專利名稱：一種制備閃光釉面瓷磚的方法
技術領域：
本發明涉及一種制備閃光釉面瓷磚的方法，具體涉及一種預熱段具有冷風管的隧道窯爐，以及用所述隧道窯爐制備閃光釉面瓷磚的方法，屬于建材領域。
背景技術：
瓷磚是由粘土和其他無機非金屬原料，經成型、燒結等工藝生產的板狀或塊狀陶瓷制品，用于裝飾與保護建筑物、建筑物的墻面和地面。普通粘土質陶瓷制品在隧道窯中燒成的方法，可分成幾個過程:(1)在預熱段20 200°C階段排除殘余水分；(2)在預熱段200 500°C階段排除結構水；(3)在預熱段500 600°C，石英晶型轉化；(4)在600 1050°C階段，屬氧化階段；(5)在1050~l200°C是制品進入燒成段的還原階段，燃燒產物中含2 4%的一氧化碳，能將制品中的氧化鐵還原成氧化亞鐵，使壞體白里泛青；(6)1200 1300°C為燒成段的燒結階段，坯體中出現了玻璃相，達到密實化而燒結；(7)1300 700°C屬冷卻段的急冷階段，此時產品處于塑性階段，可以急冷而不開裂；(8)700 400°C為冷卻段的緩冷階段，產品中石英晶型轉化；有體積收縮；此時須注意窯內溫度均勻，使產品冷卻均勻，才不會開裂；(9)400 80°C階段可以直接鼓風冷卻。瓷磚可以分為釉面磚和無釉面磚。而具有閃光的瓷磚具有高貴淡雅的藝術風格，深受人們的喜愛。具有閃光瓷磚的燒制過程一般是先將坯料成型，然后在坯料表面施一層底釉，然后再施一層閃光釉，兩層釉一次燒成，即得到閃光瓷磚。李曉云在“閃光釉閃光機理的研究”一文中認為閃光釉的特征是對入射光有金屬鏡面般的反射，且這種反射是由釉中以(200)晶面平行于釉面的CeO2晶粒造成的(閃光釉閃光機理的研究，李曉云等，中國陶瓷，2001年2月，第37卷第I期:14-16)。對于閃光釉的研制，本領域技術人員做了大量的工作:梁愛民在其碩士學位論文“閃光釉的研制”(閃光釉的研制，梁愛民，武漢理工大學說是學位論文)中，對閃光釉的配方組成、制備工藝、閃光釉中CeO2晶體的析晶過程及閃光機理作了比較系統的試驗和研究。CNl113899 (
公開日1995年12月27日)公開了一種閃光陶瓷磚，所述閃光陶瓷磚的構成分三層:(I)陶瓷磚基礎坯；(2)瓷磚閃光漆膜；(3)瓷磚罩光漆膜。該產品的優點:顏色種類多，有閃光效應，有幻彩效果，立體感強，成本低，制作簡單，制作工藝條件要求低。CN 201809293U提供了一種具有閃光效果的陶瓷釉面磚，包括坯體層和面釉層，面釉層上固定有透明顆粒。本實用新型所提供的陶瓷釉面磚的面釉層上固定的透明顆粒經過反光、折射、透射而熠熠生輝，具有閃光效果，裝飾性較好，也使釉面磚表面凹凸不平而使釉面磚具有持久的防滑性。但是，目前瓷磚的閃光裝飾都需要用平板印閃光粉，這樣就很死板，千篇一律，工人勞動強度也大，物耗也高。用閃光粉裝飾的瓷磚在窯爐里高溫煅燒時，閃光粉很不穩定，對窯爐氣氛很敏感，造成閃光粉有的亮，有的不亮，生產控制難度大。對于閃光粉本身，由于含有稀有金屬元素(如Ce)才能閃光，其價格比較高，制造難度大，其使用制造對資源消耗比較大。且現有的閃光粉一般都是浮凸閃光，不能熔蝕閃光。窯爐生產過程中，需要消耗大量的能源，由于陶瓷原料中，多數含有硫元素，如黃鐵礦(FeS2)、硫酸鐵、硫酸鈣、硫酸鈉等，在燒成過程中，容易導致二氧化硫和三氧化硫的產生，SO2氣體不僅污染環境、破壞生態，而且直接影響產品的生產質量，腐蝕生產設備。窯爐廢氣的處理導致生產成本的增加，如若處理不好，很容易造成嚴重的環境污染。因此，如何開發一種性能穩定的，能夠熔融閃光，且能源消耗小，盡量不使用稀有金屬元素，生產易于控制的閃光釉面瓷磚的制備方法，是本領域一個亟待解決的問題。
