利用石膏制備建筑陶瓷材料的研究.pdf

1、我國(guó)天然石膏資源蘊(yùn)藏量極為豐富，探明儲(chǔ)量在600億噸以上，位居世界第一。全國(guó)石膏年產(chǎn)量達(dá)1800萬(wàn)噸，但用量?jī)H1200萬(wàn)噸。據(jù)估計(jì)，化肥副產(chǎn)石膏已達(dá)4000萬(wàn)噸，目前堆存的磷石膏已經(jīng)超過(guò)750萬(wàn)噸。預(yù)計(jì)2010年我國(guó)化工副產(chǎn)品石膏排放量將達(dá)到1億噸以上。這些石膏不僅占用大量土地，而且污染環(huán)境，處理費(fèi)用也相當(dāng)昂貴。由于我國(guó)環(huán)境保護(hù)的迫切性，大量化工石膏的處理已成當(dāng)務(wù)之急。 目前建筑內(nèi)外墻裝飾材料有50％以上是釉面陶瓷磚。但由于傳統(tǒng)

2、陶瓷配方中，最主要的原料粘土作為一種不可再生資源日益受到社會(huì)的關(guān)注，在強(qiáng)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的今天，傳統(tǒng)陶瓷面臨在原料的開(kāi)發(fā)和替換上的迫切的問(wèn)題。 以石膏作為主要原料進(jìn)行釉面磚生產(chǎn)，將為石膏特別是化學(xué)石膏的利用開(kāi)辟新的途徑。一旦進(jìn)入工業(yè)生產(chǎn)，所取得的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益將是巨大的。對(duì)于減少耕地的消耗、耕地的占用、保護(hù)環(huán)境具有重要的意義。而且一旦推廣到其它傳統(tǒng)陶瓷的原料領(lǐng)域，將取得更好的效果。 本研究通過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)對(duì)石膏陶瓷材料進(jìn)行了

3、研究。首先根據(jù)傳統(tǒng)陶瓷磚的生產(chǎn)方式確定了石膏陶瓷的成型方法；根據(jù)傳統(tǒng)陶瓷成型的經(jīng)驗(yàn)確定坯料的造粒粒度，根據(jù)壓制成型的理論，同時(shí)結(jié)合試燒試樣的體積密度和抗彎強(qiáng)度的結(jié)果，確定了石膏陶瓷的成型壓力；根據(jù)燒結(jié)理論和制備石膏陶瓷的原料在升溫過(guò)程中的性狀變化，結(jié)合試燒實(shí)驗(yàn)確定了在燒成過(guò)程中不同溫度階段的升溫速率、保溫時(shí)間和冷卻速率；選擇了與之配匹的硼鋯乳濁釉；通過(guò)理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)確定了釉燒的溫度制度。另外，利用X射線衍射儀對(duì)石膏試樣進(jìn)行了X射線衍射分

4、析；利用掃描電鏡對(duì)石膏陶瓷的試樣斷口形貌進(jìn)行了觀察；利用X射線能譜儀對(duì)微區(qū)成分進(jìn)行了分析，揭示了石膏陶瓷的物相、顯微組織和結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)；探討了石膏陶瓷的成瓷機(jī)理。對(duì)試制的釉面磚樣品比照國(guó)家關(guān)于釉面磚的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了物理性能測(cè)試，結(jié)果表明試制的石膏陶瓷釉面磚完全達(dá)到了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求。研究認(rèn)為，以二水石膏為主要原料，添加長(zhǎng)石和石英等輔助原料可以制備石膏陶瓷材料，試樣抗折強(qiáng)度達(dá)20.6MPa，抗壓強(qiáng)度達(dá)89.2MPa，吸水率為3.3％，沸煮24H濕

5、膨脹率為0.02％；選擇的硼鋯乳濁釉能夠與石膏陶瓷相匹配，在石膏陶瓷表面形成良好的釉面；制備的白色釉面石膏陶瓷磚的物理力學(xué)性能達(dá)到國(guó)標(biāo)GB1194789《彩色釉面墻地磚》的質(zhì)量要求，其抗折強(qiáng)度達(dá)30.3MPa，吸水率為3.5％，沸煮24h濕膨脹率為0.02％，經(jīng)歷110℃-15℃溫度變化三次以上不裂，經(jīng)歷10℃-15℃20次以上不裂，濕膨脹率0.02％；石膏陶瓷的燒結(jié)過(guò)程以固相燒結(jié)為主，少量玻璃相對(duì)燒結(jié)有一定的促進(jìn)作用，升溫過(guò)程中，二水