[发明专利]一种煤矸石-粉煤灰-脱硫石膏体系的高强度陶瓷砖及其制备方法

说明书

本发明公开了一种煤矸石‑粉煤灰‑脱硫石膏全废渣组成体系的高强度陶瓷板或陶瓷砖及其制备方法。本方法以煤矸石、粉煤灰和脱硫石膏为原料，通过组成设计、合理的废渣搭配和优化的制备工艺获得了综合性能优良的陶瓷砖，其废渣利用率高、制备工艺简单、成本低廉，且无需添加任何烧结助剂与粘结剂，该陶瓷砖的主要物相为钙长石相，具有密度低(1.475～2.013g/cm³)、强度高(107.8～346.5MPa)、耐腐蚀性能好(＞99％)和不产生二次污染等特点。本发明固体废弃物的利用率高达100％，可有效地降低废渣对环境的污染，实现固体废弃物的循环利用和高附加值利用。

技术领域

本发明涉及固体废弃物资循环利用及新型建筑陶瓷材料领域，具体涉及一种煤矸石-粉煤灰-脱硫石膏体系的高强度陶瓷砖及其制备方法。

背景技术

近年来，由固体废弃物的大量堆存而引发的资源与环境问题越来越受到关注。工业固体废渣的堆存占用了大量土地，一方面产生高额的废渣维护成本；另一方面，废渣的溢出或塌陷直接危害渣场附近财产和人类生命安全，特别是一些废渣中往往含重金属及放射性有毒有害物质，其在自然界的风化作用下，到处流失，对土壤、水域和大气造成严重污染。如何科学利用废渣是世界各国面临的重大难题之一。

同时，随着建筑业的不断发展，对建筑材料的需求也在不断增加，有限自然资源的消耗已达到临界值。为了保护自然资源，同时也为了缓解由固体废弃物带来的一系列环境压力，利用固体废弃物作为生产建筑材料原料的部分替代物，生产新型建筑工程材料，是解决上述问题的有效途径。陶瓷砖是常用的一种建筑材料，主要由粘土和其他无机非金属材料为原料，经成型、烧结等工艺生产的板状或块状陶瓷制品。传统陶瓷砖的制备需要消耗大量的天然资源，其过度消耗必将引发自然资源的短缺问题。而大部分的固体废弃物中含有大量的SiO₂和Al₂O₃物质，这些是制备陶瓷砖的必要组成。因此，可以将固体废弃物作为生产陶瓷砖的原料。目前，使用固体废弃物来制备陶瓷砖也有不少的研究。

专利CN 105272163 B公开一种环保陶瓷砖的制备方法。其组成配比和工艺如下：1)组成配比：白云石质粘土20-25份、陶瓷废料35-56份、石灰石10-15份、铝矿5-10份、软质粘土8-15份。其中陶瓷废料为陶瓷抛光废料、陶瓷边角料、陶瓷碎料中一种或多种。2)工艺：将配制好的原料经过研磨、陈腐、成型一次烧制、二次烧制和加工处理后，从而获得一种环保陶瓷砖材料。该专利以陶瓷废料为原料之一(35～56份％)；添加了多种天然资源，如白云石质粘土、石灰石、铝矿和软质粘土，其用量占44-65份％；陶瓷生坯强度≥0.25MPa，干坯强度≥1.8MPa，未涉及烧结后的陶瓷砖的性能，也未涉及煤矸石-粉煤灰-脱硫石膏全废渣组成体系陶瓷砖及其制备方法。

专利CN 107793132 A公开了一种基于陶瓷抛光渣的陶瓷砖及制备方法。该方法以陶瓷抛光渣50～70％；粘土质原料20～40％；铝土矿10～20％；其中，粘土质原料为高岭土、粘土质页岩及膨润土中的一种或两种。铝土矿作为发泡抑制剂。将各原料进行预处理、粉磨、陈化、喷雾造粒、压制成型及烧成处理后获得了一种陶瓷砖材料。该专利以陶瓷抛光渣为主要原料(50-70wt％)，粘土质原料和铝土矿占30-60wt％，烧结后的陶瓷制品的抗压强度为23-29MPa，未涉及烧结后的陶瓷砖的其它性能，也未涉及煤矸石-粉煤灰-脱硫石膏全废渣组成体系陶瓷砖及其制备方法。