[發明專利]一種僅利用粉煤灰作為原料制備陶瓷磚的方法

在審

• 申請號: 201810958644.X
• 申請日: 2018-08-22
• 公開（公告）號: CN110857250A
• 公開（公告）日: 2020-03-03
• 發明（設計）人: 馬淑花;羅揚;王曉輝;鄭詩禮
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C04B33/135
• 分類號: C04B33/135
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明涉及一種僅利用粉煤灰作為原料制備陶瓷磚的方法，所述方法為：分別對粉煤灰進行輕度堿性活化和深度堿性活化，得到類黏土料和類長石料；將粉煤灰與類黏土料和類長石料機械混合后進行壓力成型，將成型后得到的生坯進行燒結后得到陶瓷磚產品。本發明通過化學改性將粉煤灰活化成“類黏土料”和“類長石料”分別取代傳統陶瓷中的黏土和長石礦物的作用，并通過后續對原料成分的復配，僅利用粉煤灰為原料即對傳統陶瓷原料進行了100％的替代，實現了對粉煤灰高附加值利用，同時緩解陶瓷生產原料日益緊缺的現狀。所得的陶瓷磚內部具備豐富的針狀莫來石結構，其容重低，斷裂模數遠大于國標規定，綜合性能優異，具有良好的經濟效益和應用前景。

技術領域

本發明涉及固體廢物綜合利用和陶瓷材料生產領域，具體涉及一種工業固體廢棄物的利用方法，尤其涉及一種僅利用粉煤灰作為原料制備陶瓷磚的方法。

背景技術

粉煤灰是燃煤電廠在生產過程中產生的固體廢棄物。由于我國目前仍以火力發電為主，粉煤灰排放居高不下，且由于產生量大、產地集中且有效利用不足，粉煤灰大量堆存，目前累計堆存量已近30億噸，粉煤灰已成為我國最大單一固體污染源。粉煤灰的處置越來越受到整個社會的關注。

近年來，隨著城鎮化的進一步推動，我國房地產行業迅猛發展，與此相關聯的陶瓷磚生產行業也發生著日新月異的變化。然而隨著陶瓷磚產量的大幅增長，其主要生產原料粘土、長石和石英也日益匱乏。陶瓷磚生產行業原料供需矛盾日益突出。

針對粉煤灰利用附加值低，陶瓷磚生產原料資源緊缺的問題，眾多科研工作者與陶瓷生產廠家進行了積極的研究，成功地將粉煤灰資源利用到了陶瓷磚生產過程當中，實現了粉煤灰的高附加值資源化利用。

例如CN103922699A公開了一種粉煤灰制備日用陶瓷的方法，利用固體廢棄物粉煤灰以及粘土、長石為原料，制備陶瓷坯體，粉煤灰摻入量為10-60％。CN103951388A公開了一種粉煤灰質陶瓷酒瓶及其制備方法，其粉煤灰摻量為45-65wt％。CN103833330A公開了一種高鋁粉煤灰制備瓷質磚的方法，通過配料、球磨、出漿與干燥、造粒、陳腐、成型、干燥、燒結等步驟制得了符合國家標準的瓷質磚，所得瓷質磚中粉煤灰摻量量達到30-75％。CN103833331A公開了一種利用高鋁粉煤灰制備陶質磚的方法，其粉煤灰產量可達到60-70％，燒成周期為3-5h。

現有方法均是將粉煤灰與其他原料簡單物理混合，粉煤灰未經化學活化處理。而未經活化的粉煤灰可塑性低、熔點高，僅僅只能取代陶瓷原料中的石英組分起到降低陶瓷燒成過程收縮的作用。粉煤灰難以取代陶瓷原料中的黏土和長石組分，導致粉煤灰制備陶瓷時添加量有限，限制了粉煤灰在陶瓷磚生產中的大量應用。

發明內容

鑒于現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種僅利用粉煤灰作為原料制備陶瓷磚的方法，通過化學改性將粉煤灰活化成“類黏土料”和“類長石料”分別取代傳統陶瓷中的黏土和長石礦物的作用，僅利用粉煤灰為原料即對傳統陶瓷原料進行了100％的替代，實現了粉煤灰的高附加值利用，緩解了陶瓷生產原料日益緊缺的現狀。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

本發明提供了一種僅利用粉煤灰作為原料制備陶瓷磚的方法，所述方法包括以下步驟：

(1)將濃度為60-100g/L的堿液與粉煤灰混合，加熱至80-150℃進行輕度堿性活化反應，得到類黏土料；

(2)將濃度為105-500g/L的堿液與粉煤灰混合，加熱至120-200℃進行深度堿性活化反應，得到類長石料；

(3)將粉煤灰與步驟(1)所得類黏土料和步驟(2)所得類長石料進行機械混合，得到固態混合料；

(4)將步驟(3)所得固態混合料進行壓力成型，得到生坯；

(5)將步驟(4)所得生坯進行燒結，燒結完成后得到陶瓷磚產品。