利用紅磚廢料生產釉面磚的研究

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方向，紅磚廢料中除了含有較多的三氧化二鐵外（質量百分數≥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）屬價態不穩定的鐵氧化物。這些價態不穩定的鐵氧化物如燒成制度控制不當，在燒結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中的應用。

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，使傳統建筑拆建過程中產生的紅磚廢料可以回收，作為生產釉面磚的原料，進行二次利用，減少對環境的污染。

3 工藝原理

利用建筑紅磚廢料生產的釉面磚，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，沖壓成型后經氧化氣氛燒成工藝制備而成的，其中以上幾種原料的質量百分數如表1所示（總量以100%計）。

表1 幾種原料的質量百分數（%）

為了避免坯體層中的雜質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，其中含有質量份數≤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定的物化性能（如抗折強度、斷裂模數、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，經清洗除渣處理后，將清洗干凈的紅磚塊再經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。不同地區的建筑紅磚廢料和塑性粘土的化學組分會有一定差異，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，添加質量份數為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，在實際生產中可以根據客戶的要求來進行適當調節，滿足設備負載范圍均可實現。

（4）步驟 4：施底釉。

坯體干燥后，采用噴、淋等常規施釉方式施底釉，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，底釉中各組分的質量百分數為成釉粉85%，硅酸鋯10%，高嶺土5%，其中成釉粉的化學成分組成為：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，為了保證底釉質量，色料添加量不超過底釉質量的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釉面磚產品，從而克服了常規方法所制紅棕色陶瓷釉面磚顏色較深、色調單一的缺點，擴大了其應用領域。

（5）步驟5：形成印花裝飾層。

采用絲網印花、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化為三氧化二鐵，可以采用增大輥道窯前段預熱帶助燃風壓、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，使窯爐氧化帶內氣流運行順暢，氧化充分，高溫燒成溫度為1160～1190℃，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品。必要時還需要對釉面磚產品進行倒角、拋磨處理，獲得更高質量的產品。

5 總結

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，減少環境污染，有較好的環保價值及推廣意義。