工業(yè)尾渣在崗巖瓷磚中的應用

摘 要：本文研究了釩鈦渣在崗巖陶瓷磚中的應用，坯料配方中引入4%左右的釩鈦渣可以使坯體發(fā)出明顯的灰黑色，可以代替黑色色料用于生產崗巖產品。

關鍵詞：崗巖瓷磚；釩鈦渣；色坯

1前 言

崗巖系列產品的表面效果通過現(xiàn)代裝飾技術完全可以達到天然石材的效果，同時可以根據(jù)消費者的需要設計出任意想要的圖案和花色，在這一點上崗巖瓷磚有著明顯的優(yōu)勢。崗巖系列瓷磚與大理石等天然建筑材料相比，因其具有表面花色可以更加豐富多樣、強度高、放射性低等明顯優(yōu)勢，深受消費者的喜愛。為了滿足消費者對崗巖花色的需求，大部分崗巖瓷磚坯料需要做成灰色、黑色等深色系，以匹配表面花色，因此對于深色崗巖坯料來說，往往添加灰黑色類色料較多，而部分含有鐵、錳等成份的工業(yè)尾渣應用到陶瓷坯料中具有使坯料發(fā)出灰黑色的效果，本項目正是基于這一點將釩鈦渣應用于坯料中來生產崗巖產品。

2 工業(yè)尾渣和坯用原料的選定

2.1工業(yè)尾渣的選定

釩鈦渣是鋼鐵廠產生的一種工業(yè)尾渣，外觀呈黑色，其成份中含有較大量的鐵、錳、鈦等氧化物，在窯爐中燒成呈現(xiàn)明顯的灰黑色，引入到陶瓷坯料中也能使坯體呈現(xiàn)明顯的灰黑色，可以用來生產陶瓷色坯，其外觀以及燒餅情況如圖1、圖2所示，其化學成分如表1所示。

2.2坯用原料的選定

釩鈦渣本身含有較高的Na2O、CaO、MgO等助熔性成份，其本身燒成溫度較低，引入到坯體配方中也能顯著降低坯體燒成溫度，如果配方中其他熔劑類原料溫度太低或用量過大很容易引起過燒鼓包，在選用坯用原料時要充分考慮到這一點，熔劑以Na2O為主的熔融作用促使坯體吸水率急劇下降，一旦達到最低點，稍一維持又上升[1]，表明坯體容易過燒，因此選用長石類低溫原料時Na2O含量不宜太高，最好不要超過5.5%。另外由于釩鈦渣本身鐵Fe2O3含量高且燒成溫度低容易引起坯料燒成時的黑心問題，因此在黏土類原料的選擇上不宜選擇碳含量高的原礦泥類，適宜選用一些碳含量低的泥料以及水洗砂、水洗泥類來為坯體提供塑性。綜合以上因素，本項目選用了以下原料作為坯料配方的主要原料，如表2所示。

3 坯料配方架構的設定及試驗

3.1 坯料配方架構的設定

坯料配方架構的設定首先要考慮的就是坯體的塑性和成型性能，色料一般都屬于純瘠性原料，加入量超過0.5%（一般外加入泥漿）就可能會對坯料的塑性和成型性能造成較大影響。釩鈦渣是一種工業(yè)尾渣，發(fā)色效果比色料要差很多，達到同樣坯色深淺程度所需用量也比色料會大很多，因此對坯料塑性和成型性能的影響更大一些，在調整配方時要充分考慮這一點，塑性類的原料不能太少，但又要兼顧坯料燒成黑心狀況，因此本項目配方選用少量低含碳量泥來調整坯料成型性能，以膨潤土和一些水洗砂水洗泥來保證坯料強度。考慮到釩鈦渣極強的助熔作用，在長石類原料選用時以燒成范圍相對較寬的鉀長石為主，同時消化部分生產過程中產生的廢粉料以及拋光磨邊廢料和廢瓷粉等可回收廢料[2]。大致的坯料配方架構為：釩鈦渣3%～6%，原礦泥5%～8%，原礦膨潤土8%～12%，水洗砂（含水洗泥）15%～20%，中高溫鉀砂28%～35%，低溫砂15%～20%，熔劑類原料4%～5%，其他回收廢料5%～10%。

