利用红砖废料生产釉面砖的研究

2019-02-20龙海仁招伟培

佛山陶瓷 2019年1期

龙海仁，罗宏，周燕，招伟培

（1.佛山东华盛昌新材料有限公司，佛山528000；2.佛山市东鹏陶瓷有限公司，佛山528000）

1 前言

目前对于红砖废料的主要应用方式是将其破碎，选取一定粒径的颗粒废料作为免烧砖的骨料，但这种方式的添加量≤10%，很难达到大量消耗废料的目的。另外，将其作为陶瓷墙地砖原料也是一个重要的研发方向，红砖废料中除了含有较多的三氧化二铁外（质量百分数≥5%），还夹杂因低温（约900℃）烧制氧化不彻底形成的青砖或局部青砖，而青砖中则含有氧化亚铁为主，因氧化亚铁（或四氧化三铁）属价态不稳定的铁氧化物。这些价态不稳定的铁氧化物如烧成制度控制不当，在烧结过程中易使坯体颜色多变、变形、造成坯泡针孔等缺陷，限制其在陶瓷墙地砖生产中的应用。

2 目的

本研究在于提出一种能大量消耗建筑红砖废料的方案，使传统建筑拆建过程中产生的红砖废料可以回收，作为生产釉面砖的原料，进行二次利用，减少对环境的污染。

3 工艺原理

利用建筑红砖废料生产的釉面砖，其由下至上包括坯体层、底釉层、印花装饰层，其中坯体层是以红砖废料、塑性粘土、长石、高岭土、滑石为坯体原料，冲压成型后经氧化气氛烧成工艺制备而成的，其中以上几种原料的质量百分数如表1所示（总量以100%计）。

表1 几种原料的质量百分数（%）

为了避免坯体层中的杂质对印花层装饰的影响，同时也为获得丰富的装饰效果，底釉层为乳浊釉，其中含有质量份数≤10%的陶瓷色料。上述陶瓷色料为镨黄、红棕、橘黄、钴蓝、尖晶石系黑色色料中的一种或多种组合。在上述坯体层中，铁元素以三氧化二铁的形式存在，它不具有磁性，并且包裹在莫来石等矿物晶相之中，使得底料层获得更稳定的物化性能（如抗折强度、断裂模数、吸水率、耐磨性等）。为了提高釉面砖的耐磨度，更好的保护印花装饰层，在印花装饰层上还有一层透明或半透明的面釉层。

4 具体实施步骤

（1）步骤1：除渣破碎。

除渣破碎：将集中堆放的红砖废料，经清洗除渣处理后，将清洗干净的红砖块再经传输带输送至鄂式破碎机进行破碎，选取粒径小于＜5 cm的红砖废料颗粒送入均化库中均化备用。原料中选用的建筑红砖废料的主要化学成份为：二氧化硅72.03%，氧化铝15.13%，三氧化二铁6.10%，氧化钾2.26%，烧失量0.97%，其余组分未测定；塑性粘土为黄粘土，其主要化学成份为：二氧化硅71.81%，氧化铝14.5%，三氧化二铁4.17%，氧化钾2.96%，烧失量4.14%，其余组分未测定。不同地区的建筑红砖废料和塑性粘土的化学组分会有一定差异，但建筑红砖废料中三氧化二铁含量≥5%。

（2）步骤2：配料球磨。

按照表2中5个实施例的坯体层配方比例称取红砖废料颗粒、塑性粘土、长石、高岭土、滑石，添加质量份数为0.6%坯料减水剂和0.1%坯料增强剂，坯料减水剂和坯料增强剂均为建筑陶瓷生产中的常用原料。称料后，加水进行球磨，球磨后的浆料要求为250目筛余1.0～1.4%。将浆料过60目筛后进行除铁。这能避免较大的颗粒状磁性金属的单支或混合物进入坯体层，对坯体层有坯体上的底釉层甚至印花装饰层造成不良影响。

表2 坯体层配方（%）

（3）步骤3：造粒成型。

对浆料进行喷雾干燥，将球磨制成的浆料进行喷雾造粒，形成粉料颗粒，粉料工艺标准：水份6.55～7.25%，粉料颗粒粒度20目以上≤1%、40目以上35～45%、60目以上78～88%、100目以上≥93%。将粉料颗粒输送到料仓进行陈腐，陈腐时间一般≥24 h。陈腐后的粉料颗粒即可输送到布料系统进行布料，然后冲压成型，形成坯体，坯体厚度一般为5～13 mm，在实际生产中可以根据客户的要求来进行适当调节，满足设备负载范围均可实现。

（4）步骤 4：施底釉。

坯体干燥后，采用喷、淋等常规施釉方式施底釉，施釉面要清扫，而且最好喷水润湿，如此能减少釉面的针孔缺陷。选用锆基乳浊釉，底釉中各组分的质量百分数为成釉粉85%，硅酸锆10%，高岭土5%，其中成釉粉的化学成分组成为：二氧化硅47.34%，氧化铝20.16%，三氧化二铁0.18%，二氧化钛0.23%，氧化钙10.30%，氧化镁4.50%，氧化钾1.25%，氧化钠3.37%，氧化钡2.23%，氧化锌1.28%，氧化锆1.49%，烧失量7.67%。不同的烧成工艺中，釉的组分会有一定差异。添加的色料为镨黄、红棕、橘黄、钴蓝、尖晶石系黑色色料，为了保证底釉质量，色料添加量不超过底釉质量的10%，施釉厚度为0.1～0.5 mm。本研究大量使用建筑红砖废料，坯体层含铁较重，呈色较深，做出表面颜较浅的瓷质釉面砖较为困难，所以，增加一层颜色可由色料来控制的底釉层，并在底釉层上进行喷墨打印印花及色彩装饰，做出满足市场需求、颜色从浅到深的瓷质釉面砖产品，从而克服了常规方法所制红棕色陶瓷釉面砖颜色较深、色调单一的缺点，扩大了其应用领域。

（5）步骤5：形成印花装饰层。

采用丝网印花、滚筒印花、喷墨印花中的一种或多种组合的方式形成印花装饰层，选喷墨印花图案分辨率高，可以达到最佳的装饰效果。

（6）步骤6：施面釉形成面釉层。

面釉为透明或半透明釉，面釉层厚度为0.01～0.1 mm。

（7）步骤 7：烧成。

烧成温度为1160～1190℃，烧成周期为50～80 min，烧成气氛为氧化气氛。为了获得最佳的烧成效果，使坯体层中的铁元素都转化为三氧化二铁，可以采用增大辊道窑前段预热带助燃风压、煤气分管压力及窑头一级抽烟抽力等手段，使窑炉氧化带内气流运行顺畅，氧化充分。具体为：选用水煤气作为燃料，窑炉前段助燃风压0.4～0.45 kpa、窑炉前段煤气分管压力3.2～4.0 kpa、窑头一级抽烟电机频率43 Hz、窑头温度达350～380℃之间，使窑炉氧化带内气流运行顺畅，氧化充分，高温烧成温度为1160～1190℃，烧成周期为50～80 min。

（8）步骤8：拣选分级。

烧成后，待制品冷却，拣选分级得到釉面砖产品。必要时还需要对釉面砖产品进行倒角、抛磨处理，获得更高质量的产品。