陶瓷砖粉料及其制备方法、陶瓷砖发明专利

专利名称：陶瓷砖粉料及其制备方法、陶瓷砖

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202310521426.0

专利申请（专利权）人：广东博晖智能装备有限公司
权利人地址：广东省肇庆市高新区工业大街06号广东博晖机电有限公司车间一自编2号

专利发明（设计）人：严苏景,殷少泽

专利摘要：本发明公开了陶瓷砖粉料及其制备方法、陶瓷砖，涉及陶瓷砖领域。具体的，陶瓷砖粉料的制备方法包括以下步骤：(1)将各原料按配比球磨，得到综合性浆料；(2)将综合性浆料采用喷雾干燥装置干燥，得到含水率为12～18wt％的第一粉料；喷雾干燥装置包括用于向干燥塔提供第一热风的第一供热装置，第一热风的温度为400～600℃；(3)将第一粉料采用振动流化装置干燥，得到含水率为5.5～7.5wt％的第二粉料；其中，振动流化装置干燥所用的第二热风为陶瓷砖窑炉的余热热风，其温度为150～300℃。实施本发明，可得到级配合理、流动性良好的陶瓷砖粉料，满足各类型陶瓷砖的生产需求，同时降低陶瓷砖的综合能耗。

主权利要求：
1.一种陶瓷砖粉料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将各原料按配比进行球磨，得到综合性浆料；
（2）将所述综合性浆料采用喷雾干燥装置干燥，得到含水率为12 18wt%的第一粉料；其~中，喷雾干燥装置包括干燥塔、雾化装置和第一供热装置，所述雾化装置设于所述干燥塔内，其用于将所述综合性浆料雾化成雾滴；所述雾化装置包括雾化喷嘴和沿所述干燥塔周向设置的喷枪，所述喷枪出口连接雾化喷嘴，所述第一供热装置用于向所述干燥塔提供第一热风，以使所述雾滴干燥形成第一粉料；所述第一热风的温度为400 600℃；所述干燥塔~内压力为300 500Pa，所述综合性浆料的雾化压力为1.5 2.2MPa；所述喷枪的倾斜角度为~ ~
120°140°，所述雾化喷嘴的喷片的孔径为1.5 5mm，所述雾化喷嘴的雾化角为120°160°，~ ~ ~以使多个喷枪喷出的雾滴在预设区域内重叠；
（3）将所述第一粉料采用振动流化装置干燥，得到含水率为5.5 7.5wt%的第二粉料，即~得；其中，所述振动流化装置干燥所用的第二热风为陶瓷砖窑炉的余热热风，其温度为150~
300℃，所述窑炉余热热风包括窑炉烟气余热热风和尾冷余热热风，所述窑炉烟气余热热风的温度为200 220℃，所述尾冷余热热风的温度为150 180℃；所述尾冷余热热风通入振动~ ~流化装置的第一热风口，所述窑炉烟气余热热风通入振动流化装置的第二热风口，所述第一热风口靠近所述振动流化装置的入料口设置，所述第二热风口靠近所述振动流化装置的出料口设置。
2.如权利要求1所述的陶瓷砖粉料的制备方法，其特征在于，所述第一热风的温度为
400 450℃。
~
3.如权利要求1或2所述的陶瓷砖粉料的制备方法，其特征在于，所述综合性浆料的含水率为33 37wt%。
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4.一种陶瓷砖粉料，其特征在于，由如权利要求1 3任一项所述的制备方法制备而得。
~
