境。宜興市福偉建陶利用赤泥爲主要原料,采用一次燒成工藝制備出了性能優良的琉璃瓦。

二、坯體的原料和配方

2.1坯體的原料

2.1.1赤泥

本實驗所用赤泥爲廣西平果鋁業的拜耳法赤泥。平果鋁赤泥粒徑較細,其粒徑分析結果的D50爲3.36μm,具有一定的可塑性。但堆存時間較長而風化了的赤泥,可塑性成份被雨水帶走較多,其可塑性變差。平果鋁赤泥的化學成份如表1所示。從表1可以看出平果鋁赤泥具有高鐵高堿低矽的特點,這一特點有利于降低坯體的燒結溫度。從物相上來看,平果鋁赤泥的主要物相有赤鐵礦、針鐵礦、水化石榴石、水鋁石、含水矽酸鈉、鈣钛礦、方解石等,其中赤鐵礦和水化石榴石含量較高[1]。從赤泥的化學成份和物相來看,赤泥不適合單獨用來制備琉璃瓦,需要與其他原料搭配使用。

2.1.2石英砂
本實驗所用的石英砂爲天然的河流石英砂。因赤泥成份複雜,含鐵量很高,故對制坯所用的石英砂要求也低。石英砂能與赤泥中的堿、氧化鐵、氧化鈣等成份反應生成玻璃相,從而提高琉璃瓦的強度,並可降低琉璃瓦的吸水率,提高其抗凍性能。


2.1.3高嶺土

本實驗所用的高嶺土是含鐵含钛量高的低品位高嶺土(赤泥含鐵量和含钛量都很高,無需利用高品位高嶺土)。低品位高嶺土不僅可塑性好,還能有效降低成本。高嶺土的引入有利于改善坯體的成形性能,更重要的是可調節坯體的氧化鋁含量,大大減少了赤泥制品燒結後出現的開裂和變形。


2.2坯體的配方

通過大量的實驗確定坯體的配方:赤泥含量爲30%~50%,石英砂含量爲40%~50%,高嶺土含量爲10%~30%。增大赤泥用量時,琉璃瓦的吸水率也會隨之增大,強度降低,因此赤泥的用量不宜超過50%。通過實驗發現,石英砂與赤泥含量相當時燒結較好,強度較高,琉璃瓦的吸水率也較低。高嶺土主要用來改善坯體的成形性能,調節坯體的氧化鋁含量和提高坯體及琉璃瓦的強度。當高嶺土含量過高時,坯體的含鋁量過高,將導致燒結溫度提高。高嶺土的含量以不超過30%爲宜。


三、無鉛琉璃瓦用釉

3.1原料和配方

該無鉛琉璃瓦用釉以光澤較好、機械性能好但燒成溫度較高的長石石灰釉爲基礎,通過加入少量的玻璃粉、碳酸锂和硼酸(三者的總含量爲15%左右)來降低燒成溫度制成,具體配方如表2所示。該釉的燒成溫度爲1100~1150℃,與該琉璃瓦坯體1100~1150℃的燒結溫度相匹配。在該釉形成玻璃體之前坯體中的結晶水和分解産生的氣體已經基本排除,適合一次燒成。


3.2與生鉛釉的比較

鉛釉因曆史悠久、制作簡單、表面光澤好被廣泛應用于琉璃瓦的制備。但鉛釉不僅毒害工人,還會在使用過程中慢慢溶出鉛,汙染環境,故現已被限制使用。該無鉛琉璃瓦用釉與生鉛釉相比具有如下優點:
(1)該無鉛琉璃瓦用釉所使用的原料毒性很小或無毒,基本上對工人沒有毒害作用。該釉沒有使用含鉛镉的原料,鉛镉溶出非常小,有利于環境保護。
(2)該無鉛琉璃瓦用釉與赤泥坯體熱膨脹系數相近,坯釉結合良好,釉面沒出現裂紋。經10次180℃~20℃的急冷急熱,沒出現微裂紋。生鉛釉的熱膨脹系數較大,與赤泥坯體燒結後,坯釉結合不好,表面出現明顯的微裂紋。
(3)該無鉛琉璃瓦用釉的表面硬度較大,不易出現擦痕,機械性能遠好于生鉛釉。
(4)錫釩黃、鉻鋁紅、維多利亞綠、瑪瑙紅、绀青、孔雀綠、海碧等色料和氧化銅在該釉的顯色實驗表明,該釉對多種色料都有較好的顯色。生鉛釉對色料的選擇性較大,顯色不穩定,色澤波動較大。
該無鉛琉璃瓦用釉的光澤度不如生鉛釉,但已經達到國家建築琉璃制品標准GB9197-88[3]中要求的不低于50°的要求。在現行的2006年制定的國家建材行業建築琉璃制品標准JC/T765-2006[4]中,放寬了對光澤度的要求,沒有做出明確的要求。

四、琉璃瓦的制備工藝和性能

4.1琉璃瓦的制備工藝

琉璃瓦的制備工藝如下:配料→球磨→過篩→幹燥→壓制成形→幹燥→施釉→幹燥→燒結


4.2琉璃瓦的性能

琉璃瓦的性能如表3所示。

五、結論

利用氧化鋁工業廢渣赤泥及石英砂、高嶺土等其他陶瓷原料,采用一次燒成工藝制備出了達到國家建築琉璃制品標准GB9197-88要求及國家建材行業建築琉璃制品標准JC/T765-2006要求的無鉛琉璃瓦。利用赤泥制備琉璃瓦不僅實現了廢渣赤泥的利用,還能采用一次燒成,節約了能源和成本。

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