[0001] 本发明涉及陶瓷材料领域，尤其涉及一种轻量化建筑陶瓷砖的制备方法。

[0002] 传统建筑陶瓷砖存在着体积密度大、致密度高，热膨胀系数大的缺陷，其中体积密度大意味着产品不易于输送以及工人铺贴困难；致密度高意味着产品导热性大、保温差；而热膨胀系数较大意味着产品的使用寿命短。但是，若一味追求建筑陶瓷砖的轻量化，又会导致产品的强度无法达标。因此，研发出一款新的体积密度小、致密度低、热膨胀系数低且强度又符合标准的轻量化建筑陶瓷砖具有重要意义。

[0003] 在建筑陶瓷砖中引入针状莫来石晶体，可轻量化建筑陶瓷砖的同时，改善产品的强度。莫来砂，为硅酸铝质耐火材料，一般应用在不锈钢精密铸造工艺中。工业翻砂铸造模具中的莫来砂废料的主要化学成分为：Al2O3≥43％，SiO2≥52％，Fe2O3≤1.5％，Na2O+K2O≤3
0.3％，TiO2≤0.1％，CaO+MgO≤0.6％，体积密度在2.5g/cm 左右。莫来砂铸造废料中以莫来石为主要晶相，同时存在着少量石英晶相和无定形玻璃相。因此莫来砂是一种潜在的莫来石来源。但是莫来砂废料的结构较为致密，其中的莫来石针状晶体发育程度较差且被大量其他物相包裹，见图1(莫来砂的XRD图)和图2(莫来砂的原矿SEM图)。因此，若将莫来砂直接添加至建筑陶瓷砖的原料中作为莫来石晶体来源，不仅无法形成莫来石晶体交织结构实现轻量化目的，也无法达到增强的目的。

[0025] 下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

[0026] 总实施例一种轻量化建筑陶瓷砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)莫来石前驱体团粒的制备：按质量百分数将75‑90％莫来砂(过250目筛)，10‑
25％氢氧化铝，莫来砂和氢氧化钠总质量2‑5％的V2O5经湿法球磨混合后，浆料过250目筛，得到莫来石前驱体浆料；将莫来石前驱体浆料通过喷雾干燥塔预制(550‑650℃，3‑10min)后，得到不同粒径的莫来石前驱体团粒；按不同粒径对莫来石前驱体团粒进行级配(30‑50目的粗颗粒占60‑70wt％，50‑80目的中颗粒占20‑25wt％，80‑120目的细颗粒占10‑
15wt％)，混合后获得粒径级配的莫来石前驱体团粒。

[0027] (2)建筑陶瓷砖坯料的制备：按质量比为1∶(3‑5)将粒径级配的莫来石前驱体团粒与粒径为30‑80目的基础坯粉混合，得到建筑陶瓷砖坯料。基础坯粉的组成包括：SiO2 65‑70wt％，Al2O3 18‑23wt％，Fe2O3＜1wt％，MgO＜2wt％，CaO＜3wt％，K2O 1‑4wt％，Na2O 1‑
4wt％，TiO2＜0.5wt％。

[0028] (3)将建筑陶瓷砖坯料在1160‑1220℃烧结40‑90min，获得轻量化建筑陶瓷砖。

[0029] 具体实施例各实施例以及对比例中所用的基础坯粉的化学组成见如下表所示：
  SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O TiO2 I.L. Total
基础坯粉1 67.81 19.81 0.96 0.84 0.82 3.21 2.49 0.17 3.89 100.00
基础坯粉2 65.32 22.40 0.74 2.51 1.14 1.59 1.48 0.16 4.66 100.00
基础坯粉3 69.21 18.08 0.91 0.53 0.78 2.69 3.31 0.09 4.40 100.00
实施例1
(1)将莫来砂细碎后过250目筛，烘干备用。

[0030] (2)将莫来砂75％，氢氧化铝25％，外加3％V2O5，按质量比经湿法球磨混合后过250目筛得到莫来石前驱体浆料。将前驱体粉料在喷雾干燥塔经600℃预制5min后，得到不同粒径大小组成的莫来石前驱体团粒。并按30‑50目粗颗粒占60wt％、50‑80目中颗粒占25wt％、80‑120目细颗粒占15wt％组成的质量比例混合。

