一种玻化砖及其制备方法与流程

1.本发明涉及建筑陶瓷领域，特别涉及一种玻化砖及其制备方法。


背景技术：

2.熔融石英坩埚是多晶硅铸锭过程中做装填硅料用的容器，一次性使用后即废弃的关键耗材，废弃熔融石英坩埚囤积量也相应在不断增加。在铸锭完成之后熔融石英坩埚转化为方石英，成为一种工业废弃物，一般是简单的破碎之后作为建筑填料来使用。作为工业废弃物，一般需要支付处理费用，造成资源浪费，增加铸锭成本。方石英是石英的一种高温同质异构体，具有抗腐蚀、抗热震稳定性、色泽光亮、耐刻划、耐擦洗、低热膨胀系数、耐酸碱性、高热稳定性、高绝缘性等优良性能。
3.玻化砖是建筑陶瓷的主要产品之一，目前玻化砖已经成为家居装饰的主流。一般玻化砖使用的是长石、硅石、高岭土等传统优质原料，产品成本高，且传统优质矿物原料资源会逐渐枯竭，价格逐渐上涨。目前玻化砖厚度在10
‑
15mm，如厚度减薄则面临制作过程中变形、开裂、破损等风险。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种玻化砖及其制备方法，通过以熔融石英坩埚使用后的废弃埚块为主要原料，通过颗粒级配的方式，制备得到超薄玻化砖，同时降低玻化砖的制作成本。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种玻化砖的制备方法，包含以下原材料：按重量份数计，熔融石英坩埚废料60
‑
70份、高岭土10
‑
20份、长石15
‑
20份、滑石2
‑
5份；制备过程为：
7.第一步：将所述熔融石英坩埚废料破碎成粉料，得到含二氧化硅的石英颗粒材料；
8.第二步：将所述石英颗粒材料与所述高岭土、所述长石、所述滑石分别按照60
‑
70份、10
‑
20份、15
‑
20份、2
‑
5份的比例进行混合球磨，之后按照颗粒级配进行放浆，得到存在颗粒梯度差异的若干批次的泥浆；
9.第三步：将所述若干批次的泥浆混合均匀并陈腐24小时得到浆料；
10.第四步：将所述浆料混合1％的水溶性聚乙烯醇通过喷雾干燥器进行造粒，得到水分含量在5
‑
10％的粉料，将所述粉料陈腐24小时；
11.第五步：将陈腐后的所述粉料注入模具中，压制成型，得到厚5
‑
7mm的玻化砖生坯；
12.第六步：将所述玻化砖生坯在400℃环境下进行保温，然后升温到1100
‑
1200℃进行烧成，烧成后逐渐降至室温，得到玻化砖成品。
13.作为优选方案，所述颗粒级配方式为：分三批次放出球磨泥浆，第一次放浆过筛网，重量占60％；继续球磨进行第二次放浆，重量占30％；继续球磨进行第三次放浆，重量占10％。
14.作为优选方案，所述筛网目数为200
‑
300目，第二次放浆粒径达到10
‑
20微米，第三次放浆粒径达到3
‑
6微米。
15.作为优选方案，所述第五步中的压制压力为30
‑
60mpa。
16.作为优选方案，所述第六步中保温时间和烧成时间分别为1小时。
17.本发明还提供一种玻化砖，使用以上任一方案所述的制备方法进行制备。
18.本发明可以有效利用废弃的熔融石英坩埚，解决铸锭企业处理废弃熔融石英坩埚的成本，将废弃物转换为原料，实现资源再生，熔融石英坩埚废料中的二氧化硅含量达99％以上，通过提高二氧化硅含量可以增加玻化砖坯体的硬度和耐磨性，采用颗粒级配的方式，利用不同粒径的颗粒相互填充缝隙，利于坯体成型和烧制，在降低玻化砖厚度的情况下依旧可获得高密度、低气孔率、高强度的玻化砖。
附图说明
19.图1为本发明一种玻化砖的实物图。
具体实施方式
20.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域普通技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.为便于本领域的技术人员理解本发明，下面结合附图说明本发明的具体实施方式。
22.实施例一
