陶瓷抛光废渣循环利用的途径及技术难点的探讨

范新晖

摘 要：近年来，我国每年产生的陶瓷废弃物近12亿t，从综合利用的技术现状来看，大都停留在筑路、回填、农用和生产建材等较低层次上。而且由于长期缺乏科学的管理体系和配套的处理处置技术，大部分废物未经处理而直接排入环境，造成严重的环境污染。完善和强化管理，促进我国陶瓷废弃物资源化循环利用，已经成为一个亟待解决的问题。

关键词：陶瓷废弃物；回收利用；循环经济；生态环保；可持续发展

1 背景

随着社会经济及建筑卫生陶瓷工业的快速发展，建陶工业废料日益增多。它不仅对城市环境造成巨大的压力，而且还限制了城市经济及建陶工业的可持续发展，所以进行陶瓷工业废料的处理与利用，开展企业清洁生产显得非常地重要。特别是近20年，随着陶瓷业产量的增加，废料的量也越来越多。根据不完全统计，仅佛山陶瓷产区各种陶瓷废料的年产量已经超过400万t，而全国陶瓷废料的年产量估计在1000万t左右，如此大量的陶瓷废料已经不是简单的填埋就可以解决的。而且随着经济的日益发展和社会的进步，环境问题已成为人们所关注的焦点问题。2002年6月29日，第九届全国人民代表大会常务委员会第二十八次会议通过并正式颁布了《中华人民共和国清洁生产促进法》，法则中提到关于清洁生产的方法有节约能源和原材料、提高资源利用水平，做到物尽其用。

国内建筑卫生陶瓷行业的粗放型生产，造成了严重的污染和大量的固体废物排放。其产品主要有抛光砖、仿古砖（有釉瓷质砖和有釉炻质砖）、内墙砖、外墙砖等，其中，抛光砖产品产量最大，约占50%。研究发现，质量较好的产品，其产生的固体废料量达到其生产使用原料量的15%；而普通的产品，其产生的固体废料量达到其生产使用原料量的24%。也就是说，抛光砖生产的原料利用率约76%～85%。2010年全国建筑陶瓷墙地砖产量为79亿m2，按抛光砖40亿m2计，年产抛光砖产品可达10000万t；按原料利用率80.5%计，年消耗矿物资源约12422万t，年产生固体废料约2400万t。因此，如何变废为宝，化废料为资源，已经成为科技和环保部门的当务之急。

2 抛光废渣循环利用的途径

目前，国外对废粉料根据实际情况进行适当的回收后的原料，称之为eco配方，但对冷加工的陶瓷废渣因国外抛光砖产品生产少，目前还没有重新利用的研究报道，主要研究还是在国内。通过总结发现，对抛光废渣的利用途径主要有以下几个方面。

（1） 抛光废渣用来生产陶粒

由于陶粒容重小、内部多孔，形态、成分较均一，具有一定的强度和坚固性。同时，还具有质轻、耐腐蚀、抗冻、抗震和良好的绝热性能。但其机械强度很低，不能用于建筑承重。在建筑工业方面，可以作为轻骨料制备混凝土和墙体保温板，也可以作为填料填在空心墙或窑炉的衬层中隔热保温。

（2） 抛光废渣用于生产多孔陶瓷透水砖

抛光废渣用于生产多孔陶瓷透水砖，该方法是将陶瓷生产厂的陶瓷废料粉碎至粒径20mm 以下，再加入适量的膨润土作粘结剂，在球磨机中混合均匀，压制成坯，送入窑中烧结成一种多孔陶瓷砖。陶瓷碎粒骨料相互被膨润土粘结，在碎粒之间形成空隙，具有比较好的透水性。但其绝热性能有待提高，且使用大量的膨润土，生产能耗高，其工艺过程有待改进。

（3） 抛光废渣用于生产免烧砖

佛山陶瓷研究所自1999 年开始，以陶瓷废料再生利用为突破口，从国外引进相关技术，开发出了一些产品。其中的原料有70%左右是陶瓷废料。但由于该工艺未进行烧结处理（使用高强度粘结剂），其机械强度和绝热性能有待进一步的提高。

（4） 抛光废渣用于开发固体混凝土材料

固体废弃物混凝土材料（简称SWC）是以固体废弃物为主要原料，具有普通混凝土性能的一种环保材料。试验表明，以陶瓷废料为主要原料，辅以水泥和高强粘结剂制备的SWC 材料适用于免烧型广场道路砖。但由于该工艺也未进行烧结处理，其机械强度和绝热性能有待进一步的提高。

（5） 抛光废渣用于生产轻质高强建筑陶瓷板材

抛光废渣用于生产轻质高强建筑陶瓷板材，虽然产品理化性能优良、装饰效果独特、规格可大可小、经济效益好，是废料精用的好途径。但由于这些产品的应用面较窄，市场销量不大，还未能大量消化抛光废渣。

