无釉瓷质砖废瓷循环回用的研究

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废瓷是经高温烧成后产物,是陶瓷生产中常见的一种废料,同时也是一种可回收再利用的宝贵资源。将废瓷回用于高附加值的瓷质砖生产不仅可节约生产成本,而且利于环境保护,对陶瓷工业的可持续发展具有重要意义。本文分析了无釉瓷质砖废瓷粉的各项理化性能并通过正交试验法制备出性能优良的基础配方(无废瓷加入)料浆,在此基础上以不同含量、细度及化学组成的废瓷粉替代基础配方中砂石原料,研究了废瓷粉对料浆性能及试样生坯强度、烧结性能、力学性能、显微结构等的影响。此外,对瓷质试样进行了生产线小试初探。通过XRD、SEM、DTA-TG等测试技术对废瓷粉的物相、形貌、热性能等进行分析,发现废瓷粉的主要物相组成为石英、莫来石和玻璃相,具有无规则、多棱角状显微形貌,在煅烧过程中无明显化学变化,热性能稳定。采用正交试验法,分析了固相含量、解凝剂含量、羧甲基纤维素钠(CMC)含量、pH值四个因素对基础配方料浆流动性、稳定性等的影响,最后结合工厂生产实际,确定制备料浆的最佳方案为:固相含量68%,解凝剂含量0.2%,CMC含量0.03%。分别以坯料重量0%(即基础配方)、10%、20%、30%、40%、50%、60%的废瓷粉替代上述基础配方中砂石原料,研究了废瓷含量对料浆性能的影响。结果表明:料浆筛余量及流动性随着废瓷替代量增加而增加,触变性降低。不同废瓷含量的料浆均表现出“剪切变稀”特性,为假塑性流体。将上述各料浆干燥并制得生坯,对生坯性能的测试结果表明:随着废瓷替代量的增加,生坯密度与强度逐渐降低。生坯性能降低会导致烧结性能降低。烧后试样抗弯强度及抵抗高温变形能力的测试结果发现,随着废瓷含量增加,不同温度烧成的试样的抗弯强度整体均呈增加趋势,试样抵抗高温变形能力依次增强。综合以上各性能得出试样最佳烧成温度为1180℃。对1180℃烧成的试样的SEM分析表明:试样内莫来石晶相含量随废瓷粉含量的增加而增加,莫来石晶体在烧成过程中有一定程度的长大。对以“底料”(含废瓷粉)制备的生坯试样和以底料与工厂的“面料”(不含废瓷粉)经布料后制得的生坯试样进行了生产线小试初探,结果表明:废瓷含量从0%增到60%时,前者试样烧成后色泽较深,收缩率由8.0%增加到10.7%;后者试样烧成后色泽取决于面料,收缩率介于底料和面料之间,由8.0%增至9.1%。试样的其他各项性能优良,符合瓷质砖质量检测要求。最后,考虑废瓷来源及破碎的复杂性,对原料中引入不同细度和不同化学成分的废瓷粉对瓷质试样性能的影响进行了研究,发现废瓷粉细度变化对瓷质试样各性能的影响大于废瓷粉化学组成变化对其产生的影响,且废瓷粉细度减少时,有利于坯体烧成过程的致密化进程。
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