由回收的硅铝酸盐形成陶瓷制品的方法技术

本发明专利技术涉及形成其组成中包含高百分比的回收的硅铝酸盐的陶瓷制品的方法。制造方法包括融合形成网状网络的基料，该网状网络内部填充有熔融的添加剂组合物。基料赋予制品尺寸稳定性和坚固性，而添加剂组合物赋予制品耐水性和刚度。在本发明专利技术中，具有设计的熔融温度的添加剂粉末被加入回收的基料。加热混合物，直到回收的硅铝酸盐达到最佳融合温度。继续加热，直到添加剂开始熔融，填充融合的硅铝酸盐颗粒之间的空隙。然后迅速冷却制品以猝灭融合，而无开裂。所得制品由于融合硅铝酸盐颗粒而具有高的强度，并且由于熔融的添加剂组分填充融合的硅铝酸盐颗粒之间的全部孔而具有低吸水性和高密度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】由回收的硅铝酸盐形成陶瓷制品的方法专利
本申请涉及形成硅铝酸盐制品的方法，并具体地涉及陶瓷制品的形成，在该制品中包括高百分比的回收的硅铝酸盐。专利技术背景煤燃烧灰分（CCA）是源自煤燃烧的副产物，包括细分的无机产物。全世界每年产生大量CCA，其主要是来自发电厂中燃烧的煤。CCA的处置已经引起渐增的困难问题，因为体积每年增加，由于该材料是轻的和尘状属性，以及因为CCA的化学组成变化限制了可接受的处置方法和场所的数量。已经尝试找到CCA的替代经济性用途。例如，CCA已被用作波特兰水泥中的添加剂。但是，适用于混凝土的CCA部分是可用灰分总量的很少一部分。CCA废料的另一用途是作为沥青和土地开垦的填料。这些应用具有低经济价值，并且重金属沥出CCA的风险是个问题。世界需要更经济有益的CCA用途，以减少负担并获得补偿价值。一种有希望的用途是作为陶瓷制品的原料。传统陶瓷配制和形成方法陶瓷制品一般通过使湿粘土形成所需形状然后主动干燥而制成。有时这些形状手动形成，但更常见的是其通过机器被挤压成形。这对于陶瓷砖和其他缸瓷尤其真实。干燥的制品具有足够的尺寸稳定性和强度以经受住处理。然后在窑炉中将制品烧至1250-1350℃，以使粘土颗粒融合在一起。材料被充分加热，以使粘土颗粒熔融和融合成玻璃状物质。这个过程被称为玻璃化，并且材料必须被缓慢冷却，以避免开裂。材料的液化确保颗粒之间的孔全部消失，并且吸水性低，但这需要高温，因此具有高能量成本。可选的陶瓷配制和方法-素瓷烧结（bisquesintering）形成陶瓷制品的相关方法被称为素瓷烧制。在此方法中，成形的制品被干燥以获得强度，然后干燥的制品被加热至大约其熔融温度的一半。被压紧的粉末在被加热至约其绝对熔融温度一半时开始融合。这产生“素瓷器（bisqueware）”，并且这些制品的共同特征是制品的表面积减少（制品收缩），而烧制制品的强度增加。在素瓷器中，粘土颗粒部分地融合，而没有完全玻璃化。制品坚固，并且将不再在水中软化，但极具多孔性，并且不如其经最终烧制后坚固。该材料可在此阶段被小心处理，但是，在烧制后材料必须被冷却缓慢以避免开裂。然后釉料被施加于制品表面，并在较高温度下被再次烧制。釉熔融并且粘附于制品表面，制品的主体组成继续烧结至材料几乎完全玻璃化的点，并形成固体陶瓷材料。釉涂层不仅增加装饰性，而且密封制品，以实现极低吸水性。图1示意性显示形成常规素瓷器的方法。该方法涉及形成具有多孔的部分融合材料，将釉施加于制品，和重新烧制以密封本体材料。-液相烧结涉及制备粘土制品的传统方法的另一方法是进行液相烧结，其中低熔点材料（添加剂）被引入粘土混合物。这种材料在粘土颗粒（基料颗粒）烧结温度以下的温度熔融。熔融的液相通过毛细作用将粘土颗粒拉拢在一起形成紧密堆积的排列，其最小化固体颗粒之间的空间。这种方法由系统热力学推动以减少液体的润湿面积。随着温度持续升高，紧密堆积的粘土颗粒熔融在一起，排出低熔点（现为液体）材料。关于详细内容，参见"LiquidPhaseSintering"，RandallM。German，PlenumPress，1985。这种方法需要高温，并且在加热过程中在第二组合物熔融和制品失去尺寸稳定性时具有产物变形（滑塌）的风险。通常，模具用于保持制品形状。而且，材料必须缓慢冷却以避免开裂。图2示意性显示常规液相烧结方法。可见，首先，熔融相形成液体，并使粘土颗粒汇集在一起。然后，粘土颗粒熔融以形成材料融合块，然后发生显著收缩。传统的粘土液相烧结涉及选择粘土/添加剂组合，其中添加剂对于粘土材料具有高溶解性，但粘土材料对于添加剂具有低溶解性。以这种方式，熔融的添加剂在所述过程中是半永久性液体；其不被吸收到粘土基料中。随着温度升高和添加剂熔融，其不渗透或溶解到粘土中，反而通过用于减少液化添加剂体积的毛细管力使粘土颗粒汇集在一起。温度升高直到粘土颗粒开始融合。由于粘土颗粒通过熔融添加剂的毛细作用而紧密在一起，其略微融合（形成颗粒之间的"颈"），然后其最终完全融合在一起，挤出其间的液化添加剂。残留的任何空隙被熔融的添加剂填充。