23.一种玻化砖的制备方法，包含以下原材料：按重量份数计，熔融石英坩埚废料40
‑
50份、高岭土30
‑
40份、长石5
‑
10份、滑石10
‑
15份；制备过程为：
24.第一步：将熔融石英坩埚废料通过破碎机破碎成粉料，得到二氧化硅含量99％以上的石英颗粒材料；
25.第二步：将粉碎得到的石英颗粒材料与高岭土、长石、滑石分别按照40～50份、30～40份、5～10份、10～15份的比例进行混合球磨，之后按照颗粒级配进行放浆，第一次放浆过200
‑
300目筛网，重量占60％；粒径达到10
‑
20微米放浆30％；粒径达到3
‑
6微米剩余泥浆全部放出，得到存在颗粒梯度差异的三批次的泥浆；
26.第三步：将以上三批次的泥浆混合均匀并陈腐24小时得到浆料；
27.第四步：将浆料混合1％的水溶性聚乙烯醇通过喷雾干燥器进行造粒，得到水分含量在5
‑
10％的粉料，将该粉料陈腐24小时；
28.第五步：将陈腐后的粉料注入模具中，在30
‑
60mpa压力下压制成型，得到厚5
‑
7mm的玻化砖生坯；
29.第六步：将得到的玻化砖生坯在400℃环境下保温1小时，然后升温到1100
‑
1200℃进行烧成，烧成时间1小时，烧成后逐渐降至室温，得到玻化砖成品。
30.该实施例一所得到的玻化砖性能参数：
31.性能参数厚度(mm)密度(g/cm3)吸水率断裂模数(n)破坏强度(n)实施例一52.4190.30％382180
32.实施例二
33.一种玻化砖的制备方法，包含以下原材料：按重量份数计，熔融石英坩埚废料50
‑
60份、高岭土20
‑
30份、长石10
‑
15份、滑石5
‑
10份；制备过程为：
34.第一步：将熔融石英坩埚废料通过破碎机破碎成粉料，得到二氧化硅含量99％以上的石英颗粒材料；
35.第二步：将粉碎得到的石英颗粒材料与高岭土、长石、滑石分别按照50
‑
60份、20
‑
30份、10
‑
15份、5
‑
10份的比例进行混合球磨，之后按照颗粒级配进行放浆，第一次放浆过200
‑
300目筛网，重量占60％；粒径达到10
‑
20微米放浆30％；粒径达到3
‑
6微米剩余泥浆全部放出，得到存在颗粒梯度差异的三批次的泥浆；
36.第三步：将以上三批次的泥浆混合均匀并陈腐24小时得到浆料；
37.第四步：将浆料混合1％的水溶性聚乙烯醇通过喷雾干燥器进行造粒，得到水分含量在5
‑
10％的粉料，将该粉料陈腐24小时；
38.第五步：将陈腐后的粉料注入模具中，在30
‑
60mpa压力下压制成型，得到厚5
‑
7mm的玻化砖生坯；
39.第六步：将得到的玻化砖生坯在400℃环境下保温1小时，然后升温到1100
‑
1200℃进行烧成，烧成时间1小时，烧成后逐渐降至室温，得到玻化砖成品。
40.该实施例二所得到的玻化砖性能参数：
41.性能参数厚度(mm)密度(g/cm3)吸水率断裂模数(n)破坏强度(n)实施例二52.6750.15％422420
42.实施例三
43.一种玻化砖的制备方法，包含以下原材料：按重量份数计，熔融石英坩埚废料60
‑
70份、高岭土10
‑
20份、长石15
‑
20份、滑石2
‑
5份；制备过程为：
44.第一步：将熔融石英坩埚废料通过破碎机破碎成粉料，得到二氧化硅含量99％以上的石英颗粒材料；
45.第二步：将粉碎得到的石英颗粒材料与高岭土、长石、滑石分别按照60
‑
70份、10
‑
20份、15
‑
20份、2
‑
5份的比例进行混合球磨，之后按照颗粒级配进行放浆，第一次放浆过200
‑
300目筛网，重量占60％；粒径达到10
‑
20微米放浆30％；粒径达到3
‑
6微米剩余泥浆全部放出，得到存在颗粒梯度差异的三批次的泥浆；
46.第三步：将以上三批次的泥浆混合均匀并陈腐24小时得到浆料；
47.第四步：将浆料混合1％的水溶性聚乙烯醇通过喷雾干燥器进行造粒，得到水分含量在5
‑
10％的粉料，将该粉料陈腐24小时；
