一种以粉煤灰为主要原料的抗菌陶瓷制品及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于陶瓷制品制备技术领域，尤其涉及一种以粉煤灰为主要原料的抗菌陶 瓷制品及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 细菌，霉菌作为病原菌对人类和动植物有很大危害，影响人们的健康甚至危及生 命，带来了重大的经济损失。因此抗菌材料及其制品的研究日益引起人们的关注，抗菌制品 的需求将构成巨大的市场。陶瓷制品具有强度高，使用寿命长，装饰效果丰富等特点，一直 是人们最为常用的建筑材料，也是人们日常接触最多的材料之一。因此，若能使陶瓷砖产品 具有抗菌功能，无疑是为人体健康增添一份保障。
[0003] 粉煤灰，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，是燃煤电厂、陶瓷厂煤气站及水 煤浆炉排出的主要固体废物。它是我国当前排量较大的工业废渣之一，随着电力工业的发 展，燃煤电厂、陶瓷直烧煤炉的粉煤灰排放量逐年增加，大量的粉煤灰不加处理，就会产生 扬尘，污染大气，若排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造 成危害。经检测发现，粉煤灰的化学成分中，除了含有制备陶瓷坯体所需的无机非金属氧化 物：3102、41203、？6203、0&0、]\%0、1(20、似20、1102等组分外，还夹杂着少量的未充分氧化的 Fe20、未完全分解的碳酸盐与硫酸盐、有机炭粒、不燃物如灰分等。
[0004] 中国各地的粉煤灰之所以还存在大量的被填埋处理，没有广泛地、大量地被应用 于陶瓷生产领域，造成资源浪费并影响环境，最主要的原因是这些废料中夹带的Fe20、碳酸 盐与硫酸盐、有机炭粒、不燃物等杂质无法剔除，在传统的陶瓷配方技术、工艺技术、烧成技 术等生产过程中，易造成坯体气孔、起泡、裂纹、杂质等缺陷。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提出一种能大量消耗粉煤灰，并通过引入骨灰提高制品白度和 孔隙率的以粉煤灰为主要原料的抗菌陶瓷制品，使粉煤灰在陶瓷领域得到高效利用，并改 变粉煤灰被填埋、用于做非陶瓷水泥砖或只用来生产低质陶瓷砖等的命运，制品自身具有 抗菌和抑菌作用。
[0006] 本发明的另一个目的在于提出一种以粉煤灰为主要原料的抗菌陶瓷砖的制备方 法，处理工艺简单、成本低，成品兼具透水砖及薄板砖两者优点。
[0007] 为达此目的，本发明采用以下技术方案：
[0008] -种以粉煤灰为主要原料的抗菌陶瓷制品，所述陶瓷制品由以下质量百分数的原 料制备而成：50-70%粉煤灰、10-30%骨灰、5-20%熟料、5-10%塑性粘土、0-10%助熔剂、 抗菌粉1-10 %和0-6 %辅料；
[0009] 所述抗菌粉为含有金属离子的高温抗菌复合材料。
[0010] 更进一步的说明，所述辅料为增强剂、减水剂或陶瓷色料中的一种或多种。
[0011] 更进一步的说明，所述增强剂占原料总质量的质量百分数为0-0. 5%。
[0012] 更进一步的说明，所述减水剂占原料总质量的质量百分数为o-o. 5%。
[0013] 更进一步的说明，所述陶瓷色料占原料总质量的质量百分数为0-5%。
[0014] 更进一步的说明，所述陶瓷色料为镨黄、红棕、橘黄、钴蓝、尖晶石系黑色色料中的 一种或多种组合。
[0015] 更进一步的说明，所述助熔剂为硼砂。
[0016] -种以粉煤灰为主要原料的抗菌陶瓷砖的制备方法，包括以下步骤：
