陶瓷拋光廢渣循環利用的途徑及技術難點的探討

范新暉

摘 要：近年來，我國每年產生的陶瓷廢棄物近12億t，從綜合利用的技術現狀來看，大都停留在筑路、回填、農用和生產建材等較低層次上。而且由于長期缺乏科學的管理體系和配套的處理處置技術，大部分廢物未經處理而直接排入環境，造成嚴重的環境污染。完善和強化管理，促進我國陶瓷廢棄物資源化循環利用，已經成為一個亟待解決的問題。

關鍵詞：陶瓷廢棄物；回收利用；循環經濟；生態環保；可持續發展

1 背景

隨著社會經濟及建筑衛生陶瓷工業的快速發展，建陶工業廢料日益增多。它不僅對城市環境造成巨大的壓力，而且還限制了城市經濟及建陶工業的可持續發展，所以進行陶瓷工業廢料的處理與利用，開展企業清潔生產顯得非常地重要。特別是近20年，隨著陶瓷業產量的增加，廢料的量也越來越多。根據不完全統計，僅佛山陶瓷產區各種陶瓷廢料的年產量已經超過400萬t，而全國陶瓷廢料的年產量估計在1000萬t左右，如此大量的陶瓷廢料已經不是簡單的填埋就可以解決的。而且隨著經濟的日益發展和社會的進步，環境問題已成為人們所關注的焦點問題。2002年6月29日，第九屆全國人民代表大會常務委員會第二十八次會議通過并正式頒布了《中華人民共和國清潔生產促進法》，法則中提到關于清潔生產的方法有節約能源和原材料、提高資源利用水平，做到物盡其用。

國內建筑衛生陶瓷行業的粗放型生產，造成了嚴重的污染和大量的固體廢物排放。其產品主要有拋光磚、仿古磚（有釉瓷質磚和有釉炻質磚）、內墻磚、外墻磚等，其中，拋光磚產品產量最大，約占50%。研究發現，質量較好的產品，其產生的固體廢料量達到其生產使用原料量的15%；而普通的產品，其產生的固體廢料量達到其生產使用原料量的24%。也就是說，拋光磚生產的原料利用率約76%～85%。2010年全國建筑陶瓷墻地磚產量為79億m2，按拋光磚40億m2計，年產拋光磚產品可達10000萬t；按原料利用率80.5%計，年消耗礦物資源約12422萬t，年產生固體廢料約2400萬t。因此，如何變廢為寶，化廢料為資源，已經成為科技和環保部門的當務之急。

2 拋光廢渣循環利用的途徑

目前，國外對廢粉料根據實際情況進行適當的回收后的原料，稱之為eco配方，但對冷加工的陶瓷廢渣因國外拋光磚產品生產少，目前還沒有重新利用的研究報道，主要研究還是在國內。通過總結發現，對拋光廢渣的利用途徑主要有以下幾個方面。

（1） 拋光廢渣用來生產陶粒

由于陶粒容重小、內部多孔，形態、成分較均一，具有一定的強度和堅固性。同時，還具有質輕、耐腐蝕、抗凍、抗震和良好的絕熱性能。但其機械強度很低，不能用于建筑承重。在建筑工業方面，可以作為輕骨料制備混凝土和墻體保溫板，也可以作為填料填在空心墻或窯爐的襯層中隔熱保溫。

（2） 拋光廢渣用于生產多孔陶瓷透水磚

拋光廢渣用于生產多孔陶瓷透水磚，該方法是將陶瓷生產廠的陶瓷廢料粉碎至粒徑20mm 以下，再加入適量的膨潤土作粘結劑，在球磨機中混合均勻，壓制成坯，送入窯中燒結成一種多孔陶瓷磚。陶瓷碎粒骨料相互被膨潤土粘結，在碎粒之間形成空隙，具有比較好的透水性。但其絕熱性能有待提高，且使用大量的膨潤土，生產能耗高，其工藝過程有待改進。

（3） 拋光廢渣用于生產免燒磚

佛山陶瓷研究所自1999 年開始，以陶瓷廢料再生利用為突破口，從國外引進相關技術，開發出了一些產品。其中的原料有70%左右是陶瓷廢料。但由于該工藝未進行燒結處理（使用高強度粘結劑），其機械強度和絕熱性能有待進一步的提高。

（4） 拋光廢渣用于開發固體混凝土材料

固體廢棄物混凝土材料（簡稱SWC）是以固體廢棄物為主要原料，具有普通混凝土性能的一種環保材料。試驗表明，以陶瓷廢料為主要原料，輔以水泥和高強粘結劑制備的SWC 材料適用于免燒型廣場道路磚。但由于該工藝也未進行燒結處理，其機械強度和絕熱性能有待進一步的提高。

（5） 拋光廢渣用于生產輕質高強建筑陶瓷板材

拋光廢渣用于生產輕質高強建筑陶瓷板材，雖然產品理化性能優良、裝飾效果獨特、規格可大可小、經濟效益好，是廢料精用的好途徑。但由于這些產品的應用面較窄，市場銷量不大，還未能大量消化拋光廢渣。

