CN108947480A - 基于废弃料制得的高强度瓷器及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于废弃料制得的高强度瓷器及其制备方法，属于陶瓷技术领域。本发明的基于废弃料制得的高强度瓷器，包括按照如下组份：石英、煤矸石、方解石、钠长石、白滑石、废旧陶瓷块、龙岩高岭土、石灰石、衣康酸和吸水树脂；其制备方法包括如下步骤：备料、球磨、制备坯体浆料和烧制。本发明制得的基于废弃料制得的高强度瓷器分解效率高，强度大，且环保节能。

Description

基于废弃料制得的高强度瓷器及其制备方法

技术领域

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。

发明内容

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/T 34252-2017日用陶瓷器抗釉纹测试方法检测抗裂纹检测；

采用GB/T 3532-2009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/T 3710.7-2016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。

Claims (8)

1.基于废弃料制得的高强度瓷器，其特征在于，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。

2.根据权利要求1所述的基于废弃料制得的高强度瓷器，其特征在于，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。

3.根据权利要求2所述的基于废弃料制得的高强度瓷器，其特征在于，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。

4.权利要求1所述的基于废弃料制得的高强度瓷器的制备方法，其特征在于，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。

5.根据权利要求4所述的基于废弃料制得的高强度瓷器的制备方法，其特征在于，所述S3步骤中，陈腐时间为5~7d，陈腐温度为30~40℃。

6.根据权利要求4所述的基于废弃料制得的高强度瓷器的制备方法，其特征在于，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。

7.根据权利要求4所述的基于废弃料制得的高强度瓷器的制备方法，其特征在于，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%。

8.根据权利要求4所述的基于废弃料制得的高强度瓷器的制备方法，其特征在于，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。