[0017] A、原料粉碎、过筛：将粉煤灰、骨灰、熟料、塑性粘土、助熔剂和陶瓷色料按配比进 行混合粉碎，过筛备用；
[0018] B、配料、搅拌制粉：向过筛备用的粉料加水搅拌，在搅拌的过程中按配方比例加入 辅料和抗菌粉；
[0019] C、陈腐：将步骤B获得的粉料送入料仓陈腐；
[0020] D、压制成型、干燥：将陈腐后的粉料进行布料冲压成型，获得砖坯，干燥；
[0021] E、烧成：将干燥的砖还后送入窑中烧成。
[0022] 更进一步的说明，步骤E烧成前还包括喷墨打印步骤，具体为对干燥后的砖坯进 行喷墨打印装饰。
[0023] 更进一步的说明，步骤B中加水量不高于原料总质量的12%。
[0024] 更进一步的说明，步骤B的搅拌时间为lOmin，搅拌转速为20r/min。
[0025] 更进一步的说明，步骤C的陈腐时间不少于24小时。
[0026] 更进一步的说明，步骤D压制后的还体厚度为3-6_。
[0027] 本发明以粉煤灰为主要原料的抗菌陶瓷制品的有益效果：1、引入骨灰，成本低，提 尚制品白度；2、制品孔隙率大，广品具有透水、吸水、保湿功能；3、防污、耐磨、发色良好；4、 具有抗菌抑菌作用。
[0028] 本发明以粉煤灰为主要原料的抗菌陶瓷砖的制备方法的有益效果：1、对粉煤灰进 行充分利用，其处理工艺简单，成本低廉，可以大量消耗；2、降低了粉料加工的电耗，直接省 去了喷雾制粉的煤耗，减少污染；3、提高产品的强度、化学稳定性、热冲击性，扩大多孔陶瓷 砖的使用领域。
【具体实施方式】
[0029] 下面通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。
[0030] -种以粉煤灰为主要原料的抗菌陶瓷制品，所述陶瓷制品由以下质量百分数的原 料制备而成：50-70%粉煤灰、10-30%骨灰、5-20%熟料、5-10%塑性粘土、0-10%助熔剂、 抗菌粉1-10 %和0-6 %辅料；
[0031] 更进一步的说明，所述抗菌粉为含有金属离子的高温抗菌复合材料。
[0032] 配方中引入骨灰，除了其成本低，来源广泛（动物骨灰）之外，由于其主要成份为 磷酸钙，在高温烧结过程中，它促使配方中尤其是粉煤灰中的铁离子以+3价态存在，得到 的坯体层中的铁离子不显色，提高了产品制品的白度；更重要的是它与粉煤灰反应后，生成 骨灰瓷质制品，这种结构的制品较传统的长石质瓷制品孔隙率大，毛细孔多的特点，使得产 品具有透水、吸水、渗透、保湿等功能。制品在烧结时，表面除了形成一定量的微孔外，还可 形成致密的钙_铝-硅_磷晶相，无需再对干燥后的坯体进行施釉处理，喷墨打印后的色釉 混合型墨水与坯体结合紧密，自身起到防污、耐磨功能，并且发色良好。此外，助熔剂的添 加，有利于降低烧结温度，减少煤耗。
[0033] 更优的，所述抗菌粉为含银、锌、铜等金属离子的高温抗菌复合材料，且所述抗菌 粉的颗粒度< 20目，使得含银、锌、铜等金属复合材料，在坯体烧结成钙-铝-硅-磷液相 时，与其发生反应后，在两相（金属相与陶瓷晶相）界面生成新的陶瓷相，如A1203-CU金属 陶瓷生成Cu0-A1203固溶体，从而能使陶瓷与金属两相牢固连成整体，但暴露于坯体表面 或坯体内部孔隙内壁的金属相，仍以金属离子如Cu2+、Zn2+、Ag+形式成在，起到抑制或杀 死细菌的功效。
[0034] 因此由上述原料制备烧结后获得的陶瓷制品，可以为陶瓷砖、薄板砖、瓦等陶瓷制 品，其自身结构从内到外，存在许多大小不一、形态各异的微孔洞及毛细孔，产品在室内墙 面装修中，可起到平衡室内空气湿度的作用，即室内潮湿时，它可以吸附一定量的空气中水 分，而当室内干燥时，又可将这些水分排出来，起到自动调节空气湿度的功能；产品在室外 尤其是外墙装饰中，在雨雾天气时，会吸附一定水分，而到天气干燥时，这些水分会自动排 出，起到墙体降温的同时，覆盖在外墙上的一些污垢会随着这些外渗的水珠滚落到地面，起 到墙体自洁功能，此外，还具有抗菌抑菌作用。
