赤泥在生产棕色陶瓷颜料中的应用研究

摘 要：本文主要使用赤泥代替部分化工原料生产棕色陶瓷颜料。通过试验发现，当赤泥的含量为50%时，将其用于釉料中，其呈色效果较好，但用于坯料中，效果欠佳。本文的研究将为固体废弃物赤泥找到一条可以利用的道路，对节能减排有一定的积极意义。

关键词：赤泥；棕色陶瓷颜料；应用

1 前言

赤泥亦称红泥，是用铝土矿生产氧化铝过程中所排放的一种固体废物，每生产一吨氧化铝大概有0.8～1.5t的赤泥产生。预计到2015年，赤泥累计堆存量将达到3.5亿吨，基于我国赤泥的综合利用现状，将对铝生产行业可持续发展带来严重的负面影响。长期以来，国内外学者对赤泥的综合利用做了大量的研究工作，取得了显著进展。概括起来，赤泥有以下几种用途:赤泥作土壤改良剂——硅肥是继氮、磷、钾肥之后的第四大元素肥料，它对多种农作物具有较好的营养作用；富含铁的赤泥可用于筑路材料；还可作为一次资源用于生产水泥、陶瓷及玻璃等。

赤泥的组成及其性质复杂，并随铝土矿成分、生产工艺（烧结法、混联法和拜耳法）及脱水、陈化程度不同而有所变化，其典型的化学成分如表1所示。

本文主要是用赤泥代替部分化工原料用于棕色陶瓷颜料中，以生产出可用于生产的棕色陶瓷颜料，达到了节能减排、废物利用、提高经济效益的目的。

2 实验内容

2.1 实验原料

实验中所用的赤泥采自山东某氧化铝厂赤泥堆场，赤泥外观呈红色土状、质地疏松。采取后，经干燥、球磨后过60目筛，装袋备用。分析表明，该赤泥中主要的矿物组成为方解石、二氧化硅、赤铁矿、针铁矿和伊利石。其化学组成见表2。

除赤泥代替部分化工原料外，还需用到的化工原料有氧化铬、氧化铁、氧化锌、氢氧化铝等。

2.2 实验仪器与设备

实验所用设备有:日本美能达公司生产的CM2500d色差仪、湘潭三联仪器有限公司生产的DHF82多元素快速分析仪、洛阳永泰试验电炉厂生产的快速节能电炉KSS-1600、电辊窑炉、磨样机、球磨机、各种规格网筛等。

2.3 工艺参数

（1） 赤泥风化期：>6个月；

（2） 料:球 ＝1:1.3；

（3） 施釉方式：喷釉；

（4） 烧成温度：1075～1095℃；

（5） 烧成周期：55～65min。

2.4 颜料的制备

棕色陶瓷颜料的呈色机理是由于赤泥富含氧化铁、氧化铝，在配方中加入氧化铬，并适当添加少量氧化铁等配料，其中氧化铁与氧化铬在高温下形成尖晶石型化合物，通过调节氧化铁与氧化铬的比例与含量，来获得棕色颜料。通过对赤泥化学组成的分析可知，可用赤泥代替部分化工原料，这样既可以利用部分固体废料，又可以节省一部分化工原料，降低生产成本，达到变废为宝的目的。颜料配方组成及效果如表3所示。

首先将干燥的赤泥球磨10min，过40目筛；然后按照表3的比例进行混料，于马弗炉中按设定的升温程序升温至1250℃，保温1h；最后对烧成结果进行观察分析。

为了加大赤泥利用率，并有效降低生产成本，本研究以赤泥加入量为50%左右的配方进行了进一步的研究，其详情如表4所示。

当赤泥的含量为50%左右时，改变其它组分的含量，烧成过程不变。试验结果发现，其中1、2、3、4、6、8号样品的外观及烧结情况较好。

2.5 棕色陶瓷颜料的釉用试验

将烧制好的1、2、3、4、6、8号样品的棕色颜料进行球磨，过60目筛，按一定比例与笔者厂的白坯料进行配料，然后混均、球磨、喷釉,在辊道窑中烧成，烧成温度为1075～1095℃，烧成时间为60min左右。冷却后，用色差计进行测试，并与笔者厂中原来生产的棕色颜料在相同条件下的喷釉效果进行对比，结果令人满意。样品的色度值如表5所示。

2.6 棕色陶瓷色料的坯用试验

将烧制好的1、2、3、4、6、8号样品的棕色颜料进行球磨，过60目筛，按一定比例与笔者厂的白坯料进行配料；然后混均、球磨，倒出后在240℃条件下进行干燥；最后粉碎，过60目筛，称取23g，放入压饼机中压成饼状（压力30kg/cm2）。将压好的饼放入电辊炉中进行煅烧，其烧成温度为1195～1205℃。结果表明，烧出的样品分别呈浅白、浅灰和浅棕色，效果均不理想。

3 结论

（1） 当赤泥引入量为50%时，可得到较为满意的配方及产品。

（2） 赤泥引入棕色陶瓷颜料中，大大降低了生产成本，为生产企业带来一定的经济效益。同时也将固体废弃物有效利用，不仅开发了赤泥的新的资源价值，也减少了赤泥对环境的污染和对土地资源的占用，达到节能减排的目的。

（3） 在1250℃温度下，保温60min，利用赤泥可以用于制备呈色性能较好的低成本棕色颜料，釉用效果理想，但坯用效果较差，有待进一步的研究。

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