本发明公开涉及黑色瓷砖制备的技术领域，尤其涉及一种利用提钒尾矿制备的黑色瓷砖及其制备方法。
背景技术：
随着我国工业发展的不断进步，我国对矿产资源的需求量越来越大，随之而来产生的矿产资源废渣也越来越多，矿渣的堆积不但造成了严重的资源浪费，同时还严重污染我们的生活环境，给我们的生活带来了极大的隐患。提钒尾矿是钒钢厂经过提钒后的废弃物，由于其自身颜色较黑，一直没有得到有效的利用。
目前，在黑色瓷砖的制备过程中，为了获得较高的黑度，通常会在配方中加入大量的黑色色料，而黑色色料的大量加入会导致黑色瓷砖的成本升高。
因此，如何研发一种廉价的黑色瓷砖的制备方法，成为人们亟待解决的问题。
技术实现要素：
鉴于此，本发明公开提供了一种利用提钒尾矿制备的黑色瓷砖及其制备方法，以至少解决以往黑色瓷砖在制备过程中，由于需要加入大量的黑色色料，导致制备成本高的问题。
本发明一方面提供了一种利用提钒尾矿制备的黑色瓷砖，该黑色瓷砖按重量计，由以下原料制成：提钒尾矿31～41份、吉林土10～15份、球粘土8～15份、硅石6～10份、硅灰石1～3份、透辉石3～5份、长石15～25份、白云石3～5份以及滑石1～3份。
本发明另一方面还提供了一种利用提钒尾矿制备黑色瓷砖的方法，该方法包括如下步骤：
a)原料混合：按重量计，取提钒尾矿31～41份、吉林土10～15份、球粘土8～15份、硅石6～10份、硅灰石1～3份、透辉石3～5份、长石15～25份、白云石3～5份以及滑石1～3份，将上述原料混合均匀后，备用；
b)原料球磨：将混合均匀的原料送入球磨机中后，加水，混合搅拌，球磨，待用；
c)原料干燥：将球磨后的原料送入喷雾干燥塔中，干燥后送入料仓，密封陈腐，使原料水分分散均匀；
d)压制成型：将陈腐好的原料送入压机中，进行冲压压制成型，得素坯；
e)素坯烘干：将成型的素坯送入烘干窑中，将素坯内多余的水分烘干排出后，待用；
f)高温烧结：将烘干后的坯体送入辊道窑中，经过烧结后，得黑色瓷砖成品。
优选，步骤a)中各原料的粒度均为通过标准筛60～150目。
进一步优选，按质量百分计，步骤b)中的加水量为原料的30％～37％。
进一步优选，步骤b)中球磨后原料的粒度为200目以下。
进一步优选，步骤c)中原料喷雾干燥后，原料的含水率为7～9％。
进一步优选，步骤c)中所述陈腐的时间为24～48小时。
进一步优选，步骤d)中所述冲压压制成型的压力为25～35mpa。
进一步优选，步骤e)中素坯在烘干窑中的烘干温度为105～130℃。
进一步优选，步骤f)中坯体在辊道窑中的烧结温度为1080～1150℃。
本发明提供的利用提钒尾矿制备的黑色瓷砖及其制备方法中，以提钒尾矿矿渣为主要原材料，通过高温烧结后制备高黑度的黑色瓷砖产品，该方法不仅有效保留了提钒尾矿原料的黑度，用以代替传统的黑色色料，达到黑色瓷砖的黑度要求，而且提钒尾矿原料还可以替代以往制备黑色瓷砖中的部分优质原料，例如钴黑色料、超白粘土、高品质长石等，进而使制备黑色瓷砖的成本大幅度降低。同时，还有效固废提钒尾矿大量堆积的问题。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明的公开。
具体实施方式
下面以具体的实施方案对本发明进行进一步的解释说明，但是并不用于限制本发明的保护范围。
