專利名稱：抗熱震性耐壓耐酸瓷磚及其制作方法
抗熱震性耐壓耐酸瓷磚及其制作方法所屬領(lǐng)域本發(fā)明涉及瓷磚及其制作方法，尤其涉及一種在高壓釜中使用的抗熱震性耐壓耐酸瓷磚及其制作方法。
背景技術(shù)：
高壓釜由外及里一般依次分別為外殼鋼板、搪防腐鉛層(約6mm厚)、防腐隔膜、內(nèi)襯兩層耐酸磚(外層磚厚50mm，內(nèi)層磚厚114mm)。膠泥與防腐隔膜層之間的表面溫度不超過 IlO0Co高壓釜正常工作時(shí)，釜內(nèi)一般為高壓高溫狀態(tài)。例如高壓釜工作壓力在1. 6Mpa,工作溫度1500C ；設(shè)計(jì)壓力2. OMpa，設(shè)計(jì)溫度175°C ；鋼殼內(nèi)徑4. 2m，總長約32m。高壓釜正常工作時(shí)，釜內(nèi)一般為腐蝕性溶液介質(zhì)，例如包括0.24g/L Cu, 7. 4g/L Fe (2. Og/L Fe2+), 90g/L H2SO4, 500mg/L CF, 50mg/L F 的酸性溶液介質(zhì)。根據(jù)高壓釜的工作環(huán)境，對其內(nèi)襯層的耐酸磚的往往提出一定的技術(shù)要求。我們知道，該耐酸磚是在強(qiáng)酸介質(zhì)、較高工作溫度和較高壓力條件下工作的，因此，耐酸磚除了必須具備良好的抗酸腐蝕性能外，還必須具備較高的機(jī)械強(qiáng)度，特別是必須具備優(yōu)良的抗溫度急變性能。傳統(tǒng)的耐酸瓷磚，雖然具有良好的抗酸腐蝕性能和一定的機(jī)械強(qiáng)度，但抗溫度急變性能差，無法滿足此項(xiàng)工程高壓釜內(nèi)襯的技術(shù)要求。目前國產(chǎn)高壓釜和部分引進(jìn)高壓釜采用陶磚，利用陶磚坯體中分布較多的孔隙，在一定程度上提高磚的抗溫度急變性能， 但這種提高是很有限的。而同時(shí)，因?yàn)樘沾u的孔隙率較大，增大了強(qiáng)酸介質(zhì)對磚的腐蝕面積，降低了磚的耐酸腐蝕性能，并且還會顯著降低磚的機(jī)械性能，加速磚的老化，從而縮短磚的使用壽命。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種抗熱震性耐壓耐酸瓷磚。本發(fā)明的要點(diǎn)在于在原料構(gòu)成上，選定莫來石、堇青石、熔融石英作為瓷坯的晶相，同時(shí)，配合一定的煤矸石、以及低Al2O3含量粘土作為瓷坯的玻璃相成分，提高了瓷磚的抗溫度急變性。本發(fā)明利用了莫來石晶體具有很高的機(jī)械強(qiáng)度和優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性，以及熔融石英、堇青石、特別是熔融石英具有優(yōu)良的抗急冷急熱性能，使得燒成的瓷坯不但具有很的機(jī)械強(qiáng)度，良好的化學(xué)穩(wěn)定性，還具備優(yōu)良的抗急冷急熱性能。煤矸石是成煤物質(zhì)與其他沉積物質(zhì)在長期的地質(zhì)反應(yīng)中生成的可燃性礦石，其主要化學(xué)成分為Al2O3和Si02。隨著煤碳開采量的迅速提高，煤矸石的排出量也隨之增加。 這些煤矸石隨意的丟棄和堆放，浪費(fèi)了土地資源，同時(shí)還對大氣、水體造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。本發(fā)明對煤矸石的使用，不近有效地提高了瓷磚的性能，同時(shí)也有效利用了廢棄物，變廢為寶，化害為益，有著十分重要的環(huán)保和經(jīng)濟(jì)意義。粘土是一種多種含水硅酸鹽的礦物的混合物，其主要化學(xué)組成為Al2O3和SiO2,是燒制瓷磚的必要成分，而本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過反復(fù)的試驗(yàn)和選擇，發(fā)現(xiàn)選用低Al2O3的粘土，和煤矸石配合使用，能夠很好地改善瓷磚的抗溫度急變性，并且這種低Al2O3的粘土的使用有利于降低燒成溫度，節(jié)約了能耗，從而總體上降低了生產(chǎn)成本。具體地，本發(fā)明的原料的重量百分配比為煤矸石30 40、堇青石5 10、莫來石5 20、含Al20315-18wt%的粘土 5 15、鋰長石2 5、熔融石英30 50。其中所述的煤矸石經(jīng)過煅燒磨粉后與其他原料一起使用。其中所述的煤矸石優(yōu)選為高Al2O3含量的煤矸石，其經(jīng)過煅燒磨粉后優(yōu)選含 Al20340-50wt %，所述煤矸石可以就地使用各地礦山或礦務(wù)局的廢棄物，例如經(jīng)本發(fā)明人驗(yàn)證，使用大同礦務(wù)局的廢棄物即可達(dá)到上述成分要求。