[0035] 更进一步的说明，所述辅料为增强剂、减水剂或陶瓷色料中的一种或多种混合物。
[0036] 更进一步的说明，所述增强剂占原料总质量的质量百分数为0-0. 5%。
[0037] 更进一步的说明，所述减水剂占原料总质量的质量百分数为0-0. 5%。
[0038] 更进一步的说明，所述陶瓷色料占原料总质量的质量百分数为0-5%。
[0039] 更进一步的说明，所述陶瓷色料为镨黄、红棕、橘黄、钴蓝、尖晶石系黑色色料中的 一种或多种组合。
[0040] 更进一步的说明，所述助熔剂为硼砂。添加少量的助熔剂硼砂，因硼砂熔点低，有 利于降低烧结温度，减少煤耗；更重要的作用是扩大粉煤灰、耐火废砖、膨润土与骨灰反应 后生成的骨灰瓷质坯体的气孔率，在坯体中形成"网络形成体"结构，提高产品的强度、化学 稳定性、热冲击性，扩大了这种多孔陶瓷制品的使用领域。
[0041 ] 更进一步的说明，所述熟料是指经烧结后的陶瓷材料，例如无釉的废抛光砖、耐火 砖、外墙砖等，使用时将其破碎成一定粒径的颗粒添加，颗粒的粒径通常小于等于5目，利 用废弃的陶瓷砖，提高陶瓷砖废料的综合利用价值。
[0042] -种以粉煤灰为主要原料的抗菌陶瓷砖的制备方法，包括以下步骤：
[0043]A、原料粉碎、过筛：将粉煤灰、骨灰、熟料、塑性粘土、助熔剂和陶瓷色料按配比进 行混合粉碎，过筛备用；
[0044] B、配料、搅拌制粉：向过筛备用的粉料加水搅拌，在搅拌的过程中按配方比例加入 辅料和抗菌粉；
[0045] C、陈腐：将步骤B获得的粉料送入料仓陈腐；
[0046] D、压制成型、干燥：将陈腐后的粉料进行布料冲压成型，获得砖坯，将砖坯送入 120-240°C辊道窑中进行干燥，干燥后的水分控制在0. 3-1%，使砖坯获得足够好的强度；
[0047] E、烧成：将干燥的砖坯后送入窑中烧成。
[0048] 其中，步骤A中原料混合粉碎后过筛，筛下料入库存放备用，筛上的颗粒原料再次 进行粉碎纸质颗粒粒径达标后入库备用。
[0049] 步骤B进行配料、搅拌，其搅拌工艺，与现有陶瓷砖加工工艺（即球磨制浆、喷雾制 粉）后得到的粉料相比，降低了粉料加工的电耗，直接省去了喷雾制粉的煤耗，成本降低， 污染减少，节能、环保。
[0050] 烧成选用快速烧成方式，将喷墨打印后的砖坯入窑低温快速烧成，烧成温度 1120-1180°C，烧成周期为 40-60min。
[0051] 更进一步的说明，步骤E烧成前还包括喷墨打印步骤，具体为对干燥后的砖坯进 行喷墨打印装饰。采用本发明配方的坯体，在烧结时，表面除了形成一定量的微孔外，还可 形成致密的钙_铝-硅_磷晶相，无需再对干燥后的坯体进行施釉处理，喷墨打印后的色釉 混合型墨水与坯体结合紧密，自身起到防污、耐磨功能，并且发色良好。
[0052] 更进一步的说明，步骤B中加水量不高于原料总质量的12%。优选的，加水量控制 在原料总质量的8%，搅拌过程中加入配方比例的陶瓷色料、增强剂和减水剂。
[0053] 更进一步的说明，步骤B的搅拌时间为lOmin，搅拌转速为20r/min。
[0054] 更进一步的说明，步骤C的陈腐时间不少于24小时，陈腐时间大于等于24小时， 使粉料分水更加均匀稳定。
[0055] 更进一步的说明，步骤D压制后的坯体厚度为3_6mm。烧制过程氧化充分、容易排 气，可以降低有机炭粒、不燃物等造成坯体鼓包、起泡等缺陷的风险。
[0056] 更进一步的说明