液相烧结的局限性是制品可在熔融添加剂开始熔融时滑塌。这是因为整个粘土材料中没有结构框架在添加剂熔融的时间与粘土材料开始融合的时间之间支撑制品。此外，融合温度范围很窄，并且可被轻易超过。当这发生时，材料不融合在一起，反而完全熔融，全部形状随着材料液化而消失。另一问题是较低温度熔融的添加剂材料可脱离本体材料——如果制品不被约束在模具中。砖形成可应用这些方法生产的一类制品是用于地板或墙壁的陶瓷砖。其通常是有装饰或无装饰的平板，该平板装在一起以在墙壁或地板上形成图案。砖形成的传统方法涉及将粘土和其他矿物混合在一起以形成料团——该料团可通过压制或以其他方式成形而形成多种形状，然后烧制。通常，成分在球磨机中与固定量水混合。平均颗粒尺寸在球磨机中减小，并使全部成分均匀地混合。混合物作为浆液离开球磨机，该浆液被喷雾干燥以去除水和生成颗粒状材料，该颗粒状材料用于进一步处理。颗粒状材料形成自由流动的粉末，其易于运输和填充陶瓷砖压模腔中所用的模具。陶瓷砖压模被填充这种颗粒状混合物，然后在腔中液压形成砖。干燥砖，并施加釉，用于装饰和密封砖（提供低吸水性）。上釉的表面还使得砖坚硬和提供抗磨擦的耐久性表面。一般，装饰过的砖然后进入隧道窑，其在隧道窑中被烧制，以使砖烧结和使釉熔融到表面层中。在烧制过程中，粘土和其他成分融合在一起，形成固体陶瓷材料。一些形成陶瓷制品的方法利用煤灰分或CCA或其他废料作为原料，例如，在GB1058615、US3679441、US5521132、US6743383、US5935885、US6566290、AU708171、WO03059820以及CN1260336、CN1410386、CN1029308、CN101372414、CN1070177等。US5935885公开了由CCA和其他焚烧炉废料制成的陶瓷砖，但所用方法涉及混合物组分在1000至1500℃的温度下氧化和高温玻璃化（1250至1550℃）以使全部硅铝酸盐完全熔融，其目的是锁定重金属污染物。US6743383公开了利用包括CCA的工业废料制备陶瓷砖，但仅利用低百分比的废料。US5521132公开了由煤灰和市政固体废料CCA制成的陶瓷材料和生产该陶瓷材料的方法，其中超过85%重量百分比的CCA被包括在陶瓷材料中并通过水不溶性反应产物结合在一起，该水不溶性反应产物通过熔融的助熔剂（moltenflux）和可已经溶解到熔融助熔剂中的部分剩余CCA颗粒的组分之间的反应产生。此方法利用四硼酸钠作为添加剂，包括恰好在四硼酸钠熔点以上至约1000℃的温度下的烧制步骤。上述方法具有若干缺陷：废料，特别是CCA，需要在较高温度下熔融，因此大幅增加能量消耗；陶瓷制品的冷却持续时间长，导致更多能量消耗；和其中一些需要使用模具。因此，需要提供这样的改进方法以形成硅铝酸盐制品如陶瓷制品：其使用较少能量、降低成本和提供具有改良性质如较高强度和较低吸水性的的陶瓷制品。专利技术概述本专利技术涉及利用硅铝酸盐如回收的硅铝酸盐形成制品如陶瓷制品的方法。该方法明显不同于形成陶瓷制品如液相烧结物或素瓷器的传统方法。方法利用双组分系统，本文档来自技高网...

【技术保护点】
形成硅铝酸盐制品的方法，所述硅铝酸盐制品包括硅铝酸盐基料和添加剂材料，所述方法包括步骤：在第一温度下最佳地融合硅铝酸盐基料，在略微高于所述第一温度的第二温度下熔融所述添加剂材料，和冷却所述制品。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.形成硅铝酸盐制品的方法，所述硅铝酸盐制品包括硅铝酸盐基料和添加剂材料，所述方法包括步骤：在第一温度下最佳融合硅铝酸盐基料，在略微高于所述第一温度的第二温度下熔融所述添加剂材料，和冷却所述制品，其中所述添加剂材料包括天然硅铝酸盐和矿物添加剂，所述矿物添加剂包括石英、白云石、高岭土、矾土、铝土矿、膨润土、长石或其混合物，其中所述最佳融合占所述基料的融合总量的50％至85％。2.权利要求1所述的方法，其中所述第二温度比所述第一温度高5℃至20℃。3.权利要求1所述的方法，其中所述第二温度比所述第一温度高10℃至15℃。4.权利要求1所述的方法，其中所述第二温度比所述第一温度高5℃至10℃。5.权利要求1所述的方法，其中所述制品在环境条件下冷却。6.权利要求1所述的方法，其中所述制品在4分钟至15分钟内冷却至环境温度。7.权利要求1所述的方法，其中所述制品在5分钟至10分钟内冷却至环境温度。8.权利要求1所述的方法，其中所述最佳融合占所述基料的融合总量的60％至70％。9.权利要求1所述的方法，其中将所述制品在12分钟至30分钟内迅速烧制至所述第一温度。10.权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·卡祖，
申请(专利权)人：维克IP控股公司，
类型：
国别省市：