發明內容
針對現有技術的不足，本發明的目的之一在于提供一種閃光釉面瓷磚的制備方法，所述方法簡單易控，能源消耗小，不使用稀有技術元素，同時可以降低窯爐廢氣中二氧化硫的含量，降低窯爐廢氣的處理成本。本發明是通過如下技術方案實現的:一種閃光釉面瓷磚由如下所述的隧道窯爐制備得到:與現有技術相同，本發明所述輥道窯爐的基本結構由窯室、燃燒設備、通風設備、輸送設備組成，所述窯室從進磚口到出磚口，依次包括加熱段和冷卻段，所述加熱段依次包括預熱段、氧化段、燒成段，所述加熱段的溫度越遠離進磚口的位置，其溫度越高。當瓷磚坯料在窯爐的高溫燒成過程中，大部分有害組分和部分堿、鋅組分揮發，以氣態形式存在于窯氣中，當窯氣在向預熱段運動時，隨著溫度的降低(大約在900°C以下)，窯爐廢氣中的堿、鋅、硫等轉化為液態的鹽類，并很快吸附于窯墻、窯壁，或一些溫度變化較大的部位。隨著窯爐的窯墻、窯壁等部位吸附的鹽類的增多，窯爐的壽命受到嚴重的影響，甚至于在制備瓷磚時，容易形成釉面落臟，在釉面的表面形成不規則的小點，非常影響美觀。落臟形成的關鍵因素有:(1)窯爐系統中的有害組分(如硫、鋅等)的循環富集，是落臟形成的重要條件。從原料、燃料的組分引入窯爐系統的有害組分，在通過燒成帶時，揮發出來，并在抽濕風機的作用下隨著窯爐煙氣向預熱段移動，在到達預熱段時，溫度下降(大約在900°C以下)，便會以液態的形式冷凝下來，一方面這些熔體易于受窯爐中有缺陷的地方的吸力作用而沉積，另一方面他們又在這些地方鋪展形成粘結劑，越結越多；(2)窯爐系統的局部溫度過高，是落臟形成的關鍵因素。系統中局部溫度過高，一方面促進冷凝循環，并使內循環發生的區域進一步擴大；另一方面也可以使液相出現，生成粘結物。如果窯爐內局部溫度偏高，則使熔體的表面張力下降，導致接觸角減小，則液相易于在固體表面鋪展開來，就更容易粘附在窯墻、窯頂上形成落臟物；(3)窯爐系統的排風不暢，渦流、漏風等也是落臟形成的因素之一。排風不暢、渦流使有害組分濃度提高并富集，為落臟提供了物質保證，而漏風會使廢氣量加大，循環負荷加大，導致廢氣急冷而粘附在窯墻內壁。本發明利用窯爐系統廢氣中含有的大量揮發組分(主要是鋅、堿、硫的氧化物，其次是鉛、鈣、硅、鋁、等組分的氧化物)，在預熱段控制好窯爐氣場和參數，這些有害組分就能相互反應形成硫酸鹽，控制風向使硫酸鹽飄落到磚面上在高溫燒成后就能形成獨特的釉面閃光效果。同時，由于預熱段中氧化鉀、氧化鋅的冷凝率較高，窯爐中排除的窯爐廢氣的鋅、堿、硫等有害組分大大降低，從而降低了窯爐廢氣處理的成本，減小了窯爐廢氣對環境的污染。為了達到上述效果，本發明在隧道窯爐預熱段瓷磚運輸面的上方安裝有可震動的冷風管，所述冷風管上設置吹風孔，所述吹風孔的出風方向為斜向下30-60°C吹風。所述吹風孔的出風方向可以是 32°C、35°C、38°C、41°C、47°C、52°C、56°C、59°C等。隧道窯爐預熱段的瓷磚運輸面的上方安裝有可震動的冷風管的作用就是控制預熱段窯爐氣場和溫度，具體過程為:冷風管吹送冷氣，將硫酸鹽(尤其是硫酸鋅)凝結成晶體，凝結得到的硫酸鹽(尤其是硫酸鋅)晶體直接散落在經過預熱段的瓷磚上，或者凝結在冷風管的周圍；而后,可震動的冷風管通過不斷的震動，將凝結在冷風管周圍的硫Ife鹽(尤其是硫酸鋅)晶體散落在瓷磚上。其中，堿主要來自原料，瓷磚產品中坯料中20%左右的原料是粘土，80%的原料是長石，整個坯體中堿含量達到5%左右，而釉料中50%左右為長石，30%左右是熔塊，其堿含量也達到了 5%左右。