陶瓷廢料在炻質陶瓷磚生產中的應用可行性

張國濤 楊景琪 吉永發 黃辛辰

摘 要：以發泡陶瓷廢渣、瓷質釉面磚生產壓濾泥作為主要原料，輔以硅灰石、石粉、黏土等礦物，確定合理的燒成制度，制備低收縮3 ～ 6%吸水率的炻質磚坯體配方。研究表明，在坯體配方中加入發泡廢渣15 ～ 25%，壓榨泥15 ～ 20%，其產品收縮率控制在2 ～ 3%，其中加入發泡廢渣10%，壓榨泥15%，燒成后的坯體性能最優異，收縮、燒失、抗折強度、吸水率均達到國標和企業內控標準。

關鍵詞：發泡陶瓷廢渣; 壓榨泥; 炻質磚; 坯體; 可行性

1 前 言

在生產發泡陶瓷隔墻板過程中，由于其后期鋸帶切割加工會產生約15 ～ 20%的加工廢料（細粉、表皮等），而發泡廢渣的化學成分與拋光渣相似，含有未發生反應的碳化硅微粉。另外在陶瓷磚生產和加工過程中會產生污泥，污泥通過水處理后壓濾成泥餅，這種慮泥不同于瓷質拋光磚來源單一（拋光磨邊碎屑細粉、壓制成型廢粉等）成分相對穩定，壓濾泥來源復雜，大致可以分為以下幾種，如壓制成型、噴霧干燥、釉線底釉面釉、印刷釉、陶瓷噴墨墨水、保護釉、熔塊干粒、干粒懸浮劑、全拋釉拋光磨邊泥等，在炻質磚坯體燒成溫度較低，將壓榨泥作為中溫原料，與發泡廢渣配合使用制備細炻質陶瓷坯體，為發泡陶瓷廢渣、壓榨泥找到了新的應用途徑，提升資源利用率。

2 實 驗

2.1 試驗基本設想

發泡陶瓷廢渣化學組成類似于拋光渣，且發泡陶瓷隔墻板生產時使用SiC微粉，高溫發泡后還殘留有微量的SiC未完成反應，且SiC在1000 ～ 1100℃就已經有發泡作用，可以有效彌補大吸水率產品因物相反應出現的收縮。另外，陶瓷磚生產過程中也會產生大量的壓濾泥，特別是釉線工藝方面產生的廢料成分最為復雜，原因在于釉線釉料中為調整和改善燒成質量，配方中會引入大量的低溫熔塊作為熔劑，陶瓷墨水和干粒懸浮劑中含有大量有機成分，熔塊干粒與懸浮劑混合形成干粒保護釉，使用過程中干?；蚨嗷蛏贂欣速M，導致干粒進入壓濾泥中。整體來看，不同產品生產工藝不同，釉料、坯體配方也會有明顯差異，這樣就會造成壓濾泥的總體成分波動很大，但均化處理后，也是優質的中溫原料，很適合較低溫度下燒成制備陶瓷磚坯體。鑒于此，考慮將發泡廢渣、壓榨泥同時引入炻質磚坯體配方中，確保產品坯體物理性能如抗折強度、吸水率等，改善產品的收縮等，探索一種低收縮3 ～ 6%吸水率炻質磚坯體配方并研究該技術方案的可行性，以此降低生產成本，將廢料合理高效應用。坯體配方設計見表1。

2.2 原料

實驗使用發泡陶瓷隔墻板切割加工廢料、瓷質磚生產壓榨泥作為主要原料，并使用一些輔助礦物原料，如原礦泥、膨潤土、廣寧砂、高鋁泥、硅灰石、廣西砂、中溫石粉等，其原料的化學組成如表2所示。

通過以上原料作為基礎，原料經過預處理（如均化、破碎等工序）后，通過球磨、制粉、壓制成型、干燥，在實驗室高溫燒結電爐燒成，燒成溫度在1050 ～ 1100℃之間，保溫時間5 ～ 10 min，樣品通過按照GB/T3810-2006測試吸水率、抗壓強度等數據，并與正常使用細炻質陶瓷磚做對比分析。

2.3 實驗技術方案設置

為達到實驗目的，以大生產炻質磚坯體配方（化學組成如表3）作為對比樣品，根據原料化學組成計算得出3個基礎配方（表4、表5）進入實驗室對比試驗。

實驗方案A：實驗室燒成溫度1100℃保溫10 min，升溫速率10℃/min，與正常生產粉料對比結果，如表6所示。

實驗方案B：實驗室燒成溫度1050℃保溫15 min，升溫速率10℃/min，與正常生產粉料對比結果，如表7所示。

實驗方案C：實驗室燒成溫度1065℃保溫15 min，升溫速率10℃/min，與正常生產粉料對比結果，如表8所示。

實驗方案D：實驗室燒成溫度1090℃保溫15 min，升溫速率10℃/min，與正常生產粉料對比結果，抗折強度及對應吸水率數據見表9。

3 檢測與結果分析

實驗方案A：以發泡陶瓷廢渣和瓷質釉面磚生產壓榨泥引入炻質磚坯體中，1100℃保溫10 min試燒后，燒成收縮明顯減小，吸水率較正常生產粉料明顯小，分析原因：發泡廢渣中殘余的SiC微粉在1100℃溫度作用下出現發泡跡象，從而抵消了坯體在燒結過程中的收縮，另外，實驗3個配方中Na含量較標樣K料較高，促使在較低溫度下發生燒結，坯體致密導致吸水率降低明顯。

實驗方案B：在較低燒成溫度下，A/B/C和K料均發生收縮變化，但基于3個試樣中K、Na量偏高而燒成溫度低，坯體致密迅速，收縮反應大，而此時SiC微粉可能未到發泡溫度或者坯體中液相量不夠無法包裹氣體發泡，從而出現收縮偏大的情況，其試樣吸水率小于標樣（K料）吸水率，可佐證此推論。

實驗方案C：在實驗方案B的基礎上，略升燒成溫度后，3個試樣的收縮明顯減小，其原因在于SiC微粉的發泡作用而吸水率略有提升但無明顯變化。

實驗方案D：在C的基礎上燒成溫度不變，只減短保溫時間，抗折強度性能優于K料，收縮變化略小，吸水率無明顯變化。

4 小 結

（1）將瓷質釉面磚壓榨泥和發泡廢渣引入炻質轉坯體，可明顯降低燒成溫度，具備制備性能優異的炻質轉的可能性。

（2）合理控制發泡渣和壓榨泥的用量，可以控制產品的收縮，高溫變形等，為克服平整度的問題，可考慮作為小規格產品的坯料配方使用，如300 mm以下規格凹凸面模具類仿古磚。

（3）以壓榨泥和發泡廢渣制備炻質轉的燒成溫度建議控制在1065℃以下或者更低，需視實際生產而定。

（4）配方中引入發泡廢渣10%，壓榨泥15%，燒成后的坯體性能最優異，收縮、燒失、抗折強度、吸水率均達到國標。

以上實驗結果及推測均是在實驗室和實驗高溫電爐中完成，只是給生產提供了一種可行性方案和思路，但在實際生產過程中使用壓榨泥和發泡廢渣需要結合實際情況對配方進行優化調整。

參考文獻

[1] 王銀川，劉小云.陶瓷墻地磚生產管理實用技術手冊[M].中國建材工業出版社，2014.

[2] 蔡飛虎，馮國娟.陶瓷墻地磚生產技術[M].武漢理工大學出版社，2011.