陶瓷抛光砖废渣应用现状的研究

赵香玉,王凯华,吴火焰

(河南建筑材料研究设计院有限责任公司,河南 郑州 450002)

0 引言

近年来,我国陶瓷产业发展迅猛,2013年全国陶瓷砖总产量达到95.81亿平方米,其中抛光砖作为陶瓷行业的主要产品,占比高达50%；每生产1平方米抛光砖将会产生2.1kg左右的抛光砖废渣[1]。这些固体废弃物严重影响了环境和社会经济的发展,必须采用有效的方法消纳废渣、变废为宝。再循环型绿色建材可尽可能实现重复使用和循环使用建筑材料,有助于减少废弃物的产生[2]。许多科研院校和陶瓷企业也致力于绿色建材的研发,通过技术创新充分利用抛光砖废渣生产绿色环保的陶瓷制品。

1 抛光砖废渣的来源

抛光砖因耐磨、表面光滑平整、色彩丰富等优点倍受消费者的青睐,成为目前墙地砖装饰的主流产品。抛光砖废渣主要来源于产品后期的铣磨、粗磨、细磨、抛光及磨边等一系列冷加工过程,通常会将砖坯的表面层去除0.5～0.7mm。而且,瓷质仿古砖、全抛釉等产品的加工过程都会形成一定量的抛光砖废渣。总之,我国上千条抛光砖生产线每年将产生几百万吨甚至上千万吨的抛光砖废渣。

2 抛光砖废渣主要成分

抛光砖废渣的主要成份是砖屑、碎屑及磨粒(一般多为碳化硅、金刚石、碱土金属离子和可溶性盐)等,成分复杂、不稳定。此外,在处理生产废水时,会加入硫酸铝、硫酸铁等无机絮凝剂和磺化聚丙烯酰胺、聚乙烯吡啶盐等有机絮凝剂,这些絮凝剂经压滤处理将留在抛光砖废渣中,使材料成分更复杂。并且,不同厂家、不同生产线产生的抛光砖废渣成分也有所不同,这也加剧了抛光砖废渣再利用的难度。

3 应用现状

抛光砖废渣的综合利用将有助于资源的减量化、资源化和无害化,下面将探讨使用陶瓷废渣制备泡沫类陶瓷、釉面砖等材料的研究进展。

3.1 制备泡沫陶瓷

由于抛光砖废渣中含有碳化硅,碳化硅可在高温下和氧气反应生成二氧化硅和二氧化碳；二氧化碳的逸出可使产品体积极速增大,所以,碳化硅在陶瓷制备中有发泡作用。李良龙等人[3]采用小于200目的由适石英和莫来石组成的抛光砖废渣,碳化硅颗粒作为发泡剂,通过正交实验法研究抛光砖废渣制备泡沫陶瓷材料的影响因素和最优配方。结果表明影响泡沫陶瓷材料体积密度的优先次序为发泡剂添加量>烧成时升温速率>保温时间>烧成温度,在最优条件下(磨头废屑添加量为2wt%、升温速率为3℃/min、烧成温度为1170℃、保温时间为20min)可制备体积密度为0.35g/cm3的泡沫陶瓷。

3.2 制备釉面砖

目前,广东宏陶陶瓷有限公司使用16%—18%的抛光砖废渣制备致密釉面砖,该技术得到了专家的认可,在国内处于领先水平。余国明等人[4]采用“特定阶段延长烧成时间、减少素烧和釉烧温度差、提高底釉熔融温度、提高面釉高温粘度”的生产工艺,将抛光砖废渣作为高档釉面砖坯体的主要原料,研制出釉面砖生产的最佳配方(磨边废料掺入量为7%～10%、抛光工序废料掺入量为18%～22%),提高废渣的掺入量。该方法制备的产品各项主要性能指标均达到或者优于国标水平,其平均断裂模数高达26.7MPa。该技术的成功应用具有极大的经济效益,可以很大程度上减少抛光砖废渣的排放量；但是由于产品质量的不稳定性,抛光砖废渣利用率并不高,目前规模利用抛光废渣生产釉面砖企业还很少。

3.3 其它

辽宁省轻工产品质量检测中心[5]以抛光砖废渣为主要原料,利用抛光废渣在高温下发泡的原理,经成形、烧成、切割等工序制备闭孔轻质陶瓷材料,可以作为建筑保温材料和隔音材料使用。罗浩乐等[6]利用抛光砖废渣研制了兼具保温隔热功能的新型轻质建筑材料,具有密度低(0.9～1.3g/cm3)、强度高(10～18MPa)、保温性能好(0.32W/m·K)等优点。抛光砖废渣不仅可以制备隔音保温材料,还可以用来生产压蒸纤维水泥板,掺入比例高达20%仍可以保证水泥板的基本物理性能。广东新元素板业有限公司经过小规模的实验,成功实现了抛光砖废渣掺入量为20%的压蒸水泥板的量产。

4 结论

由于抛光砖废渣成分复杂且不稳定,目前实际生产中利用率仍较低。目前抛光砖废渣的应用主要集中在制备多孔陶瓷、釉面砖、轻质隔音保温材料等。但是由于生产上的不稳定性,还不能实现废渣的大规模循环使用。因此在今后的研究工作中,需要加强对抛光砖废渣的应用进行全面研究,通过技术创新提高对废渣的资源利用率,变废为宝,为企业提高效益。

[1]侯来广,曾令可.陶瓷废料的综合利用现状[J].中国陶瓷工业,2005,12(4):41-44．

[2]周淑灵.绿色建筑材料的应用评价[J].江西建材,2009(3): 45-46．

[3]李良龙,马梦兰,黎友海,等.利用抛光砖废渣制备泡沫陶瓷的工艺探索[J].佛山陶瓷,2016,26(8): 4-7．

[4]余国明,李少平,王贵生.陶瓷抛光废渣循环利用新技术[J].佛山陶瓷,2009,19(12):1-5．

[5]乔木,王欣丹,王艳,等.抛光砖抛光废料的回收利用途径分析[J].中国陶瓷,2011(1): 25-28．

[6]罗浩乐.利用抛光砖废渣生产轻质外墙砖[D].景德镇:景德镇陶瓷学院,2009．