關于拋光廢渣泡沫陶瓷磚生產問題的解析
來源: | 作者:工科機電 | 發(fā)布時間: 2019-12-26 | 3072 次瀏覽 | 分享到:

1 陶瓷磨塊


陶瓷磨塊按磨介種類可以分為碳化硅磨塊和人造金剛石磨塊,而碳化硅磨塊按結合劑又可分為普通水泥結合劑碳化硅磨塊、氯氧鎂水泥結合劑碳化硅磨塊、樹脂結合劑碳化硅磨塊和陶瓷結合劑碳化硅磨塊,當然從成本角度來講,基本以前三者為主,尤其是前兩者。金剛石磨塊按結合劑也可分為金屬結合劑金剛石磨塊、陶瓷(微晶玻璃)結合劑金剛石磨塊和樹脂結合劑金剛石磨塊,但是相對來講金屬結合劑磨塊較普遍。由于碳化硅磨塊相比金剛石磨塊價格上便宜得多,僅為后者的四五十分之一,所以除了磨邊、刮平、定厚和粗磨用金剛石磨邊輪、金剛石滾筒、金剛石磨塊外,在其他工序基本上均用碳化硅磨塊,其中氯氧鎂水泥結合劑碳化硅磨塊是主流。因此,氯氧鎂結合劑碳化硅陶瓷磨塊成為影響拋光廢渣發(fā)泡陶瓷磚的至關重要的因素。


2 發(fā)泡劑與發(fā)泡機理


拋光廢渣發(fā)泡陶瓷磚是利用拋光廢渣中殘存的碳化硅微粉進行發(fā)泡,顯然碳化硅微粉是拋光廢渣發(fā)泡陶瓷磚的主要發(fā)泡劑,此外,碳酸鹽、鹵化物、有機物和金屬氧化物,尤其是三氧化二鐵的含量對發(fā)泡的溫度、范圍和程度有較大影響。


2.1鹵化物與發(fā)泡

鹵化物對發(fā)泡的影響以氯氧鎂水泥來分析。鎂水泥所形成的硬化體主要成分是5Mg(OH)2·MgCl2·8H2O和3Mg(OH)2·MgCl2·8H2O晶相所組成的氧化鎂-氯化鎂-水三元化合物結晶相復鹽,另外,還有一部分Mg(OH)2膠凝體。氯氧鎂水化物在陶瓷磚生產中的影響實際上可分為三個溫度段:

其一,干燥和燒成烘烤段,發(fā)生溫度100 ℃~545℃,發(fā)生反應如下:

3Mg(OH)2·MgCl2·8H2O→3Mg(OH)2·MgCl2·5H2O+3H2O↑

3Mg(OH)2·MgCl2·5H2O→3Mg(OH)2·MgCl2·2H2O +3H2O↑

5Mg(OH)2·MgCl2·8H2O→5Mg(OH)2·MgCl5H2O +3H2O↑

5Mg(OH)2·MgCl2·5H2O→5Mg(OH)2·MgCl2·2H2O +3H2O↑

5Mg(OH)2·MgCl2H2O→3Mg(OH)2·MgCl2·2H2O +3H2O↑+2MgO

3Mg(OH)2·MgCl2·2H2O→3MgO·MgCl2·2H2O+3H2O↑

3MgO·MgCl2·2H2O→3MgO·Mg(OH)Cl+H2O↑+HCl↑


其二,燒烤階段,545℃~850℃發(fā)生反應如下:

3MgO·Mg(OH)Cl→4MgO+HCl↑


其三,氧化分解階段,850℃~1050℃發(fā)生反應如下:

3MgO·Mg(OH)Cl+1/2CaCO3→1/2CaCl2+4MgO+CO2↑+1/2H2O↑

3MgO·Mg(OH)Cl+1/4SiO2→1/4SiCl4↑+4MgO+1/2H2O↑


2.2 碳酸鹽與發(fā)泡


碳酸鹽主要為坯體中的碳酸鈣和碳酸鎂,它們在高溫分解產生的二氧化碳就是產生氣泡的氣相。

其一,碳酸鈣大于830 ℃開始分解

CaCO3→ CaO + CO2


其二,碳酸鎂大于350℃開始分解

MgCO3→ MgO + CO2


2.3 金屬氧化物與發(fā)泡

其一,三氧化二鐵

6Fe2O3→4Fe3O4+O2


其二,二氧化鈦

4TiO2→2Ti2O3+O2


2.4 有機物與發(fā)泡


有機物在80~850℃開始脫水碳化,在850℃以上開始氧化分解。

C+O2 → CO2


2.5 碳化硅與發(fā)泡


碳化硅在1050℃以上開始氧化分解,有類似催化劑的助劑存在時會發(fā)生劇烈反應。否則,只有在1250℃以上才開始大規(guī)模氧化分解。

SiC+O2 → SiO2+ CO2

SiC+O2+4HCl→ SiCl4↑+ CO2↑+2H2O↑


從以上反應可以得出以下幾點結論,這些結論攸關拋光廢渣泡沫陶瓷生產的質量、安全和穩(wěn)定:


其一,氯氧鎂水泥結合劑碳化硅磨塊是發(fā)泡劑的載體,硬化體主要成分是5Mg(OH)2·MgCl2·8H2O和3Mg(OH)2·MgCl2·8H2O,晶相在干燥、燒成過程中會脫水和分解出酸性氣體,高溫酸性氣體會促進碳酸鹽和碳化硅在低溫下反應,無疑起到催化反應的目的;


其二,發(fā)泡劑碳化硅在高溫反應時需要消耗大量的氧分子,過渡金屬氧化物有助于促進碳化硅的氧化分解,而有機物物質卻會耗費大量的氧分子,會造成碳化硅石墨化,從而造成產品黑心。


其三,二氧化硅,尤其是游離的二氧化硅有助于使得碳化硅反應后的二氧化碳被鍵橋的范德華力吸附,有助于形成閉孔陶瓷和高氣孔率發(fā)泡陶瓷,也有助于提高坯體高溫熔融玻璃體的粘度和粘彈性。


3 解膠問題

鎂水泥所形成的硬化體主要成分是5Mg(OH)2·MgCl2·8H2O、3Mg(OH)2·MgCl2·8H2O晶相和Mg(OH)2膠凝體。它們互為作用使得陶瓷泥漿極其難以解膠。因此,拋光廢渣發(fā)泡陶瓷磚生產工藝,尤其是球磨制粉工藝成為影響產品應用的難題,不過可以考慮以低分子量的聚丙烯酸鈉來解膠,這一點在拋光廢渣加工過程中已經用到。


也有的企業(yè)開始使用干法制粉工藝,不過干粉增塑劑也成為生產的關鍵。


4 粘輥問題


HCl和SiCl4的揮發(fā)會造成產品表面形成一層薄薄的低溫層,似乎有點像鹽釉一樣。這層低溫低粘度釉層,極易造成產品粘輥堵窯,因此配方中不宜引入含K、Na等堿性物質,尤其是Na元素。