（6） 拋光廢渣用于生產內墻釉面磚

內墻釉面磚是與陶瓷拋光磚并行的一類產品，因其市場銷售量大，故是拋光廢渣循環使用的首選途徑。由于拋光廢渣以瘠性料為主，燒結活性差。同時，要抑制坯體在高溫下產生氣泡即磚坯燒結發泡，只有徹底搞清楚拋光廢渣在燒成時的發泡機理，才有望在內墻釉面磚生產中對陶瓷廢渣進行50%、60%、80%乃至100%的利用。

3 拋光廢渣循環利用存在的技術難點及解決措施

3.1 技術難點

（1） 原料配方和生產工藝問題

廢渣資源化回收利用需要根據企業的實際情況，設計資源回收利用工序，實現資源廢料的100%回收。為了能夠利用盡量多的陶瓷廢料，就要研究高比例陶瓷廢料含量產品的配方和生產工藝。陶瓷廢料以經過燒成的瘠性料為主，不僅來源復雜不穩定，而且其可塑性和燒結活性差，需要通過調整配方和生產工藝才能夠在配方中大量使用陶瓷廢料。因此，研究適應性好、燒結范圍寬、能夠使用大量陶瓷固體廢料的配方和工藝是項目的關鍵技術難點。

（2） 燒成溫度和產品變形問題

拋光廢渣、廢瓷粉、廢料泥餅作為坯體底料原料的一種，可塑性低、燒成溫度偏高。同時，固體回收后的材料性質在顏色、燒成溫度等方面與拋光磚直接生產用原料性質不同，需要重點研究這其間存在的差異。根據各種廢料對坯體燒成溫度等性能的影響，需重新調整出與面料相匹配的底料新配方，以解決對燒成溫度和產品變形影響的問題。

3.2 解決措施

（1） 固廢物燒結活性差的問題

陶瓷固廢以瘠性料為主，燒結活性差。隨著固廢加入量的增加，礦物原料用量相對減少，導致粉體顆粒間的結合程度降低；坯體的成形密度下降、坯體強度下降；產品的燒結程度下降、收縮嚴重、強度降低。因此，從提高料漿的粘度和表面張力來制備堆積密度大、表面比較光滑的粉體顆粒，確定利用粘結性能強的粘土來提高粉體密度。并通過提高瘠性料細度、增大坯體成形壓力、適當添加礦化劑等措施來提高陶瓷固廢含量高的產品的燒結活性，以及坯體和產品的強度。

（2） 坯料可塑性差、坯體強度不夠的問題

為了解決以瘠性料為主的坯料可塑性差、坯體強度不夠等問題，除了采用粘性好的粘土外，還可以添加聚丙烯酸鈉作為坯體增強劑。當聚丙烯酸鈉加入少量時，坯體強度隨著增強劑量的增加而迅速增加。聚丙烯酸鈉與坯體在干燥后，長鏈狀分子鏈可以在陶瓷顆粒之間架橋，產生交聯作用而形成不規則網狀結構，將陶瓷顆粒緊緊包裹，起到增加坯體強度的作用。

（3） 調整原料配方

將拋光磚生產過程中的固體廢料根據其性質進行分類回收、存放，把能用于拋光磚生產的固體廢料重新作為坯體原料。通過調整配方，可解決其產品的燒成溫度及顏色問題，使拋光磚礦物原料利用率提升到85%以上。

對樹脂結合磨塊拋光產生的廢料通過水力漩流分級，將密度低的樹脂分開。對不同來源的陶瓷廢料進行分類，采用X射線衍射分析，對廢料所含的礦物成分進行分析，為原料的處理和配方提供基礎數據。利用力學測定設備、電子顯微鏡等對陶瓷廢料加入量和制造工藝參數與產品的性能和顯微結構的關系進行研究，確定合適的配方和制造工藝。

4 結語

節能減排、低碳環保、資源化循環利用已經是建筑陶瓷行業轉型升級的重要方向。據統計，廣東省各種陶瓷廢料總量約為1500萬t/年，其中，拋光磚廢料量已約達1000萬t/年。長期以來，業界大多采用填埋處理的方法，清理過程往往會造成二次污染，如：運輸過程中易滴漏、揚塵，污染空氣；而填埋導致地下水污染等。近年來，不少陶企為實現拋光廢料的循環利用而進行積極的探索，技術難度大成了攻關突破的障礙。因此，開展拋光磚生產廢棄物循環應用研究，回收生產過程中產生的固體廢料，進行產業化示范，提高建筑陶瓷生產的原料利用率，降低陶瓷生產的消耗，進一步提高建筑陶瓷行業的競爭力，對建筑陶瓷行業的可持續發展是非常迫切和必要的。如果陶瓷廢料能充分利用起來，不但可以解決巨大的環境危機，而且可實現社會和經濟可持續化的生態發展。從這個意義上講，我國陶瓷廢料資源的循環再利用具有重大的社會效益和經濟效益。在陶瓷廢料回收利用的相關產業中，政府也應起到積極推動和引導，在政策上給予支持，加快產業的發展，促進社會的生態化、和諧發展。

參考文獻

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