5.一种陶瓷砖，其特征在于，由如权利要求4所述的陶瓷砖粉料制成。 说明书 : 陶瓷砖粉料及其制备方法、陶瓷砖技术领域[0001] 本发明涉及陶瓷砖领域，尤其涉及一种陶瓷砖粉料及其制备方法、陶瓷砖。背景技术[0002] 现有技术中，陶瓷砖粉料的制备方法一般有以下几类，一类是传统的、大量采用的湿法制粉工艺，即将各种原料球磨得到含水率为30～37wt％的浆料，均化、过筛除铁后喷雾干燥，得到含水率为5.5～7％的粉料。这种制粉工艺最为成熟，粉料性能佳，但能量消耗高。另一类是干法制粉工艺其一般是指将各种原料粉磨(一般采用立磨机)后加水造粒成为具有一定颗粒级配的粉料。例如采用辊筒式造粒机、圆盘式造粒机、塔式造粒机进行造粒等。这类制粉工艺具有耗能少的优点，也已实现了大规模工业化。但其制备得到的粉料颗粒偏细，流动性较差，排气差，难以适用一些低吸水率的陶瓷砖生产。还有一类是新型的湿法制粉工艺，其是将各种原料球磨得到含水率为30～37wt％的浆料，经均化、过筛除铁后采用压滤‑泥块切割‑干燥‑破碎造粒的工艺。这种工艺目前尚未大规模工业化应用。由于陶瓷浆料属于塑性原料、脊性原料的复合配方，而不同原料的沉降行为不同，采用压滤工艺，会造成浆料均化变差，配方波动性大。此外，破碎造粒所得粉料粒子也多呈现不规则状，粉料流动性差。且破碎造粒过程中，细的塑性料(如粘土等，真粒径2μm左右)会与粉料分离，导致配方变化，且导致回收细料多，造粒效率低。另外，也有将球磨的浆料分为两部分，一部分压滤脱水，然后再与另一部分混合，再进行喷雾干燥。这种工艺依然存在均匀性问题和耗能过高的问题。由此来看，现有技术中的制粉工艺要么存在耗能较高的问题，要么存在粉料性能差，稳定性差的问题。[0003] 另一方面，陶瓷砖烧成窑炉产生的余热热风温度高(100～300℃)，直接排放不仅造成污染，也浪费了热量。目前一种回收余热的技术是将余热热风作为助燃风，供喷雾干燥塔的热风炉使用，但这种使用量有限，难以实现窑炉余热的规模化利用。发明内容[0004] 本发明所要解决的技术问题在于，提供一种陶瓷砖粉料及其制备方法，其可降低制粉能耗，且制备得到的粉料流动性良好。[0005] 本发明还要解决的技术问题在于，提供一种陶瓷砖。[0006] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种陶瓷砖粉料的制备方法，其包括以下步骤：[0007] (1)将各原料按配比进行球磨，得到综合性浆料；[0008] (2)将所述综合性浆料采用喷雾干燥装置干燥，得到含水率为12～18wt％的第一粉料；其中，喷雾干燥装置包括干燥塔、雾化装置和第一供热装置，所述雾化装置设于所述干燥塔内，其用于将所述综合性浆料雾化成雾滴；所述第一供热装置用于向所述干燥塔提供第一热风，以使所述雾滴干燥形成第一粉料；所述第一热风的温度为400～600℃；[0009] (3)将所述第一粉料采用振动流化装置干燥，得到含水率为5.5～7.5wt％的第二粉料，即得；其中，所述振动流化装置干燥所用的第二热风为陶瓷砖窑炉的余热热风，其温度为150～300℃。[0010] 作为上述技术方案的改进，所述第一热风的温度为400～450℃，所述干燥塔内压力为300～500Pa。[0011] 作为上述技术方案的改进，所述第一热风的温度为400～450℃，所述雾化装置包括雾化喷嘴，所述雾化喷嘴的喷片的孔径为1.5～5mm，所述综合性浆料的雾化压力为1.5～2.2MPa。[0012] 作为上述技术方案的改进，所述综合性浆料的含水率为33～37wt％。[0013] 作为上述技术方案的改进，所述第一热风的温度为400～500℃；[0014] 所述雾化装置包括沿所述干燥塔周向设置的喷枪，所述喷枪出口连接雾化喷嘴，所述喷枪的倾斜角度为120°～140°，所述雾化喷嘴的雾化角为120°～160°，以使多个喷枪喷出的雾滴在预设区域内重叠。[0015] 作为上述技术方案的改进，所述雾化喷嘴的喷片的孔径为1～3mm，所述综合性浆料的雾化压力为2～2.5MPa，以使所述雾化喷嘴的雾化角为120°～160°。