[发明专利]包含燃煤飞灰的陶瓷颗粒混合物

说明书

本发明涉及一种非喷雾干燥的、干法造粒的陶瓷颗粒混合物，该混合物包括至少40wt％的燃煤飞灰和4wt％至9wt％的水，其中至少90wt％的颗粒的粒径为80μm至600μm。

技术领域

本发明涉及包括燃煤飞灰的陶瓷颗粒混合物。陶瓷颗粒混合物能够用在陶瓷生产过程中，例如瓷砖生产过程。本发明还涉及一种用于制造陶瓷颗粒混合物的工艺。该工艺是高效的(特别是节能的)、环境友好的，并且避免了喷雾干燥步骤，同时生产的陶瓷颗粒混合物具有良好的物理性能(例如，流动性)，并且该混合物适用于生产高质量的陶瓷制品，例如地砖(特别是陶瓷地砖)。本发明还涉及一种用于制造陶瓷制品的工艺，并且本发明还涉及一种陶瓷制品。

背景技术

现在，许多陶瓷制品(例如，瓷砖)是由通过喷雾干燥制备的陶瓷颗粒混合物制成的。在这种喷雾干燥工艺中，陶瓷原料(例如，粘土和/或长石)是以水性浆料形式形成，然后进行喷雾干燥以形成陶瓷颗粒混合物。然后在高压下将颗粒压在一起以形成生胚制品。

生胚制品的高质量的光滑表面对陶瓷制品(例如，陶瓷地砖)是非常有益的。光滑的表面可以减少随后的施釉步骤中可能需要的釉底料(engobe)和釉料。光滑的表面还减少陶瓷颗粒可能需要的表面磨平量和抛光量。

然后将生胚制品送入烧窑里进行烧制，以将各个初级颗粒熔融和烧结在一起以形成最终的陶瓷制品。

然而，通过喷雾干燥制备的陶瓷颗粒混合物需要大量的能量以干燥水性浆料。试图降低这种能量需求导致了非喷雾干燥工艺(例如，干法造粒工艺)的发展以制备陶瓷颗粒混合物。这些干法造粒工艺避免了形成水性浆料的需要，并且因此，与传统的喷雾干燥工艺相比，使用较低用量的水。因此，与喷雾干燥相比，这些干法造粒工艺使用较少的能量，因为其避免了蒸发掉形成水性浆料所需的过量的水。

最近，陶瓷制造商试图通过将回收材料与其他陶瓷原料(如粘土和/或长石)进行干法造粒，将更多的回收材料加入陶瓷制品中。一种合适的再生材料是燃煤飞灰。然而，在干法造粒过程中加入燃煤飞灰会导致干法造粒的陶瓷颗粒混合物出现质量问题。随着燃煤飞灰的含量逐渐增加，这些问题会变得更加严重。另外，需要提高这些工艺的过程效率和能量需求，例如通过减少工艺的能量强度。

在不希望被理论束缚的情况下，发明人认为燃煤飞灰不同于其他陶瓷原料成分，例如粘土和长石。燃煤飞灰通常倾向于以光滑的玻璃球体的形式，而粘土和长石倾向于以高度不规则形状的颗粒的形式。燃煤飞灰和其他陶瓷原料成分(例如，粘土和/或长石)之间的颗粒形状的区别使得在干法造粒过程中难以形成均匀的颗粒混合物。例如，燃煤飞灰的光滑的玻璃球体不容易受到颗粒：颗粒互锁机制的影响，这种机制可以在干法造粒过程中帮助粘土和/或长石的不规则形状的颗粒结合到一起(例如，辊压过程)。这可能导致一些问题，例如，坚固性降低和未掺入较大颗粒的精细的前体材料的含量增加。这导致所生产的生胚制品具有不需要的粗糙表面，进而可能导致所生产的陶瓷制品的视觉效果不佳。

当挤压陶瓷颗粒混合物以形成生胚制品时会出现这些问题，特别地，当陶瓷颗粒混合物不是非喷雾干燥的、干法造粒的陶瓷颗粒混合物。与喷雾干燥的颗粒相比，干法造粒的颗粒难以粉碎和变形。这可能引起生胚制品的表面纹理的特殊问题。尽管压机和模具表面不是完全光滑的，但是接近或在表面的较大的干法造粒的颗粒的残余结构会使得生胚制品的表面呈现出“橘皮”的质感。颗粒越结实和不容易变形，表面凹陷会越容易出现。这种凹凸不平的现象会延续到烧制的陶瓷制品的表面纹理中，并且不适用于高质量的瓷砖。必须通过表面抛光或更高级别的玻璃来处理。这种额外的处理在技术上可能很复杂且成本很高。使用非常高的压实压力以试图通过完全粉碎较大的颗粒来克服这种凹凸不平的现象使得加工设备非常沉重、成本高以及价格昂贵(归因于涉及的巨大的力)。

本发明克服了这一问题，提供了一种包括燃煤飞灰的非喷雾干燥的干法造粒的陶瓷颗粒混合物。发明人发现，通过对粒径范围和分布以及水位的精细控制，可以实现所得到的生胚制品的表面质量。另外，流动性等物理特性也可以保持在可接受的水平。