（6） 抛光废渣用于生产内墙釉面砖

内墙釉面砖是与陶瓷抛光砖并行的一类产品，因其市场销售量大，故是抛光废渣循环使用的首选途径。由于抛光废渣以瘠性料为主，烧结活性差。同时，要抑制坯体在高温下产生气泡即砖坯烧结发泡，只有彻底搞清楚抛光废渣在烧成时的发泡机理，才有望在内墙釉面砖生产中对陶瓷废渣进行50%、60%、80%乃至100%的利用。

3 抛光废渣循环利用存在的技术难点及解决措施

3.1 技术难点

（1） 原料配方和生产工艺问题

废渣资源化回收利用需要根据企业的实际情况，设计资源回收利用工序，实现资源废料的100%回收。为了能够利用尽量多的陶瓷废料，就要研究高比例陶瓷废料含量产品的配方和生产工艺。陶瓷废料以经过烧成的瘠性料为主，不仅来源复杂不稳定，而且其可塑性和烧结活性差，需要通过调整配方和生产工艺才能够在配方中大量使用陶瓷废料。因此，研究适应性好、烧结范围宽、能够使用大量陶瓷固体废料的配方和工艺是项目的关键技术难点。

（2） 烧成温度和产品变形问题

抛光废渣、废瓷粉、废料泥饼作为坯体底料原料的一种，可塑性低、烧成温度偏高。同时，固体回收后的材料性质在颜色、烧成温度等方面与抛光砖直接生产用原料性质不同，需要重点研究这其间存在的差异。根据各种废料对坯体烧成温度等性能的影响，需重新调整出与面料相匹配的底料新配方，以解决对烧成温度和产品变形影响的问题。

3.2 解决措施

（1） 固废物烧结活性差的问题

陶瓷固废以瘠性料为主，烧结活性差。随着固废加入量的增加，矿物原料用量相对减少，导致粉体颗粒间的结合程度降低；坯体的成形密度下降、坯体强度下降；产品的烧结程度下降、收缩严重、强度降低。因此，从提高料浆的粘度和表面张力来制备堆积密度大、表面比较光滑的粉体颗粒，确定利用粘结性能强的粘土来提高粉体密度。并通过提高瘠性料细度、增大坯体成形压力、适当添加矿化剂等措施来提高陶瓷固废含量高的产品的烧结活性，以及坯体和产品的强度。

（2） 坯料可塑性差、坯体强度不够的问题

为了解决以瘠性料为主的坯料可塑性差、坯体强度不够等问题，除了采用粘性好的粘土外，还可以添加聚丙烯酸钠作为坯体增强剂。当聚丙烯酸钠加入少量时，坯体强度随着增强剂量的增加而迅速增加。聚丙烯酸钠与坯体在干燥后，长链状分子链可以在陶瓷颗粒之间架桥，产生交联作用而形成不规则网状结构，将陶瓷颗粒紧紧包裹，起到增加坯体强度的作用。

（3） 调整原料配方

将抛光砖生产过程中的固体废料根据其性质进行分类回收、存放，把能用于抛光砖生产的固体废料重新作为坯体原料。通过调整配方，可解决其产品的烧成温度及颜色问题，使抛光砖矿物原料利用率提升到85%以上。

对树脂结合磨块抛光产生的废料通过水力漩流分级，将密度低的树脂分开。对不同来源的陶瓷废料进行分类，采用X射线衍射分析，对废料所含的矿物成分进行分析，为原料的处理和配方提供基础数据。利用力学测定设备、电子显微镜等对陶瓷废料加入量和制造工艺参数与产品的性能和显微结构的关系进行研究，确定合适的配方和制造工艺。

4 结语

节能减排、低碳环保、资源化循环利用已经是建筑陶瓷行业转型升级的重要方向。据统计，广东省各种陶瓷废料总量约为1500万t/年，其中，抛光砖废料量已约达1000万t/年。长期以来，业界大多采用填埋处理的方法，清理过程往往会造成二次污染，如：运输过程中易滴漏、扬尘，污染空气；而填埋导致地下水污染等。近年来，不少陶企为实现抛光废料的循环利用而进行积极的探索，技术难度大成了攻关突破的障碍。因此，开展抛光砖生产废弃物循环应用研究，回收生产过程中产生的固体废料，进行产业化示范，提高建筑陶瓷生产的原料利用率，降低陶瓷生产的消耗，进一步提高建筑陶瓷行业的竞争力，对建筑陶瓷行业的可持续发展是非常迫切和必要的。如果陶瓷废料能充分利用起来，不但可以解决巨大的环境危机，而且可实现社会和经济可持续化的生态发展。从这个意义上讲，我国陶瓷废料资源的循环再利用具有重大的社会效益和经济效益。在陶瓷废料回收利用的相关产业中，政府也应起到积极推动和引导，在政策上给予支持，加快产业的发展，促进社会的生态化、和谐发展。

参考文献

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