[0016] 作为上述技术方案的改进，所述窑炉余热热风包括窑炉烟气余热热风和尾冷余热热风，所述窑炉烟气余热热风的温度为200～220℃，所述尾冷余热热风的温度为150～180℃；[0017] 所述尾冷余热热风通入振动流化装置的第一热风口，所述窑炉烟气余热热风通入振动流化装置的第二热风口，所述第一热风口靠近所述振动流化装置的入料口设置，所述第二热风口靠近所述振动流化装置的出料口设置。[0018] 作为上述技术方案的改进，所述综合性浆料的含水率为37.5～39wt％。相应的，本发明还公开了一种陶瓷砖粉料，其由如上述的制备方法制备而得。[0019] 相应的，本发明还公开了一种陶瓷砖，其由上述的陶瓷砖粉料制成。[0020] 实施本发明，具有如下有益效果：[0021] 1.本发明的陶瓷砖粉料的制备方法，先将综合性浆料采用喷雾干燥装置干燥至含水率为12～18wt％，然后采用振动流化装置干燥至含水率为5.5～7.5wt％，即得到了陶瓷砖粉料。基于该制备方法，所得到陶瓷砖粉料的颗粒级配合理，流动性良好，可满足各类型陶瓷砖的生产需求。此外，振动流化装置采用窑炉的余热热风，有效降低了综合能耗。[0022] 2.本发明的陶瓷砖粉料的制备方法，通过对进入干燥塔的热风温度、干燥塔内压力的控制，或通过对雾化喷嘴的喷片的孔径、雾化压力的控制，使得在不大幅变更陶瓷厂原有的干燥塔的结构的基础上可实行本发明的工艺，降低了设备成本。[0023] 3.本发明的陶瓷砖粉料的制备方法，通过对喷枪设置位置、倾斜角度，雾化角、进入干燥塔热风温度的控制，使得喷枪喷出的雾滴在预设区域内重叠，进而得到呈弱连接的孪生颗粒。这种孪生颗粒在后续振动流化装置干燥过程中会在振动流化装置的入口处的绝干的尾冷余热热风的作用下破裂，优化了粉料的颗粒级配。进一步的，在靠近振动流化装置的出口处采用具有一定湿度的窑炉烟气余热热风进行冷却，在保证良好干燥作用的同时也避免了粉料破碎产生过多细粉，提高生产效率。附图说明[0024] 图1是本发明一实施例中陶瓷砖粉料的制备方法的流程图。具体实施方式[0025] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。仅此声明，本发明在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本发明的附图为基准，其并不是对本发明的具体限定。[0026] 本发明提供了一种陶瓷砖粉料的制备方法，其包括以下步骤：[0027] S1：将各原料按配比进行球磨，得到综合性浆料；[0028] 本发明的制备方法可适用于吸水率为0.01％到20％的陶瓷砖，本领域技术人员可根据具体的配方要求选用相关原料。例如，原料可包括本领域常用的黏土类原料(如黑泥、白泥、灰泥、高岭土、膨润土、镁质土等)、熔剂类原料(如长石、重钙、轻钙、滑石、透辉石等)、骨料(如石英、铝矾土等)、添加剂(如水玻璃、木质素等)，但不限于此。[0029] 其中，球磨可通过本领域常见的单体式球磨机完成，也可采用连续球磨机完成。在本发明的一个实施例之中，当球磨完成后，对所得综合性浆料进行陈腐、过筛、除铁。[0030] 其中，综合性浆料的含水率为33～39wt％，本发明的制备方法适用于含水率较高的综合性浆料。而含水率高的配方适合于采用连续球磨机进行生产，有效提升了连续球磨的效率。[0031] 需要说明的是，在传统的湿法制粉工艺中(球磨‑喷雾干燥)，综合性浆料含水率一般控制在37％以下。主要是因为：1、综合性浆料含水率过高，喷雾干燥耗能过高，成本高。2、综合性浆料含水率较高时，所得粉料颗粒偏细，排气性能、流动性差。