另外在燃料中也含有少量的堿成分如苛性堿(ROH)，氯化堿(RCl )，硫酸堿(R2SO4)及碳酸堿(R2CO3)等(其中R的化合價以+1價計)。其中，鋅主要來自于釉中，面釉中含鋅量在39^8%左右。其中，硫的來源主要是燃料和原料，水煤氣里面含有大量的有機硫，粘土原料中的硫化物如黃鐵礦(FeS)，硫酸鹽如石膏CaSO4，有機硫在燃燒時可以直接生成S02、S03存在于窯爐廢氣中，而硫酸鹽、硫化物不具有可燃性，但其在高溫下會分解，同窯爐廢氣中的堿、鋅等其他組分化合生成新的含硫的化合物。本發明所述的釉面閃光的形成主要是窯爐廢氣中的二氧化硫和瓷磚中在燒成段揮發的鋅結合得到硫酸鋅鹽的晶體，散落在預熱段的坯料上，再次進入燒成段，燒成得到閃光釉面瓷磚的過程，所述的釉面閃光形成的主要化學反應式為:S02+H20 — H2S04+H20H2S04+K20 — K2S04+H20H2S04+Zn0 — ZnSO4+H2OH2SO4+Na2O — Na2SO4+H2OH2S04+Ca0 — CaS04+H20優選地，本發明所述輥道窯爐冷風管安裝于預熱段中450_550°C處。典型但非限制性的實例為，所述冷風管的安裝位置在預熱段的位置的溫度為451 °C、455 °C、463 °C、475 °C、482°C、49rC、496°C、505t:、512t:、52(rC、523t:、536t:、542t:、548t:等。優選地，所述燒成段的溫度為1180_1250 °C，例如1181 °C、1189 °C、1225 °C、1230 °C、1236 °C、1245 °C 等，優選 1220-1230 °C。優選地，所述冷風管的鋪設方向與磚的傳送方向在水平面上的夾角為30-90°，例如 33。、39。、45。、49。、54。、58。、62。、67。、71。、79。、82。、87。等，優選 60-90。，最優選90°。優選地，所述冷風管為直管和/或S型管。優選地，所述冷風管的數量為1個或1個以上，例如I個、2個、3個、4個等，優選1-3個,最優選1個。
優選地，所述冷風管吹風孔的出風方向為斜向下或垂直向下。所述向下、斜向下或垂直向下，其對照物為水平面或地面，意指出風方向與水平面或地面相交、斜向相交或垂直。優選冷風管吹風孔的出風方向斜向下，進一步優選，所述冷風管吹風孔的出風方向與水平成30-60°角，例如冷風管吹風孔的出風方向與水平形成的夾角為32°、37°、46°、49.2。、55。,57.3。,59.5。等。優選地，所述冷風管吹風孔的出風方向一致。優選地，所述冷風管吹風孔均勻分布在冷風管上，且出風方向一致。優選地，所述冷風管吹風孔的孔徑為3-10mm,例如3.2mm、3.9mm、4.3mm、4.9mm、5.lmm>5.9mm>6.5mm>7.3mm>8.3mm>9.5mm 等，優選 5-8mm。優選地，所述冷風管中輸送冷風，所述冷風的溫度為15_35°C，例如15.3°C、16.2°C>17.6°C>19oC>20oC>22°C>27.4°C>32°C>33.5°C>34.2°C>34.8°C等，優選 20-30°C,進一步優選25 °C。冷風管的作用是向預熱段吹送低溫氣體，使硫酸鹽結晶凝華成固體，直接散落或通過振動散落在瓷磚表面形成閃光釉面。本發明對冷風管的材質和冷風管吹風孔的外形不做具體限定。所述冷風管的材質可以是不銹鋼、鐵等；所述吹風孔的外形可以是圓形、橢圓形、三角形、矩形中的任意I種或至少2種的組合。本發明的目的之二在于提供一種閃光釉面瓷磚的制備方法，所述閃光釉面瓷磚的制備采用本發明目的之一所述的隧道窯爐。