花岗岩废料湿法浇注成型制备瓷质建筑陶瓷的研究

来源 :景德镇陶瓷学院 | 被引量 : 2次 | 上传用户:pyking2003
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随着国家经济不断的发展,新型城镇化的不断推进,未来建筑陶瓷行业的规模必将进一步扩大,与此同时作为传统优质陶瓷原料粘土的开采量越来越少,资源短缺问题日益严重。花岗岩在我国储藏量巨大,从化学组成上看花岗岩可以替代粘土作为主要原料来产建筑陶瓷,而花岗岩含有较多的石英和长石会对坯体的成型造成较大的影响。本实验以花岗岩为主要研究对象,利用卡拉胶凝胶大分子在水溶液中加热溶解,冷却凝固这一特性,实现陶瓷的原位凝固成型。本论文创新地以花岗岩废料为主要原料,铝矾土为辅助原料,卡拉胶和田箐胶为结合剂,低分子聚丙烯酸钠为分散剂,研究了全瘠性料湿法浇注成型工艺制备瓷质建筑陶瓷,通过对原料配方、胶体种类、添加量以及制备工艺的优化实现了:生坯强度最高为1.5MPa、干燥收缩5%~9%、抗折强度44~60MPa、烧成范围1140℃~1180℃、吸水率小于0.5%。首次在建筑陶瓷制备中使用卡拉胶和田箐胶进行全瘠性料湿法浇注成型研究,当卡拉胶添加量为2.7%时,生坯强度为1.2MPa;当卡拉胶与田箐胶比例为1:1,胶体总添加量为2.2%时,生坯强度为1.3MPa;卡拉胶1.3g、田箐胶0.4g(总添加量2.4%)所制备的生坯强度为1.5MPa;达到了目前通行的干压成型的生坯强度要求。当固相量相同时,不同卡拉胶浓度浆料的凝胶温度不同,当卡拉胶浓度小于1.4%时,浆料凝胶温度为50℃;当卡拉胶浓度为1.4%~2.4%时,浆料的凝胶温度为60℃。浆料的固相量、胶体的添加量对生坯的性能有较大的影响。通常固相量越大坯体越致密、干燥收缩越小、生坯强度越大,但是固相量过大会增加浆料的粘度使得坯体组分分布不均匀,影响生坯强度。随着胶体加入量增加,生坯强度不断加大,但是胶体过多会导致浆料粘度增大,流动性变差。采用低分子聚丙烯酸钠做为分散剂,浆料粘度随分散剂的加入量增大先减小后增大,当低分子聚丙烯酸钠的添加量为0.3%,浆料的粘度最低。坯体中的有机胶体排除主要从200℃开始,到900℃基本结束。由于胶体的添加量很小(小于3%),坯料在加热过程中失重小于4%,因此在烧成过程中可以不考虑脱脂直接烧结。铝矾土的加入能促进莫来石的形成,随着铝矾土添加量增大,制品抗折强度不断升高,当铝矾土添加量为15%时,所制得坯体抗折强度为60MPa。花岗岩废料湿法浇注成型制备瓷质建筑陶瓷工艺不仅能够避免传统建筑陶瓷干压成型生产过程中的大吨位压机、喷雾塔等大功率设备,而且利用该种工艺制备建筑陶瓷能有效的减少生产过程中粉尘、噪音等的污染。以花岗岩做为主要原料制备建筑陶瓷,不仅缓解了粘土等传统优质陶瓷原料的日益短缺问题,而且与同类建筑陶瓷相比价格更低,可带来更高的经济效益。
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