例如在相关文献《喷雾干燥粉料粒度分布的影响因素探讨》中就明确指出了当含水率从36％变更到38％时，会导致颗粒级配变差。故，本领域技术人员虽然知晓提高含水率会提升球磨效率，但综合考虑球磨耗能、喷雾耗能、粉料性能的基础上，依然将综合性浆料的含水率控制在37wt％以下。而本发明在后续利用了喷雾一次干燥‑流化二次干燥(窑炉余热)的工艺，降低了制粉阶段的能耗，故可考虑提升综合性浆料的含水率，以提升球磨效率。[0032] S2：将综合性浆料采用喷雾干燥装置干燥，得到第一粉料；[0033] 其中，喷雾干燥装置为本领域常见的喷雾干燥塔，其包括干燥塔、雾化装置和第一供热装置。其中，雾化装置设置在干燥塔内部，其包括喷枪和雾化喷嘴。雾化装置用于将综合性浆料雾化成雾滴。第一供热装置则用于向干燥塔提供第一热风，进而在第一热风的作用下使得雾滴干燥，得到第一粉料。[0034] 其中，第一粉料的含水率为12～18wt％，当其含水率＞18wt％时，容易粘附到干燥塔的塔壁，或堆积在干燥塔的出料口，导致喷雾干燥难以顺利进行。当其含水率＜12wt％时，节能效果差，并且后续振动流化装置也难以起到整形的作用。示例性的，第一粉料的含水率为13wt％、14wt％、15wt％、16wt％或17wt％，但不限于此。[0035] 其中，第一热风的温度为400～600℃，示例性的为415℃、430℃、445℃、460℃、475℃、490℃、505℃、520℃、535℃、550℃、565℃、580℃或595℃，但不限于此。干燥塔内压力为100～500Pa，示例性的为120Pa、160Pa、200Pa、240Pa、280Pa、320Pa、360Pa、400Pa、440Pa或480Pa，但不限于此。[0036] 其中，喷枪的倾斜角度为100°～150°，示例性的为105°、110°、115°、120°、125°、130°或140°，但不限于此。雾化喷嘴的孔径为1～5mm，示例性的为1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm或4.5mm，但不限于此。[0037] 优选的，在本发明的一个实施例之中，控制第一热风的温度为400～450℃，控制干燥塔内压力为300～500Pa，且控制综合性浆料含水率为33～37wt％。基于上述控制，可在不变更其他条件(综合性浆料含水率(33～37wt％)、喷枪设置角度(100°～120°)、喷片孔径(1～1.5mm)、雾化压力(1.2～1.5MPa))的情况下，维持干燥塔稳定运行，得到含水率为12～18wt％的第一粉料。需要说明的是，喷雾干燥装置中的干燥塔的设计是依据一定的热平衡衡算的，在进料量(雾化压力)、热源温度(第一热风温度)、雾化参数(喷枪角度、喷片孔径等)不变更的情况下，其出料的第一粉料的含水率较低，在5～8wt％左右，即难以得到本发明中含水率为12～18wt％的第一粉料。为此，在本实施例中，将第一热风的温度降低，即使得雾滴干燥成壳的时间延长；且提升干燥塔内负压，即让第一热风与雾滴、雾滴转换成粉料的接触时间变短。通过以上两者的协同控制，即可在不变更干燥塔的结构的情况下得到特定含水率的第一粉料。但需要说明的是，加大干燥塔内负压也会导致干燥塔出口温度升高，耗能提升；同时也会导致第一粉料中细粉量增加，影响粉料性能。也会因细粉过多而导致干燥塔需要循环的物料量提升，降低干燥塔的产量。虽然复合后期流化干燥，仍然具有一定的节能效果，但节能效果较差。[0038] 优选的，在本发明的另一个实施例之中，控制雾化喷嘴的喷片的孔径为1.5～5mm，综合性浆料的雾化压力为1.5～2.2MPa。