進(jìn)一步，本發(fā)明的原料的重量百分配比優(yōu)選為煤矸石32 34、堇青石6 8、 莫來石10 15、粘土 8-12、鋰長石2 5、熔融石英25 46。進(jìn)一步，本發(fā)明的低Al2O3含量粘土優(yōu)選為Al2O317wt% /的粘土。本發(fā)明的制作工序如下原料配方——粉碎——混合——陳腐——干燥制粉——干壓成型——燒制，即得到抗熱震性耐壓耐酸瓷磚。其中，所述干壓成型為優(yōu)選采用上、下雙向加壓方式，壓力控制在20 35MPa，優(yōu)選為25MPa。這種雙向加壓的工藝可以有效避免普通的單向加壓工藝中顆粒受力不均勻而破碎的現(xiàn)象，進(jìn)一步提高了瓷磚的致密性和均勻性，從而有利地保證了產(chǎn)品的性能的一致性和穩(wěn)定性。其中，所述燒制過程的燒成溫度控制在1260 1290°C，高火保溫時(shí)間控制在3 6小時(shí)，止火溫度至950°C間的冷卻速度在窯爐條件允許范圍內(nèi)盡可能快。本發(fā)明人在對工藝的調(diào)整過程中意外發(fā)現(xiàn)，控制工藝使得止火溫度至950°C間的冷卻速度在窯爐條件允許范圍內(nèi)盡可能快，對本發(fā)明瓷磚的抗急冷急熱性能非常有利，并且進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，使用這種急冷措施后，燒成溫度無需在1400°C，也能獲得優(yōu)異的產(chǎn)品性能，因而使得生產(chǎn)效率得到有效提高。按照本發(fā)明配方制得的瓷磚，熱膨脹系數(shù)可以達(dá)到0.92-1. 2X10_6，低于傳統(tǒng)配方制得的瓷磚，能夠很好地耐受急冷急熱環(huán)境。經(jīng)過檢測，在1200°C 25°C溫度水冷5次不裂，完全可以滿足高壓釜對瓷磚的性能要求。本發(fā)明的瓷磚配方，在有效地利用廢料的同時(shí)，提高了燒成的產(chǎn)品的抗溫度急變性，滿足了高壓釜的使用環(huán)境，完全能夠替代進(jìn)口瓷磚，并且瓷磚本身為致密性耐酸燒結(jié)體，克服了陶磚因存在大量空隙而耐腐蝕性差的缺點(diǎn)；并且本發(fā)明人經(jīng)過反復(fù)研究，對制備工藝進(jìn)行了優(yōu)化，進(jìn)一步提高了產(chǎn)品性能的一致性和穩(wěn)定性，并有效地降低了生產(chǎn)能耗，提高了生產(chǎn)效率。因而本發(fā)明具有非常積極的產(chǎn)業(yè)意義和實(shí)用價(jià)值，是一項(xiàng)利國利民的綠色環(huán)保技術(shù)。
圖1為本發(fā)明的制作工序圖具體實(shí)施方式
參照圖1，對本發(fā)明制作工序作進(jìn)一步地詳細(xì)介紹(1)原料的選購要保持原料化學(xué)成分和細(xì)度、顆粒級配的相對穩(wěn)定；(2)保證配料準(zhǔn)確；(3)干法球磨的主要目的是①將備原料充分混合均勻；②改善原料顆粒的外部形態(tài)，使其變得園暉；③進(jìn)一步將物料磨細(xì)。為達(dá)此目的要注意研磨體瓷球的裝填量和瓷球大小級配、裝料量、及球磨時(shí)間等；(4)本發(fā)明可以選擇濕捏過篩工藝，混捏過篩工藝的關(guān)鍵是混捏，為了保證料粉能充分潤濕，可以將加水量增多1 3% (這些多加的水分，可在后續(xù)的陳腐輸送過程中蒸發(fā)掉)并保證混捏時(shí)間；(5)料粒的陳腐。為了保證料粒的水分控制，及水分在料粒內(nèi)的均勻分布，粉料造粒后必須陳腐24小時(shí)以上，優(yōu)選陳腐48小時(shí)。(6)干壓成型(或半干壓成型)。為獲得結(jié)構(gòu)致密、均勻和尺寸準(zhǔn)確的制品，應(yīng)控制好以下幾個(gè)環(huán)節(jié)①料粒的水分應(yīng)控制在3 7%，料粒形狀盡量呈圓粒形，料粒D50的范圍應(yīng)控制在300 800微米；②采用上、下雙向加壓方式；③壓力控制在20 35MPa ；(7)燒成是本研制中最重要的工序之一，為保證配方設(shè)計(jì)時(shí)瓷磚中應(yīng)有的晶體種類、數(shù)量及其形態(tài)，玻璃體要求的成分和較少的氣孔，燒成時(shí)應(yīng)根據(jù)選擇的原料不同，制定出不同的燒成制度。瓷磚總的晶體有些是直接由含這種晶體的原料帶進(jìn)來的，有些是由各種原料的成分，在高溫下，通過固相反應(yīng)合成、生長發(fā)育成的。