利用紅磚廢料生產(chǎn)釉面磚的研究

龍海仁，羅 宏，周 燕，招偉培

（1.佛山東華盛昌新材料有限公司，佛山528000；2.佛山市東鵬陶瓷有限公司，佛山528000）

1 前言

目前對于紅磚廢料的主要應(yīng)用方式是將其破碎，選取一定粒徑的顆粒廢料作為免燒磚的骨料，但這種方式的添加量≤10%，很難達到大量消耗廢料的目的。另外，將其作為陶瓷墻地磚原料也是一個重要的研發(fā)方向，紅磚廢料中除了含有較多的三氧化二鐵外（質(zhì)量百分數(shù)≥5%），還夾雜因低溫（約900℃）燒制氧化不徹底形成的青磚或局部青磚，而青磚中則含有氧化亞鐵為主，因氧化亞鐵（或四氧化三鐵）屬價態(tài)不穩(wěn)定的鐵氧化物。這些價態(tài)不穩(wěn)定的鐵氧化物如燒成制度控制不當(dāng)，在燒結(jié)過程中易使坯體顏色多變、變形、造成坯泡針孔等缺陷，限制其在陶瓷墻地磚生產(chǎn)中的應(yīng)用。

2 目的

本研究在于提出一種能大量消耗建筑紅磚廢料的方案，使傳統(tǒng)建筑拆建過程中產(chǎn)生的紅磚廢料可以回收，作為生產(chǎn)釉面磚的原料，進行二次利用，減少對環(huán)境的污染。

3 工藝原理

利用建筑紅磚廢料生產(chǎn)的釉面磚，其由下至上包括坯體層、底釉層、印花裝飾層，其中坯體層是以紅磚廢料、塑性粘土、長石、高嶺土、滑石為坯體原料，沖壓成型后經(jīng)氧化氣氛燒成工藝制備而成的，其中以上幾種原料的質(zhì)量百分數(shù)如表1所示（總量以100%計）。

表1 幾種原料的質(zhì)量百分數(shù)（%）

為了避免坯體層中的雜質(zhì)對印花層裝飾的影響，同時也為獲得豐富的裝飾效果，底釉層為乳濁釉，其中含有質(zhì)量份數(shù)≤10%的陶瓷色料。上述陶瓷色料為鐠黃、紅棕、橘黃、鈷藍、尖晶石系黑色色料中的一種或多種組合。在上述坯體層中，鐵元素以三氧化二鐵的形式存在，它不具有磁性，并且包裹在莫來石等礦物晶相之中，使得底料層獲得更穩(wěn)定的物化性能（如抗折強度、斷裂模數(shù)、吸水率、耐磨性等）。為了提高釉面磚的耐磨度，更好的保護印花裝飾層，在印花裝飾層上還有一層透明或半透明的面釉層。

4 具體實施步驟

（1）步驟1：除渣破碎。

除渣破碎：將集中堆放的紅磚廢料，經(jīng)清洗除渣處理后，將清洗干凈的紅磚塊再經(jīng)傳輸帶輸送至鄂式破碎機進行破碎，選取粒徑小于＜5 cm的紅磚廢料顆粒送入均化庫中均化備用。原料中選用的建筑紅磚廢料的主要化學(xué)成份為：二氧化硅72.03%，氧化鋁15.13%，三氧化二鐵6.10%，氧化鉀2.26%，燒失量0.97%，其余組分未測定；塑性粘土為黃粘土，其主要化學(xué)成份為：二氧化硅71.81%，氧化鋁14.5%，三氧化二鐵4.17%，氧化鉀2.96%，燒失量4.14%，其余組分未測定。不同地區(qū)的建筑紅磚廢料和塑性粘土的化學(xué)組分會有一定差異，但建筑紅磚廢料中三氧化二鐵含量≥5%。

（2）步驟2：配料球磨。

按照表2中5個實施例的坯體層配方比例稱取紅磚廢料顆粒、塑性粘土、長石、高嶺土、滑石，添加質(zhì)量份數(shù)為0.6%坯料減水劑和0.1%坯料增強劑，坯料減水劑和坯料增強劑均為建筑陶瓷生產(chǎn)中的常用原料。稱料后，加水進行球磨，球磨后的漿料要求為250目篩余1.0～1.4%。將漿料過60目篩后進行除鐵。這能避免較大的顆粒狀磁性金屬的單支或混合物進入坯體層，對坯體層有坯體上的底釉層甚至印花裝飾層造成不良影響。