基于上述控制，可在不变更其他条件(综合性浆料含水率(33～37wt％)、喷枪设置角度(100°～120°)、第一热风温度(400～600℃)、干燥塔内负压(100～250Pa))的情况下，维持干燥塔稳定运行，得到含水率为12～18wt％的第一粉料。需要说明的是，喷雾干燥装置中的干燥塔的设计是依据一定的热平衡衡算的，在进料量(雾化压力)、热源温度(第一热风温度)、雾化参数(喷枪角度、喷片孔径等)不变更的情况下，其出料的第一粉料的含水率较低，在5～8wt％左右，即难以得到本发明中含水率为12～18wt％的第一粉料。为此，在本实施例中，将雾化压力提升，即提升综合性浆料进料量；且提升喷片孔径，即提升雾滴直径。通过以上两者的协同控制，即可在不变更干燥塔的结构的情况下得到特定含水率的第一粉料。但需要说明的是，增大雾化压力也会提升第一粉料中的细粉量。[0039] 为了解决上述问题，在本发明的又一个实施例之中，将综合性浆料的含水率提升为37.5～39wt％，且将第一热风的温度降低至400～500℃。此外，控制喷片的孔径为1～3mm，综合性浆料的雾化压力为2～2.5MPa，以使雾化喷嘴的雾化角为120°～160°。此外，控制多个沿干燥塔周向设置的喷枪的倾斜角度为120°～140°，雾化喷嘴的雾化角为120°～160°，以使多个喷枪喷出的雾滴在预设区域内重叠。基于这种设置，可使得第一粉料的颗粒度大幅提升，减少细粉；进而通过后期流化干燥进行整形，得到各项性能良好的粉料。[0040] 需要说明的是，本领域技术人员一般认为，如果雾滴重叠后，会导致干燥不均，不规则大颗粒过多。而本发明发现，通过喷雾干燥——流化整形的工艺，会有效解决该问题。反而当第一粉料中存在一些湿度较大的孪生颗粒时，后续在流化干燥前期可通过绝干余热热风使其快速破裂，进而得到各项性能良好的第二粉料。并且，发明人意外地发现，经过上述控制后，干燥塔的细粉量大幅减少，甚至无需再循环到球磨机。[0041] S3：将第一粉料采用振动流化装置干燥，得到第二粉料；[0042] 其中，振动流化装置包括流化床、第二供热装置和尾气处理装置。其中，第二供热装置的热源为陶瓷砖窑炉的余热热风，其温度为150～300℃。该余热热风可为窑炉所有气体混合后得到的余热热风，也可为分别来自窑炉预热段的窑炉烟气余热热风和来自窑炉速冷段的尾冷余热热风，但不限于此。[0043] 优选的，在本发明的一个实施例之中，窑炉余热热风包括窑炉烟气余热热风和尾冷余热热风，窑炉烟气余热热风的温度为200～220℃，其含有一定的预热段的水分，具有一定湿度。尾冷余热热风的温度为150～180℃，其为绝干气体。尾冷余热热风通入振动流化装置的第一热风口，窑炉烟气余热热风通入振动流化装置的第二热风口，第一热风口靠近所述振动流化装置的入料口设置，第二热风口靠近所述振动流化装置的出料口设置。基于这种设置，一者通过绝干的尾冷余热热风进行干燥，使得孪生颗粒表面迅速变硬，进而在振动、空气流化的共同作用下实现分离。二者，在靠近出口处采用一定湿度的窑炉烟气余热热风进行干燥，减少振动流化装置产生的细粉量。[0044] 将本发明的制备方法与传统的湿法制粉工艺，以及新型干法制粉工艺(CN205269568U)作比较，具体如下表。[0045][0046] 由表中可以看出，本发明的制备方法，有效降低了单位粉料制备过程中消耗的粉料。且所得粉料的颗粒级配、流动性均与传统的湿法制粉极其相近，可满足各种类型陶瓷砖的生产需求。[0047] 以上所述是发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

专利地区：广东

专利申请日期：2023-05-09

专利公开日期：2024-11-22

专利公告号：CN116693304B