在燒成工藝中，特別要控制好燒成溫度、高火保溫時(shí)間和止火后至950°C間的冷卻速度。根據(jù)本研制的配方特點(diǎn)和選擇的原料不同，燒成溫度應(yīng)控制在1260 1290°C，高火保溫時(shí)間控制在3 6小時(shí)，止火溫度至 950°C間的冷卻速度盡可能快(在窯爐條件允許范圍內(nèi))。 實(shí)施例一按如下重量百分配比配制原料，含Al20340wt %的煤矸石-40、堇青石_5、莫來石-5、含Al20315wt %的粘土 -8、熔融石英40、鋰長石2，根據(jù)制作工藝進(jìn)行粉碎——混合——陳腐——干燥制粉——干壓成型——燒制，即可。經(jīng)檢測，燒成的瓷磚在 1200 25°C水冷5次不裂。其熱膨脹系數(shù)為0. 92X 10_6實(shí)施例二 按如下重量百分配比配制原料，含Al20348wt%&煤矸石-30、堇青石-10、莫來石-15、含Al20317wt%的粘土 -10、熔融石英30、鋰長石5，根據(jù)制作工藝進(jìn)行粉碎——混合——陳腐——干燥制粉——干壓成型——燒制，即可。經(jīng)檢測，燒成的瓷磚在 1200°C 25°C水冷5次不裂。其熱膨脹系數(shù)為1. IX 10_6。通過高壓壓制成型生產(chǎn)的耐溫耐酸磚的尺寸偏差及變形量非常小，完全滿足國家標(biāo)準(zhǔn)JC/T424-2005《耐酸耐溫磚》的具體要求，其具體內(nèi)容見下表表3、耐酸溫偏差及變形單位毫米
權(quán)利要求
1.一種抗熱震性耐壓耐酸瓷磚，它由煤矸石、堇青石、莫來石、粘土、熔融石英、鋰長石原料加工而成，其中所述的煤矸石經(jīng)過煅燒磨粉后使用，其特征在于所述粘土為含八120315-18襯％的粘土，所述原料的重量百分配比為煤矸石30 40、堇青石5 10、莫來石5 20、粘土 5 15、鋰長石2 5、熔融石英30 50。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗熱震性耐壓耐酸瓷磚，其中所述的經(jīng)過煅燒磨粉后的煤矸石優(yōu)選含 Al20340-50wt%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的抗熱震性耐壓耐酸瓷磚，其中所述原料的重量百分配比優(yōu)選為煤矸石32 34、堇青石6 8、莫來石10 15、粘土 8_12、鋰長石2 5、熔融石英25 46。
4.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的抗熱震性耐壓耐酸瓷磚，得到的抗熱震性耐壓耐酸瓷磚的熱膨脹系數(shù)為0. 92-1.2Χ10Λ
5.根據(jù)權(quán)利要求書1-4任一項(xiàng)所述的抗熱震性耐壓耐酸瓷磚的制作方法，其特征在于通過原料配方——粉碎——混合——陳腐——干燥制粉——干壓成型——干燥——修坯——燒制，即得到抗熱震性耐壓耐酸瓷磚。
6.根據(jù)權(quán)利要求書5所述的抗熱震性耐壓耐酸瓷磚的制作方法，其特征在于所述干壓成型為采用上、下雙向加壓方式，壓力控制在20 35MPa。
7.根據(jù)權(quán)利要求書6所述的抗熱震性耐壓耐酸瓷磚的制作方法，其特征在于所述干壓成型為采用上、下雙向加壓方式，壓力控制在25MPa。
8.根據(jù)權(quán)利要求書5或6或7所述的抗熱震性耐壓耐酸瓷磚的制作方法，其特征在于所述燒制過程的燒成溫度控制在1260 1290°C，高火保溫時(shí)間控制在3 6小時(shí)，止火溫度至950°C間的冷卻速度在窯爐條件允許范圍內(nèi)盡可能快。
全文摘要
一種抗熱震性耐壓耐酸瓷磚，它由煤矸石、堇青石、莫來石、含Al2O315-18wt％的粘土、熔融石英、鋰長石原料加工而成，其中所述的煤矸石經(jīng)過煅燒磨粉后使用，其特征在于所述原料的重量百分配比為煤矸石30～40、堇青石5～10、莫來石5～20、粘土5～15、鋰長石2～5、熔融石英30～50它通過原料配方—粉碎—混合—陳腐—干燥制粉—干壓成型—燒制，即可；其熱膨脹系數(shù)達(dá)到了0.92-1.2×10-6；這種瓷磚可以廣泛應(yīng)用于高壓釜中，具備急冷急熱的特性，使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號C04B35/14GK102485691SQ20111043491
公開日2012年6月6日 申請日期2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者鄧宗禹 申請人:鄧宗禹