在黑色瓷砖在制备过程中，由于需要加入大量的黑色色料，导致制备成本高，成为困扰瓷砖制备领域中的一大难题，研究人员一直在寻找一种可有效降低黑色瓷砖制备成本的方法，发明人偶然间发现作为固废的提钒尾矿，其由于颜色较黑，一直被大量的堆弃，造成环境污染，于是首次提出了尝试将提钒尾矿作为原料进行黑色瓷砖制备的想法，经过大量的实验，最终获得了如下的原料配方，按重量计，黑色瓷砖由以下原料制成：提钒尾矿31～41份、吉林土10～15份、球粘土8～15份、硅石6～10份、硅灰石1～3份、透辉石3～5份、长石15～25份、白云石3～5份以及滑石1～3份。
其中，提钒尾矿是指钒钢厂经过提钒后的废弃物；吉林土是指吉林地区出产普通粘土；球粘土是指以微晶高岭石和α-石英微粒为主要矿物成分的粘土矿物；硅石是脉石英、石英岩以及石英砂岩的总称，上述方案中的硅石可以为脉石英、石英岩以及石英砂岩中的任意一种；硅灰石的分子式是ca3(si3o9)，为三斜晶系，属于单链硅酸盐矿物；透辉石属单斜晶系，属于硅酸盐矿物，是钙和镁的硅酸盐；长石为地表岩石最重要的造岩矿物，选用普通钾长石、钠长石或钾长石与钠长石的混合物即可；白云石的化学成分为camg(co3)2，晶体属三方晶系的碳酸盐矿物；滑石是热液蚀变矿物。
以上原料成分均可市购。
实验中发现，将提钒尾矿作为原料进行黑色瓷砖制备后，不仅在制备黑色瓷砖的原料中无需再添加任何的黑色色料，而且提钒尾矿还可以替代以往黑色瓷砖中的优质原料，例如，钴黑色料、超白粘土、优质长石等，最终形成以提钒尾矿为主原料的黑色瓷砖生产配方，进而大幅度降低黑色瓷砖的生产成本。
下面为利用提钒尾矿制备黑色瓷砖的方法，具体步骤如下：
a)原料混合：按重量计，取提钒尾矿31～41份、吉林土10～15份、球粘土8～15份、硅石6～10份、硅灰石1～3份、透辉石3～5份、长石15～25份、白云石3～5份以及滑石1～3份，将上述原料混合均匀后，备用；
b)原料球磨：将混合均匀的原料送入球磨机中后，加水，混合搅拌，球磨，待用；
c)原料干燥：将球磨后的原料送入喷雾干燥塔中，干燥后送入料仓，密封陈腐，使原料水分分散均匀；
d)压制成型：将陈腐好的原料送入压机中，进行冲压压制成型，得素坯；
e)素坯烘干：将成型的素坯送入烘干窑中，将素坯内多余的水分烘干排出后，待用；
f)高温烧结：将烘干后的坯体送入辊道窑中，经过烧结后，得黑色瓷砖成品。
其中，步骤a)中各原料的粒度均为通过标准筛60～150目，以方便后期的球磨加工，减少球磨时间，降低原料处理能耗。
按质量百分计，步骤b)中的加水量为原料的30％～37％，确保原料的流动性，降低喷塔能耗；步骤b)中球磨后原料的粒度为200目以下，用以确保制得黑色瓷砖的质地以及细腻程度。
步骤c)中原料喷雾干燥后，原料的含水率为7～9％，保障成型工艺顺利进行。
步骤c)中陈腐的时间为24～48小时，以确保水分能够充分的扩散均匀，使得最终制备的瓷砖，薄厚均一，质地均匀。
步骤d)中冲压压制成型的压力为25～35mpa，以确保制得瓷砖的紧密度，以满足相应的强度要求。
步骤e)中素坯在烘干窑中的烘干温度为105～130℃，使坯体内的水分有效排出，形成初始强度。
步骤f)中坯体在辊道窑中的烧结温度为1080～1150℃，使坯体充分发生液相反应，形成高强产品。
通过上述的制备方法不仅有效保留了提钒尾矿原料的黑度，用于取代黑色色料，满足黑色瓷砖的黑度要求，而且最终制得的黑色瓷砖机械强度好，使用寿命长。
