利用當地原料替代廣東黑泥及陶瓷廢料綜合利用研究

俞莉紅 丁怡 劉海馨 顧畔 初小葵

摘 要：遼寧法庫陶瓷多年來其高檔拋光磚粘土原料主要采用廣東黑泥，隨著其規模與產量的迅猛發展勢必使這種優質粘土礦物日漸枯竭，同時拋光等產生的大量廢料也造成環境與效益之間的矛盾，因而利用當地原料代替廣東黑泥及陶瓷廢料的綜合利用迫在眉睫。

關鍵詞：黑泥;替代;陶瓷廢料;綜合利用

1 前 言

遼寧省擁有豐富的陶瓷原料，近年來，遼寧省陶瓷行業發展迅猛，其中，沈陽法庫陶瓷城已逐步成為東北瓷都，其規模與產量已在國內占有重要地位，拋光磚生產線就超過100條，產值達到上百億元，然而，生產拋光磚所用的主要原料之一——可塑性粘土均為廣東黑泥（又名中山泥），盡管各廠家配方有所差別，每條線每日仍有近百噸的用量，廣東黑泥來自廣東省，可想而知法庫每年有幾千萬噸的廣東黑泥要由廣東運至遼寧法庫，這種情況不但使拋光磚生產成本居高不下，而且由于全國各地拋光磚生產所用塑性粘土均為廣東黑泥，勢必使這種優質粘土礦物日益枯竭，不利于法庫陶瓷產業的持續發展。解決這一問題的關鍵就是以地方原料全部或部分代替廣東黑泥，這種替代并不是簡單的一種原料替換，它不僅要考慮燒成溫度，還要考慮成型工藝、滲花工藝對坯體強度以及最終燒成色澤等的要求，盡管國內很多研究院所和高校進行了大量、長期的研究，但由于合適原料難選，替代難度較大，目前國內各省幾乎所有拋光磚生產所用塑性粘土均為廣東黑泥。

法庫陶瓷的迅速崛起目前可以說是建立在一種粗放的經營模式，主要體現在對陶瓷原料的普遍浪費及廢料的大量堆積，這種情況使資源大量浪費，而且擠占了生產場地，長期積累，環境和效益之間的矛盾就會日益凸顯。可以說解決好陶瓷廢料的綜合利用，是法庫瓷都能否可持續、健康發展的關鍵所在。

針對以上兩個突出問題，受法庫科技局的委托，我們開展了大量試驗工作，解決了一系列難題，其中黑泥替代研究工作已接近尾聲，陶瓷廢料利用研究工作也正井井有條開展。

2 研究工作

2.1 廣東黑泥替代研究

廣東黑泥替代研究研究組主要從以下三方面開展工作：

2.1.1 原料勘察

廣東黑泥是長期地質變遷和水流沖刷而沉積下來由細微顆粒組成的粘土礦物，由于溫、濕度較高，礦物內含有較多腐殖物而呈黑色，因此表現為塑性高，高溫燒結后腐殖物完全揮發，燒成后白度高，是一種理想的可塑性粘土礦物。相反，東北地區由于低溫、干燥的氣候，粘土礦物所含腐殖物較少，因此，絕大多數粘土均為脊性粘土礦物，物理性能與廣東黑泥相差極大，找到性能與廣東黑泥接近的粘土礦物是能否進行替代的關鍵，通過查閱80年代遼寧陶瓷礦物勘察資料，項目組行車幾千里在東北三省對多個原料礦區進行勘察、取樣。在勘察過程中除了礦物性能以外，還要考察礦物儲量、分布、開采、價格等綜合因素，經過對十多個取樣礦物的全面性能檢測，最后終于找到較為理想的替代粘土。

2.1.2 性能檢測

性能檢測包括化學成分、物理性能、成型性能和燒成性能。

化學成分檢測是評價粘土性能優劣的最直觀的評價方法，表1為廣東黑泥和選定粘土的化學成分對比。

備注：1#：廣東黑泥;2#選定粘土。

物理性能檢測包括燒結白度、可塑度兩項關鍵指標，表2為廣東黑泥和選定粘土的燒結白度和可塑度比較。

成型性能檢測包括物料粒度、坯體抗折強度，表3為廣東黑泥和選定粘土的物料粒度和坯體抗折強度比較。

燒成性能包括燒成收縮、吸水率、體積密度和燒后白度，表4為廣東黑泥和選定物料燒成性能比較。

通過對幾十種原料，上百個性能檢測篩選，從以上所選定的粘土性能檢測結果可以看出，所選粘土可塑度高于廣東黑泥，燒成白度略低于廣東黑泥，結合其它檢測性能，選定的粘土經過配方調整及不完全替代，可以滿足生產工藝要求，產品燒成白度及其它性能可以達到原產品性能。

2.1.3 配方試驗

要將新配方應用于生產實際，配方研究必須遵循以下原則：

（1）低成本。

低成本主要包括兩方面：一是燒成溫度不能高于現有燒成溫度;二是新配方原料成本低于原配方原料成本。

（2）波動范圍小。

波動范圍小指新配方的生產工藝和燒成工藝要與原配方基本一致，以免更改配方時造成損失。

（3）性能穩定。

性能穩定主要指產品的燒成范圍，燒成范圍越寬，成品率越高，這也是配方研究中難度最大的一項，同時產品的其它性能如吸水率、白度等不低于原產品性能。

2.2 陶瓷廢料綜合利用研究

陶瓷廢料綜合利用研究主要包括兩方面：一是拋光廢渣的再利用研究;二是廢瓷片再利用研究。

陶瓷廢料利用研究遵循低成本原則，拋光廢渣再利用目前已經開展的工作主要有以下兩方面：

首先，在二次布料的拋光磚生產中，用拋光廢料取代部分第一次布料所用的生產原料進行拋光磚生產，其優點是可以提高鋪設面的吸水率，鋪設時有利于提高磚與地面的結合強度，經小試試驗，加入低于5%wt的拋光廢料，不影響拋光磚生產工藝及產品性能。

其次，利用拋光廢料生產環保輕質磚，利用陶瓷拋光廢料中所含有的拋光劑、絮凝劑等有機物，在燒成時可形成微孔的特點，可用來生產輕質環保磚，該項工作已經進行了大量配方研究，研制出的產品性能如表6。

3 結 語

除了選定粘土外，其它原料均為廠家現用原料，每次配方試驗均與廠家生產狀況同步進行，通過性能檢測，對比新配方與生產配方的優劣，對試驗效果較好的配方，廠家進行實際燒成檢驗，先后完成了近50個配方試驗及性能測試，并多次到廠家進行實際燒成檢驗，目前已經研制出各方面性能優越的配方，廣東黑泥的配方用量由原來的24%降低到目前的6%，同時產品白度有所提高，燒成溫度略低于原燒成溫度，配方原料成本比原來有所降低。

對陶瓷廢料的綜合利用研究，今后還有大量的工作，方向主要有以下三方面：一是利用拋光磚廢料制備免燒廣場、路面磚;二是利用廢瓷片和拋光廢料制備透水磚;三是進一步深化拋光廢料在拋光磚生產上的循環利用和用來制備環保輕質磚的研究。

在法庫科技局的大力支持下，在沈陽鑫凱陶瓷有限公司的積極配合下，廣東黑泥原料替代項目取得了突破性進展，希望今后能夠利用我們取得的科研成果和積累的經驗，繼續為法庫陶瓷的發展服務。

參考文獻

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