3.2 配方小試及中試試驗

3.2.1配方小試

按照擬定的試驗配方，稱取500g總干料量配料，使用快速球磨機磨15min（泥漿細度控制在325目篩余1.6%～2.0%）后將泥漿過60目篩，按照手工造粒的方法造粒，使用SY60型小壓機壓小磚，在大生產窯爐與大生產深灰泥漿（使用1%黑色色料）同時對比試燒看坯色情況。試驗配方如表3所示。

試驗配方小試以及后續(xù)投料中試與大生產漿池深灰泥漿對比試燒坯色情況如圖3所示。

從圖3可以看出，試驗配方坯色深淺度完全可以達到大生產使用1%的黑色色料的深度，只是色調稍有差異，略顯紅調，可以用于崗巖斑點坯的生產。

3.2.2配方中試

按照小試配方使用大生產球磨機投球中試，使用噴霧干燥塔噴料（粉料水分適宜在7.6%～8.2%）與大生產深灰粉料在生產線試壓對比，試壓產品規(guī)格為600mm×600mm，坯面壓制壓強為330bar。大生產深灰粉料試壓燒成，其尺寸如圖4所示；試驗配方球磨制粉試壓燒成，其尺寸如圖5所示。大生產深灰粉料與試驗配方粉料，經試壓所得生坯強度對比如表4；兩種粉料經試壓燒成所得制品吸水率對比如表5。

從燒成尺寸對比情況來看，試驗配方尺寸整體上與大生產深灰接近。

試驗配方生坯強度比大生產有較明顯改善，使用原礦膨潤土結合水洗砂和水洗泥調整坯體強度效果比較顯著。

從表5可以看出試驗配方試燒吸水率同大生產基本一致，說明試驗配方坯溫與大生產較為接近。

此外，中試試壓產品為平面坯面，試燒出來有部分產品表面有鼓包現(xiàn)象。經檢查泥漿篩余發(fā)現(xiàn)有較大量未磨細的釩鈦渣，初步分析鼓包原因為中試泥漿過篩時的篩網可能有破損，同時中試泥漿過篩的目數(shù)為70目，可能未磨細較粗顆粒的釩鈦渣未能完全篩除，進入粉料導致局部過燒鼓包，于是將中試泥漿重新過90目篩后重新噴料試壓平面模產品。從重新試壓的結果來看，產品表面不再有鼓包現(xiàn)象，因此使用釩鈦渣到配方中，泥漿過篩非常重要。

4 混漿配色與新建儲漿系統(tǒng)

試驗配方中釩鈦渣的用量為4%，坯色發(fā)色完全可以達到大生產深灰（外加1%的黑色色料）的深度。目前大生產情況，生產不同深淺度的色坯時色料添加量都不同，由于大部分色料尤其是黑色色料本身都具有助熔效果，因此不同添加量的色坯坯溫會有不同程度的差異，窯爐針對不同色坯產品的生產就需要調整燒成溫度，這對產品顏色的穩(wěn)定不利。因此，本項目中已事先將使用釩鈦渣的配方坯溫調成與大生產淺色配方坯溫一致，然后采取以不同比例混漿的方式來調配成生產所需不同坯色（如下圖所示），同時不同坯色的燒成溫度也是一致的，這樣以來窯爐在轉換不同色坯產品時就不需要調整燒成溫度，這非常有利于生產穩(wěn)定。

由于增加了混漿這個過程，因此需要新建一個儲漿池專門用來存放使用釩鈦渣的配方泥漿，以便于根據(jù)需要抽取一定量的泥漿與淺色泥漿混漿制取不同色坯，同時根據(jù)抽漿需要安裝相應的管道和柱塞泵。

儲漿系統(tǒng)建好之后，使用釩鈦渣配方投入了大生產使用，生產較為順利。

5 結論

（1）坯料配方中引入4%左右的釩鈦渣可以使坯體發(fā)出明顯的灰黑色，可以代替黑色色料用于生產崗巖產品。

（2）釩鈦渣本身燒成溫度低且助熔作用很強，球磨加工泥漿過篩目數(shù)宜達到90目，否則未磨細的釩鈦渣進入粉料容易引起局部過燒致產品表面鼓包。

（3）本項目配方原礦泥用量較少，粉料水分可以適當控制高一點，控制在7.6%～8.2%之間粉料具有良好的成型性能，壓制過程中不容易出現(xiàn)夾層。

參考文獻

[1]蔡飛虎等. 陶瓷墻地磚生產技術[M]. 武漢：武漢理工大學出版社，2011.

[2]朱曉燕，包文忠，等.低活性釩鈦渣在建材中的應用研究進展[J].四川建材，2014，40（05）：84-86.