優選地，本發明所述閃光釉面瓷磚的制備方法，包括如下步驟:( 1)將瓷磚坯料成型后施釉得到施釉磚坯；(2)將施釉磚坯送入本發明所述的隧道窯爐進行燒制，所述施釉磚坯在輸送設備的帶動下依次進入預熱段、氧化段、燒成段；(3)第一批施釉坯體進入到輥道窯爐的燒成段，使其中的易揮發組分得以揮發為氣態，并在抽濕風機的作用下，被抽至預熱段；在此過程中，氣態的易揮發組分(如氣態金屬氧化物)與窯室中的揮發組分(如二氧化硫、三氧化硫，或其它含硫化合物)反應生成氣態的閃光粉前驅體；(4)在抽濕風機的作用下，氣態的閃光粉前驅體被抽至預熱段，開啟冷風管，使冷風管可以向預熱段吹送冷風，冷風管吹送的冷風使氣態的閃光粉前驅體凝華為固態的閃光粉前驅體，并凝結在冷風管外壁上或直接撒落在冷風管下方的施釉磚坯上；震動冷風管，使凝結在冷風管周圍的閃光粉前驅體飄落在施釉磚坯上；(5)散落有閃光粉施釉磚坯繼續進入燒成段進行高溫燒制；( 6 )進入冷卻段冷卻出磚。優選地，步驟(3)所述窯爐的易揮發組分中含有600-800mg/m3的SO2，例如步驟
(3)所述窯爐的揮發組分中 SO2 的含量為 602mg/m3、609mg/m3、625mg/m3、643mg/m3、655mg/m3、680mg/m3、712mg/m3、726mg/m3、758mg/m3、779mg/m3、784mg/m3、795mg/m3 等，優選 600-700mg/m3 的 SO2，進一步優選 630-680mg/m3 的 SO2，特別優選 645mg/m3 的 S02。優選地，步驟(3)所述氣態易揮發組分中含有鋅，氣態揮發分占面釉的重量百分比為 5-8% ；優選地，所述抽濕風機的抽風速率為濕煙氣流量33500 — 34500mVh。
優選地，步驟(4)所述冷風管的送風速率為30 - 45m3/h。優選地，步驟(4)所述冷風管的振動頻率為80-100次/分鐘。優選地，步驟(2)所述的施釉磚坯的傳送速率為35 — 45片/分鐘。本發明的目的之三是提供一種本發明目的之二提供的閃光釉面瓷磚的制備方法制備得到的閃光釉面瓷磚，所述閃光釉面瓷磚的閃光由硫酸鹽與釉面發生熔融得到，優選為硫酸鋅與釉面發生熔融得到。利用本發明所提供的隧道窯爐制備閃光釉面瓷磚的實例的操作步驟如下:( 1)配制瓷磚坯料、底釉和面釉；(2)將坯料壓制成型，得到成型坯料；(3)將成型坯料進行干燥，得到干燥坯料；(3)在干燥坯料上依次噴水、施底釉、面釉，得到施釉磚坯；(4)將施釉磚坯從進磚口輸送入輥道窯爐，同時開啟窯爐開關，控制窯爐參數；(5)開啟冷風管的送風開關和震動開關，保持冷風管中通入15_35°C的冷風，同時保持冷風管的震動頻率80-100次/分鐘。(6)出磚；其中，步驟(4)所述窯爐參數典型但非限制性的實例如下:A、窯爐燒成溫度與時間的對應關系如表I所示:表I窯爐燒成溫度與時間的對應關系表
權利要求
1.一種閃光釉面瓷磚的制備方法，其特征在于，所述閃光釉面瓷磚由如下所述的輥道窯爐制備得到: 所述輥道窯爐，由窯室、燃燒設備、通風設備、輸送設備組成，所述窯室從進磚口到出磚口，依次包括加熱段和冷卻段，所述加熱段依次包括預熱段、氧化段、燒成段，在所述預熱段的瓷磚運輸面的上方安裝有震動的冷風管，所述冷風管上設置吹風孔，所述吹風孔的出風方向為斜向下30-60°吹風。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述輥道窯爐冷風管安裝于預熱段中450-550°C處；
3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述輥道窯爐冷風管的鋪設方向與磚的傳送方向在水平面上的夾角為30-90°，優選60-90° ； 優選地，所述冷風管為直管和/或S型管； 優選地，所述冷風管的數量為I個或I個以上。
