利用赤泥制备琉璃瓦的研究

　　一、引言

　　赤泥是氧化铝工业的废渣。因产出量大、利用率低，导致了大量的赤泥堆积。赤泥的堆积不仅占用土地，耗费堆场建设和维护费用，还污染环境。宜兴市福伟建陶利用赤泥为主要原料，采用一次烧成工艺制备出了性能优良的琉璃瓦。

　　二、坯体的原料和配方

　　2.1坯体的原料

　　2.1.1赤泥

　　本实验所用赤泥为广西平果铝业的拜耳法赤泥。平果铝赤泥粒径较细，其粒径分析结果的D50为3.36μm，具有一定的可塑性。但堆存时间较长而风化了的赤泥，可塑性成份被雨水带走较多，其可塑性变差。平果铝赤泥的化学成份如表1所示。从表1可以看出平果铝赤泥具有高铁高碱低硅的特点，这一特点有利于降低坯体的烧结温度。从物相上来看，平果铝赤泥的主要物相有赤铁矿、针铁矿、水化石榴石、水铝石、含水硅酸钠、钙钛矿、方解石等，其中赤铁矿和水化石榴石含量较高[1]。从赤泥的化学成份和物相来看，赤泥不适合单独用来制备琉璃瓦，需要与其他原料搭配使用。

　　2.1.2石英砂

　　本实验所用的石英砂为天然的河流石英砂。因赤泥成份复杂，含铁量很高，故对制坯所用的石英砂要求也低。石英砂能与赤泥中的碱、氧化铁、氧化钙等成份反应生成玻璃相，从而提高琉璃瓦的强度，并可降低琉璃瓦的吸水率，提高其抗冻性能。

　　2.1.3高岭土

　　本实验所用的高岭土是含铁含钛量高的低品位高岭土(赤泥含铁量和含钛量都很高，无需利用高品位高岭土)。低品位高岭土不仅可塑性好，还能有效降低成本。高岭土的引入有利于改善坯体的成形性能，更重要的是可调节坯体的氧化铝含量，大大减少了赤泥制品烧结后出现的开裂和变形。

　　2.2坯体的配方

　　通过大量的实验确定坯体的配方：赤泥含量为30%～50%，石英砂含量为40%～50%，高岭土含量为10%～30%。增大赤泥用量时，琉璃瓦的吸水率也会随之增大，强度降低，因此赤泥的用量不宜超过50%。通过实验发现，石英砂与赤泥含量相当时烧结较好，强度较高，琉璃瓦的吸水率也较低。高岭土主要用来改善坯体的成形性能，调节坯体的氧化铝含量和提高坯体及琉璃瓦的强度。当高岭土含量过高时，坯体的含铝量过高，将导致烧结温度提高。高岭土的含量以不超过30%为宜。

　　三、无铅琉璃瓦用釉

　　3.1原料和配方

　　该无铅琉璃瓦用釉以光泽较好、机械性能好但烧成温度较高的长石石灰釉为基础，通过加入少量的玻璃粉、碳酸锂和硼酸(三者的总含量为15%左右)来降低烧成温度制成，具体配方如表2所示。该釉的烧成温度为1100～1150℃，与该琉璃瓦坯体1100～1150℃的烧结温度相匹配。在该釉形成玻璃体之前坯体中的结晶水和分解产生的气体已经基本排除，适合一次烧成。

　　3.2与生铅釉的比较

　　铅釉因历史悠久、制作简单、表面光泽好被广泛应用于琉璃瓦的制备。但铅釉不仅毒害工人，还会在使用过程中慢慢溶出铅，污染环境，故现已被限制使用。该无铅琉璃瓦用釉与生铅釉相比具有如下优点：

　　(1)该无铅琉璃瓦用釉所使用的原料毒性很小或无毒，基本上对工人没有毒害作用。该釉没有使用含铅镉的原料，铅镉溶出非常小，有利于环境保护。

　　(2)该无铅琉璃瓦用釉与赤泥坯体热膨胀系数相近，坯釉结合良好，釉面没出现裂纹。经10次180℃～20℃的急冷急热，没出现微裂纹。生铅釉的热膨胀系数较大，与赤泥坯体烧结后，坯釉结合不好，表面出现明显的微裂纹。

　　(3)该无铅琉璃瓦用釉的表面硬度较大，不易出现擦痕，机械性能远好于生铅釉。

　　(4)锡钒黄、铬铝红、维多利亚绿、玛瑙红、绀青、孔雀绿、海碧等色料和氧化铜在该釉的显色实验表明，该釉对多种色料都有较好的显色。生铅釉对色料的选择性较大，显色不稳定，色泽波动较大。

　　该无铅琉璃瓦用釉的光泽度不如生铅釉，但已经达到国家建筑琉璃制品标准GB9197-88[3]中要求的不低于50°的要求。在现行的2006年制定的国家建材行业建筑琉璃制品标准JC/T765-2006[4]中，放宽了对光泽度的要求，没有做出明确的要求。

　　四、琉璃瓦的制备工艺和性能

　　4.1琉璃瓦的制备工艺

　　琉璃瓦的制备工艺如下：配料→球磨→过筛→干燥→压制成形→干燥→施釉→干燥→烧结

　　4.2琉璃瓦的性能

　　琉璃瓦的性能如表3所示。

　　五、结论

　　利用氧化铝工业废渣赤泥及石英砂、高岭土等其他陶瓷原料，采用一次烧成工艺制备出了达到国家建筑琉璃制品标准GB9197-88要求及国家建材行业建筑琉璃制品标准JC/T765-2006要求的无铅琉璃瓦。利用赤泥制备琉璃瓦不仅实现了废渣赤泥的利用，还能采用一次烧成，节约了能源和成本。

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