[0031] (3)选择基础坯粉1(烧结温度范围为1180‑1200℃)为轻量化对象，将上述前驱体团粒与30‑50目的基础坯粉按照1∶5的质量比混合得到建筑陶瓷砖坯料。将建筑陶瓷砖坯料在1200℃下煅烧，烧制周期为70min。

[0032] 对比例1(与实施例1对比)(1)将莫来砂细碎后过250目筛，烘干备用。

[0033] (2)将莫来砂75％，氢氧化铝25％，外加3％V2O5，按质量比经湿法球磨混合后过250目筛得到莫来石前驱体浆料。将前驱体浆料在喷雾干燥塔经600℃预制5min后得到不同粒径大小组成的莫来石前驱体团粒，并按100wt％的30‑50目莫来石前驱体团粒混合。

[0034] (3)选择基础坯粉1(烧结温度范围为1180‑1220℃)为轻量化对象，将前驱体团粒与30‑50目的基础坯粉按照1∶5的质量比混合得到建筑陶瓷砖坯料。将建筑陶瓷砖坯料在1200℃下煅烧，烧制周期为70min。

[0035] 对比例2(与实施例1对比)(1)将莫来砂细碎后过250目筛，烘干备用。

[0036] (2)将莫来砂75％，氢氧化铝25％，外加3％V2O5，按质量比经湿法球磨混合后过250目筛得到莫来石前驱体浆料，不预制直接将前驱体浆料烘干后加PVA压制造粒，得到不同粒径大小组成的莫来石前驱体团粒。并按30‑50目粗颗粒占60wt％、50‑80目中颗粒占25wt％、80‑120目细颗粒占15wt％组成的质量比例混合。

[0037] (3)选择基础坯粉1(烧结温度范围为1180‑1200℃)为轻量化对象，将上述前驱体团粒与30‑50目的基础坯粉按照1∶5的质量比混合得到建筑陶瓷砖坯料。将建筑陶瓷砖坯料在1200℃下煅烧，烧制周期为70min。

[0038] 对比例3(与实施例1对比)(1)将莫来砂细碎后过250目筛，烘干备用。

[0039] (2)将莫来砂75％，氢氧化铝25％，外加3％V2O5，按质量比经湿法球磨混合后，过250目筛得到莫来石前驱体浆料。将前驱体浆料烘干后，将前驱体粉料在800℃预烧后造粒，得到不同粒径大小组成的莫来石前驱体团粒。并按30‑50目粗颗粒占60wt％、50‑80目中颗粒占25wt％、80‑120目细颗粒占15wt％组成的质量比例混合。

[0040] (3)选择基础坯粉1(烧结温度范围为1180‑1200℃)为轻量化对象，将上述前驱体团粒与30‑80目的基础坯粉按照1∶5的质量比混合得到建筑陶瓷砖坯料。将建筑陶瓷砖坯料在1200℃下煅烧，烧制周期为70min。

[0041] 对比例4(与实施例1对比)(1)将莫来砂细碎后过250目筛，烘干备用。

[0042] (2)将莫来砂75％，氢氧化铝25％，外加3％V2O5，按质量比经湿法球磨混合后过250目筛得到莫来石前驱体浆料。将前驱体浆料在喷雾干燥塔经600℃预制5min后，得到不同粒径大小组成的莫来石前驱体团粒。并按30‑50目粗颗粒占40wt％、50‑80目中颗粒占40wt％、80‑120目细颗粒占20wt％组成的质量比例混合。

[0043] (3)选择基础坯粉1(烧结温度范围为1180‑1200℃)为轻量化对象，将上述前驱体团粒与30‑50目的基础坯粉按照1∶5的质量比混合得到建筑陶瓷砖坯料。将建筑陶瓷砖坯料在1200℃下煅烧，烧制周期为70min。