48.第五步：将陈腐后的粉料注入模具中，在30
‑
60mpa压力下压制成型，得到厚5
‑
7mm的玻化砖生坯；
49.第六步：将得到的玻化砖生坯在400℃环境下保温1小时，然后升温到1100
‑
1200℃进行烧成，烧成时间1小时，烧成后逐渐降至室温，得到玻化砖成品。
50.该实施例三所得到的玻化砖性能参数：
51.性能参数厚度(mm)密度(g/cm3)吸水率断裂模数(n)破坏强度(n)实施例三52.8240.06％472750
52.实施例四
53.一种玻化砖的制备方法，包含以下原材料：按重量份数计，熔融石英坩埚废料70
‑
80份、高岭土0
‑
5份、长石20
‑
25份、滑石2
‑
5份；制备过程为：
54.第一步：将熔融石英坩埚废料通过破碎机破碎成粉料，得到二氧化硅含量99％以上的石英颗粒材料；
55.第二步：将粉碎得到的石英颗粒材料与高岭土、长石、滑石分别按照70
‑
80份、0
‑
5份、20
‑
25份、2
‑
5份的比例进行混合球磨，之后按照颗粒级配进行放浆，第一次放浆过200
‑
300目筛网，重量占60％；粒径达到10
‑
20微米放浆30％；粒径达到3
‑
6微米剩余泥浆全部放出，得到存在颗粒梯度差异的三批次的泥浆；
56.第三步：将以上三批次的泥浆混合均匀并陈腐24小时得到浆料；
57.第四步：将浆料混合1％的水溶性聚乙烯醇通过喷雾干燥器进行造粒，得到水分含量在5
‑
10％的粉料，将该粉料陈腐24小时；
58.第五步：将陈腐后的粉料注入模具中，在30
‑
60mpa压力下压制成型，得到厚5
‑
7mm的玻化砖生坯；
59.第六步：将得到的玻化砖生坯在400℃环境下保温1小时，然后升温到1100
‑
1200℃进行烧成，烧成时间1小时，烧成后逐渐降至室温，得到玻化砖成品。
60.该实施例四所得到的玻化砖性能参数：
61.性能参数厚度(mm)密度(g/cm3)吸水率断裂模数(n)破坏强度(n)实施例四52.8390.05％442540
62.综合以上四个实施例与传统技术所生产的玻化砖性能参数对比如下：
63.性能参数实施例一实施例二实施例三实施例四传统产品厚度(mm)555510密度(g/cm3)2.4192.6752.8242.8392.258吸水率0.30％0.15％0.06％0.05％≤0.5％断裂模数(n)38424744≥35破坏强度(n)21802420275025401800
64.相同配比工艺情况下泥浆颗粒级配(200
‑
300目：10
‑
20微米：3
‑
6微米)对应成品重量对比数据如下：
65.组分占比8:2:07:3:06:3:15:3:2成品重量(kg)8.649.2810.3910.45
66.综合实验数据对比，采用实施例三的原材料配比，即熔融石英坩埚废料60
‑
70份、高岭土10
‑
20份、长石15
‑
20份、滑石2
‑
5份，泥浆颗粒级配(200
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300目：10
‑
20微米：3
‑
6微米)采用6:3:1的组分占比为优选方案。
67.本发明可以有效利用废弃的熔融石英坩埚，解决铸锭企业处理废弃熔融石英坩埚的成本，将废弃物转换为原料，实现资源再生，熔融石英坩埚废料中的二氧化硅含量达99％以上，通过提高二氧化硅含量可以增加玻化砖坯体的硬度和耐磨性，采用颗粒级配的方式，利用不同粒径的颗粒相互填充缝隙，利于坯体成型和烧制，在降低玻化砖厚度的情况下依旧可获得高密度、低气孔率、高强度的玻化砖。本发明降低生产过程中能源使用，达到节约资源的目的，具有较大的经济价值和社会意义。
68.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本
发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。