下面以具体的实施例对本发明进行更进一步的解释说明，但是并不用于限制本发明的保护范围。
实施例1：
一种黑色瓷砖按如下步骤制备而成：
a)原料混合：按照质量百分比，取提钒尾矿31％、吉林土10％、球粘土8％、硅石10％、硅灰石3％、透辉石5％、长石25％、白云石5％，滑石3％，原料混合均匀后备用，原料粒度控制在60-150目之间；
b)原料球磨：将混合好的原料送入球磨机中，同时在原料中加入一定量的水，浆料含水率应控制在37％左右，混合搅拌，球磨后待用，球磨后原料的粒度应控制在200目以下；
c)原料干燥：将球磨后的原料送入喷雾干燥塔中，造粒后原料含水率应控制在9％左右，原料干燥后送入料仓，密封陈腐48小时，使原料水分分散均匀；
d)压制成型：将陈腐好的原料送入压机中，通过冲压压制成型的方法制备出素坯，成型压力控制在30mpa左右；
e)素坯烘干：将成型的坯体送入烘干窑中，利用低温烘干将素坯内多余的水分排出后待用，烘干温度控制在105-130℃之间；
f)高温烧结：将烘干后的坯体送入辊道窑中，烧结温度应控制在1080℃左右，经过烧结后得到高黑度黑色瓷砖。
实施例2：
一种黑色瓷砖按如下步骤制备而成：
a)原料混合：按照质量百分比，取提钒尾矿37％、吉林土12％、球粘土10％、硅石8％、硅灰石2％、透辉石4％、长石20％、白云石5％，滑石2％，原料混合均匀后备用，原料粒度控制在60-150目之间；
b)原料球磨：将混合好的原料送入球磨机中，同时在原料中加入一定量的水，浆料含水率应控制在33％左右，混合搅拌，球磨后待用，球磨后原料的粒度应控制在200目以下；
c)原料干燥：将球磨后的原料送入喷雾干燥塔中，造粒后原料含水率应控制在9％左右，原料干燥后送入料仓，密封陈腐48小时，使原料水分分散均匀；
d)压制成型：将陈腐好的原料送入压机中，通过冲压压制成型的方法制备出素坯，成型压力控制在28mpa左右；
e)素坯烘干：将成型的坯体送入烘干窑中，利用低温烘干将素坯内多余的水分排出后待用，烘干温度控制在105-130℃之间；
f)高温烧结：将烘干后的坯体送入辊道窑中，烧结温度应控制在1100℃左右，经过烧结后得到高黑度黑色瓷砖。
实施例3：
一种黑色瓷砖按如下步骤制备而成：
a)原料混合：按照质量百分比，取提钒尾矿37％、吉林土14％、球粘土10％、硅石8％、硅灰石2％、透辉石3％、长石20％、白云石4％，滑石2％，原料混合均匀后备用，原料粒度控制在60-150目之间；
b)原料球磨：将混合好的原料送入球磨机中，同时在原料中加入一定量的水，浆料含水率应控制在33％左右，混合搅拌，球磨后待用，球磨后原料的粒度应控制在200目以下；
c)原料干燥：将球磨后的原料送入喷雾干燥塔中，造粒后原料含水率应控制在9％左右，原料干燥后送入料仓，密封陈腐36小时，使原料水分分散均匀；
d)压制成型：将陈腐好的原料送入压机中，通过冲压压制成型的方法制备出素坯，成型压力控制在28mpa左右；
e)素坯烘干：将成型的坯体送入烘干窑中，利用低温烘干将素坯内多余的水分排出后待用，烘干温度控制在105-130℃之间；
f)高温烧结：将烘干后的坯体送入辊道窑中，烧结温度应控制在1125℃左右，经过烧结后得到高黑度黑色瓷砖。
实施例4：
一种黑色瓷砖按如下步骤制备而成：