4.如權利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，所述輥道窯爐冷風管吹風孔的出風方向為斜向下或垂直向下，優選冷風管吹風孔的出風方向斜向下，進一步優選，所述冷風管吹風孔的出風方向與水平成30-60°角。
5.如權利要求1-4之一所述的方法，其特征在于:所述冷風管吹風孔的孔徑為3-10mm，優選5_8mm。
6.如權利要求1-5之一所述的方法，其特征在于，所述隧道窯爐冷風管中輸送冷風，所述冷風的溫度為15-35°C，優選20-30°C。
7.如權利要求1-6之一所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟:` (1)將瓷磚坯料成型后施釉得到施釉磚坯； (2)將施釉磚坯送入權利要求1-6之一所述的輥道窯爐進行燒制，所述施釉磚坯在輸送設備的帶動下依次進入預熱段、氧化段、燒成段； (3)第一批施釉坯體進入到輥道窯爐的燒成段，使其中的易揮發組分得以揮發為氣態，并在抽濕風機的作用下，被抽至預熱段；在此過程中，氣態的易揮發組分與窯室中的揮發組分反應生成氣態的閃光粉前驅體； (4)在抽濕風機的作用下，氣態的閃光粉前驅體被抽至預熱段，開啟冷風管，使冷風管可以向預熱段吹送冷風，冷風管吹送的冷風使氣態的閃光粉前驅體凝華為固態的閃光粉前驅體，并凝結在冷風管外壁上或直接撒落在冷風管下方的施釉磚坯上；震動冷風管，使凝結在冷風管周圍的閃光粉前驅體飄落在施釉磚坯上； (5)散落有閃光粉的施釉磚坯繼續進入燒成段進行高溫燒制； (6)進入冷卻段冷卻出磚。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，步驟(3)所述窯爐的易揮發組分中SO2的含量為 600-800mg/m3，優選為 600_700mg/m3 ；
9.如權利要求7所述的方法，其特征在于:所述抽濕風機的抽風速率為濕煙氣流量33500-34500m3/h。
10.如權利要求7或8所述的方法，其特征在于，步驟(4)所述冷風管的送風速率設置為 30-45m3/h ； 優選地，步驟(4)所述冷風管的振動頻率設置為80-100次/分鐘。優選地，步驟(2)所述的施釉磚坯出的傳送速率設置為35-45片/分鐘。
11.如權 利要求1-10之一所述的方法，其特征在于，所述閃光釉面瓷磚的面釉配方中含有鋅元素，所述鋅元素占面釉的重量百分比為5-8%。
全文摘要
本發明涉及一種閃光釉面瓷磚的制備方法，所述閃光釉面瓷磚由如下所述的輥道窯爐制備得到所述輥道窯爐，由窯室、燃燒設備、通風設備、輸送設備組成，所述窯室從進磚口到出磚口，依次包括加熱段和冷卻段，所述加熱段依次包括預熱段、氧化段、燒成段，在所述預熱段的瓷磚運輸面的上方安裝有震動的冷風管，所述冷風管上設置吹風孔，所述吹風孔的出風方向為斜向下30-60°吹風。本發明利用窯爐廢氣的窯變得到閃光釉的晶體，變廢為寶，解決了窯爐廢氣污染環境的問題，降低了處理窯爐廢氣的成本，并且操作簡單易控，制備得到的閃光釉面瓷磚的性能穩定，效果獨特。
文檔編號C04B41/86GK103102181SQ20121055562
公開日2013年5月15日 申請日期2012年12月19日 優先權日2012年12月19日
發明者鐘保民, 祁國亮 申請人:廣東東鵬控股股份有限公司, 淄博卡普爾陶瓷有限公司, 廣東東鵬陶瓷股份有限公司, 佛山市東鵬陶瓷有限公司