[0044] 实施例2(1)将莫来砂细碎后过250目筛，烘干备用。

[0045] (2)将莫来砂80％，氢氧化铝20％，外加4％V2O5，按质量比经湿法球磨混合后过250目筛得到莫来石前驱体浆料。将前驱体浆料在喷雾干燥塔经550℃预制10min后，得到不同粒径大小组成的莫来石前驱体团粒。并按30‑50目粗颗粒占70wt％、50‑80目中颗粒占20wt％、80‑120目细颗粒占10wt％组成的质量比例混合。

[0046] (3)选择基础坯粉2(烧结温度范围为1200‑1220℃)为轻量化对象，将上述前驱体团粒与30‑50目的基础坯粉按照1∶3的质量比混合得到建筑陶瓷砖坯料。将建筑陶瓷砖坯料在1220℃下煅烧，烧制周期为90min。

[0047] 图5为实施例2得到的轻量化建筑陶瓷砖的SEM图(左图)及内部团粒放大图(右图)。

[0048] 对比例5(与实施例2对比)(1)将莫来砂细碎后过250目筛，烘干备用。

[0049] (2)将莫来砂80％，氢氧化铝20％，外加4％V2O5，按质量比经湿法球磨混合后过250目筛得到莫来石前驱体浆料。将前驱体浆料在喷雾干燥塔经550℃预制10min后，得到不同粒径大小组成的莫来石前驱体团粒，并按100wt％的50‑80目莫来石前驱体团粒混合。

[0050] (3)选择基础坯粉2(烧结温度范围为1200‑1220℃)为轻量化对象，将前驱体团粒与30‑50目的基础坯粉按照1∶3的质量比混合得到建筑陶瓷砖坯料。将建筑陶瓷砖坯料在1220℃下煅烧，烧制周期为90min。

[0051] 实施例3(1)将莫来砂细碎后过250目筛，烘干备用。

[0052] (2)将莫来砂90％，氢氧化铝10％，外加2％V2O5，按质量比经湿法球磨混合后过250目筛得到莫来石前驱体浆料。将前驱体浆料在喷雾干燥塔经650℃预制3min后，得到不同粒径大小组成的莫来石前驱体团粒，并按30‑50目粗颗粒占65wt％、50‑80目中颗粒占20wt％、80‑120目细颗粒占15wt％组成的质量比例混合。

[0053] (3)选择基础坯粉3(烧结温度范围为1160‑1180℃)为轻量化对象，将上述前驱体团粒与30‑50目的基础坯粉按照1∶4的质量比混合得到建筑陶瓷砖坯料。将建筑陶瓷砖坯料在1180℃下煅烧，烧制周期为40min。

[0054] 表2实施例1‑3以及对比例1‑5得到材料样品与基础坯粉的体积密度、热膨胀系数和断裂模数的数据对比由上表数据可知：
对比例1与实施例1相比，以及对比例5与实施例2相比，区别在于莫来石前驱体团粒没有进行合理的级配，导致所得材料的断裂模数显著降低。

[0055] 对比例2与实施例1相比，区别在于莫来石前驱体浆料没有经过喷雾干燥塔的预制处理而直接将前驱体浆料烘干后加PVA压制造粒，虽然进行了级配，但是导致所得材料的体积密度和热膨胀系数较大。

[0056] 对比例4与实施例1相比，区别在于预制处理为进行800℃预烧，该预制温度过高，导致所得材料的断裂模数较低。其本质原因在于前驱体团粒和基础坯料属于两个配方体系，因此结构中两者的匹配性及衔接性会影响最终材料的强度。根据SEM图(图4)可以看出，预烧达到800℃后大量的莫来石晶体已经生长出来，将此类前驱体团粒加入到基础坯料中，两者的接触界面不能有效过渡，泾渭分明，导致界面上有较大的应力存在，其受到外力作用时容易发生断裂。

[0057] 对比例4与实施例1相比，区别在于莫来石前驱体团粒的粒径分布不够合理，导致所得材料的体积谜底和热膨胀系数较大，且断裂模数较低。

[0058] 本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。

[0059] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。