a)原料混合：按照质量百分比，取提钒尾矿39％、吉林土13％、球粘土13％、硅石6％、硅灰石1％、透辉石3％、长石20％、白云石4％，滑石1％，原料混合均匀后备用，原料粒度控制在60-150目之间；
b)原料球磨：将混合好的原料送入球磨机中，同时在原料中加入一定量的水，浆料含水率应控制在30％左右，混合搅拌，球磨后待用，球磨后原料的粒度应控制在200目以下；
c)原料干燥：将球磨后的原料送入喷雾干燥塔中，造粒后原料含水率应控制在8％左右，原料干燥后送入料仓，密封陈腐36小时，使原料水分分散均匀；
d)压制成型：将陈腐好的原料送入压机中，通过冲压压制成型的方法制备出素坯，成型压力控制在25mpa左右；
e)素坯烘干：将成型的坯体送入烘干窑中，利用低温烘干将素坯内多余的水分排出后待用，烘干温度控制在105-130℃之间；
f)高温烧结：将烘干后的坯体送入辊道窑中，烧结温度应控制在1125℃左右，经过烧结后得到高黑度黑色瓷砖。
实施例5：
一种黑色瓷砖按如下步骤制备而成：
a)原料混合：按照质量百分比，取提钒尾矿41％、吉林土15％、球粘土15％、硅石6％、硅灰石1％、透辉石3％、长石15％、白云石3％，滑石1％，原料混合均匀后备用，原料粒度控制在60-150目之间；
b)原料球磨：将混合好的原料送入球磨机中，同时在原料中加入一定量的水，浆料含水率应控制在30％左右，混合搅拌，球磨后待用，球磨后原料的粒度应控制在200目以下；
c)原料干燥：将球磨后的原料送入喷雾干燥塔中，造粒后原料含水率应控制在7％左右，原料干燥后送入料仓，密封陈腐24小时，使原料水分分散均匀；
d)压制成型：将陈腐好的原料送入压机中，通过冲压压制成型的方法制备出素坯，成型压力控制在35mpa左右；
e)素坯烘干：将成型的坯体送入烘干窑中，利用低温烘干将素坯内多余的水分排出后待用，烘干温度控制在105-130℃之间；
f)高温烧结：将烘干后的坯体送入辊道窑中，烧结温度应控制在1150℃左右，经过烧结后得到高黑度黑色瓷砖。
对比例1
一种对比黑色瓷砖按如下步骤制备而成：
a)原料混合：按照质量百分比，超白球黏土39％、膨润土3％、焦宝土5％、优质钾长石25％、优质钠长石18％、滑石5％、钴黑5％，原料混合均匀后备用，原料粒度控制在60-150目之间；
b)原料球磨：将混合好的原料送入球磨机中，同时在原料中加入一定量的水，浆料含水率应控制在37％左右，混合搅拌，球磨后待用，球磨后原料的粒度应控制在200目以下；
c)原料干燥：将球磨后的原料送入喷雾干燥塔中，造粒后原料含水率应控制在8％左右，原料干燥后送入料仓，密封陈腐24小时，使原料水分分散均匀；
d)压制成型：将陈腐好的原料送入压机中，通过冲压压制成型的方法制备出素坯，成型压力控制在40mpa左右；
e)素坯烘干：将成型的坯体送入烘干窑中，利用低温烘干将素坯内多余的水分排出后待用，烘干温度控制在200℃左右；
f)高温烧结：将烘干后的坯体送入辊道窑中，烧结温度应控制在1180℃左右，经过烧结后得到黑色瓷砖。
实施例6
将实施例1～实施例5制备获得黑色瓷砖进行性能检测，具体如下：
性能测试表
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述的内容，可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。