表2 坯體層配方（%）

（3）步驟3：造粒成型。

對漿料進行噴霧干燥，將球磨制成的漿料進行噴霧造粒，形成粉料顆粒，粉料工藝標準：水份6.55～7.25%，粉料顆粒粒度20目以上≤1%、40目以上35～45%、60目以上78～88%、100目以上≥93%。將粉料顆粒輸送到料倉進行陳腐，陳腐時間一般≥24 h。陳腐后的粉料顆粒即可輸送到布料系統(tǒng)進行布料，然后沖壓成型，形成坯體，坯體厚度一般為5～13 mm，在實際生產(chǎn)中可以根據(jù)客戶的要求來進行適當(dāng)調(diào)節(jié)，滿足設(shè)備負載范圍均可實現(xiàn)。

（4）步驟 4：施底釉。

坯體干燥后，采用噴、淋等常規(guī)施釉方式施底釉，施釉面要清掃，而且最好噴水潤濕，如此能減少釉面的針孔缺陷。選用鋯基乳濁釉，底釉中各組分的質(zhì)量百分數(shù)為成釉粉85%，硅酸鋯10%，高嶺土5%，其中成釉粉的化學(xué)成分組成為：二氧化硅47.34%，氧化鋁20.16%，三氧化二鐵0.18%，二氧化鈦0.23%，氧化鈣10.30%，氧化鎂4.50%，氧化鉀1.25%，氧化鈉3.37%，氧化鋇2.23%，氧化鋅1.28%，氧化鋯1.49%，燒失量7.67%。不同的燒成工藝中，釉的組分會有一定差異。添加的色料為鐠黃、紅棕、橘黃、鈷藍、尖晶石系黑色色料，為了保證底釉質(zhì)量，色料添加量不超過底釉質(zhì)量的10%，施釉厚度為0.1～0.5 mm。本研究大量使用建筑紅磚廢料，坯體層含鐵較重，呈色較深，做出表面顏較淺的瓷質(zhì)釉面磚較為困難，所以，增加一層顏色可由色料來控制的底釉層，并在底釉層上進行噴墨打印印花及色彩裝飾，做出滿足市場需求、顏色從淺到深的瓷質(zhì)釉面磚產(chǎn)品，從而克服了常規(guī)方法所制紅棕色陶瓷釉面磚顏色較深、色調(diào)單一的缺點，擴大了其應(yīng)用領(lǐng)域。

（5）步驟5：形成印花裝飾層。

采用絲網(wǎng)印花、滾筒印花、噴墨印花中的一種或多種組合的方式形成印花裝飾層，選噴墨印花圖案分辨率高，可以達到最佳的裝飾效果。

（6）步驟6：施面釉形成面釉層。

面釉為透明或半透明釉，面釉層厚度為0.01～0.1 mm。

（7）步驟 7：燒成。

燒成溫度為1160～1190℃，燒成周期為50～80 min，燒成氣氛為氧化氣氛。為了獲得最佳的燒成效果，使坯體層中的鐵元素都轉(zhuǎn)化為三氧化二鐵，可以采用增大輥道窯前段預(yù)熱帶助燃風(fēng)壓、煤氣分管壓力及窯頭一級抽煙抽力等手段，使窯爐氧化帶內(nèi)氣流運行順暢，氧化充分。具體為：選用水煤氣作為燃料，窯爐前段助燃風(fēng)壓0.4～0.45 kpa、窯爐前段煤氣分管壓力3.2～4.0 kpa、窯頭一級抽煙電機頻率43 Hz、窯頭溫度達350～380℃之間，使窯爐氧化帶內(nèi)氣流運行順暢，氧化充分，高溫?zé)蓽囟葹?160～1190℃，燒成周期為50～80 min。

（8）步驟8：揀選分級。

燒成后，待制品冷卻，揀選分級得到釉面磚產(chǎn)品。必要時還需要對釉面磚產(chǎn)品進行倒角、拋磨處理，獲得更高質(zhì)量的產(chǎn)品。

5 總結(jié)

建筑紅磚廢料為瘠性料，需要添加適量的粘土保證坯體層原料的塑性。另外，隨著坯體中的鐵元素以三氧化二鐵的形式存在時，制品強度高，而且這些三氧化二鐵是被燒結(jié)后形成的莫來石晶粒包圍的情況為最佳。

本研究為大量消耗建筑紅磚廢料提供了較好的解決方案，變廢為寶，減少環(huán)境污染，有較好的環(huán)保價值及推廣意義。