浅谈废陶瓷的资源化再利用研究

孙晓玮，邵佳慧，王巧梭，武丽华

（河北建材职业技术学院，秦皇岛 066004）

1 引言

近年来，我国一直是世界上陶瓷生产量和消费量最大的国家。据不完全数据统计，在陶瓷生产和应用过程中，每年会有近2000万吨的陶瓷废料产生，侵占大量土地资源，回收利用空间巨大。陶瓷废料的回收利用，不仅可以减轻环境污染，而且可以节约大量天然矿物材料，对带动社会发展和经济效益增长起到促进作用。

陶瓷废料属于工业固体废弃物，其种类繁多，组成复杂，成分中含有铅、镉等重金属，严重污染土壤和水源。国内很多中小型企业尚不具备处理能力，废陶瓷回收再利用面临巨大挑战，亟需解决。目前，世界各国对于陶瓷废料的回收再利用也越来越重视。

发达国家很早就开始着手陶瓷废料的回收与利用，有的国家还为废陶瓷的回收利用颁布了专门的法规，用来约束陶瓷废料的绿色循环再处理。例如，英国艾思卓公司在上世纪90年代就研发了陶瓷釉料和泥浆回收系统用来回收再利用陶瓷废料，该系统的使用可以使企业在回收废料流水线上实现原料的100%回收和再利用；日本对于废料的回收颁布了专门的法规，如《废弃物处理法》、《建设回收利用法》等，许多建筑陶瓷厂必须对其产生的陶瓷废料进行再加工和回收利用；意大利Poppiclemention公司在上世纪80年代就着手开展陶瓷绿色项目，减少70%的S、N氧化物和烟气中污染物排放；我国政府也非常重视陶瓷废料的综合利用情况，加大对废陶瓷回收利用企业的政策扶持力度，对其给予减免税政策及配套扶持政策，如陶瓷生产企业比较多的江西省景德镇、广东省佛山、潮州市等城市针对废陶瓷的回收利用都分别出台了相应的政策法规，使得废陶瓷回收利用落到实处，取得不错的经济效益和社会效应。

目前，世界各国对于陶瓷废料的回收再利用也越来越重视，材料研究者将陶瓷废料作为原料用来再生陶瓷、制备混凝土、耐火材料等，打破了传统的生产模式，正在探索新型闭环绿色发展道路。

2 废陶瓷的来源

目前，我国废陶瓷的年产生量巨大，主要是在建筑陶瓷和卫生陶瓷生产和使用过程中产生，其次来源于生活。

在生产中，陶瓷废料主要来源于建筑和卫生陶瓷生产阶段中的成型、干燥、烧结、施釉、搬运等工艺过程废料，主要分为六类。一是原材料在预处理过程中产生的粉尘、碎屑、污泥等；二是陶瓷制品在烧结前形成的坯体废料，分为无釉废料和施釉废料；三是陶瓷生产过程中产生的污水经过净化处理后形成的废釉料，这部分废料中包含重金属元素等有毒有害物质；四是陶瓷制品在烧结过程中因搬运等工序损坏产生的烧结废料；五是在经过多次重复使用、破损和更新换代而失去原有使用价值的废磨具和废匣钵；六是陶瓷产品在深加工过程中产生的废砖屑和废泥渣。

在生活中，废陶瓷主要来源于生活中废弃的墙地砖、卫浴、餐具、水杯、花瓶等。这部分废陶瓷主要作为生活垃圾被丢弃，回收量非常少。

无论是生产还是生活废陶瓷，处理方式大部分都采取直接填埋，处理手段不仅占用了大量土地资源，也对水和土壤造成了严重的污染，给城市环境和自然生态带来极大的危害。

3 废陶瓷的危害

近年来，随着社会发展和科学技术的进步，我国陶瓷的产量位居世界首位，与此同时，废陶瓷带来的危害也成为备受诟病的痛点。陶瓷行业带来的危害主要有重金属污染、大气污染、水污染和侵占大量土地资源等。

3.1 土壤污染

如今，陶瓷废料废渣的回收和再利用技术仍不够先进，大部分采取直接填埋的方式处理，致使大量废渣挤占耕地，而废渣短时间内无法降解，废渣中又含有重金属元素等有毒化学物质，对土壤造成严重污染。除了对土壤的污染，陶瓷生产还需要消耗大量不可再生的自然资源，造成了自然矿产资源的严重枯竭。

3.2 大气污染

在陶瓷生产的燃烧和煅烧阶段，会释放出大量烟气粉尘和有害气体，其中包括一氧化碳、硫的氧化物、氮氧化物和氟化物等，这些有害气体直接排放到空气中，会造成大气污染、酸雨、植物不结果，甚至还会造成温室效应、海平面上升、气候反常等严重后果。

3.3 水污染

在陶瓷生产过程中，淋釉、生产工序以及清洗工具的过程会产生大量废水。废水中含有铅等重金属元素、焦油酚水、固体悬浮物等有害物质，会导致水源发黑发臭，对地下水源造成严重的污染，同时给植物生长带来巨大的危害，甚至是寸草不生。

4 废陶瓷的资源化再利用途径

近年来，陶瓷废料的产生不仅对城市环境造成了很大的影响，还对陶瓷工业的可持续发展产生了巨大的制约。虽然我国对废陶瓷的回收量逐年提高，但废陶瓷的回收再利用仍有待加强。如何将陶瓷废料变废为宝，将废料转化为可回收利用的资源显得尤为重要，也是当今环保要求的重中之重。

废陶瓷资源化再利用的途径很多，主要分为四类，一是再造装饰品，如户外桌、凳等；二是再生陶瓷，如陶瓷砖、卫生陶瓷等；三是用来再生建筑材料，如吸附材料、混凝土等；四是再生耐火材料，如高强耐碱浇注料等。

4.1 再造装饰品

废陶瓷再造装饰品，指将废陶瓷作为天然骨料的替代品与混凝土结合，配上视觉美学和功能设计创新，制造出具有全新运用价值的建筑装饰品。现在这方面的研究已经成功投入商业生产，比如建造环保主题公园，作为公共户外家具的桌椅、装饰灯罩、装饰地砖等。此外，废陶瓷还可以与废金属等工业垃圾结合，将陶瓷废料混入回收的熔融金属中并快速冷却，制成具有独特美学特点的装饰砖，用于室内外建筑装饰。

废陶瓷再造装饰品主要是将废陶瓷破碎直接再利用，这种方式耗能低，生产方式比较简单，可以制造出更多满足人们个性化需求的产品，具有广泛推广价值。

随着社会经济飞速发展，人们的生活水平快速提升，陶瓷装饰艺术品也逐渐进入人们的生活，市场需求不断增加。陶瓷废渣再造工艺品是利用陶瓷废渣及生产过程中产生的其他废料作为主要原料，通过个性设计，制备出各种陶瓷装饰艺术品，例如花瓶、壁挂、陈列品等。这种艺术品因其具有废料回收利用、有效保护环境、个性装饰等优点，是很好的绿色装饰材料。

4.2 再生陶瓷

随着陶瓷工业的快速发展，陶瓷生产企业的废料越来越多，废料侵占大量土地，影响当地城市环境，填埋需要耗费大量的人力和物力，还会污染土壤和水源。因此，越来越多的企业和科研院所研究利用陶瓷废料再造陶瓷，变废为宝。目前，陶瓷废料再生陶瓷主要用于生产陶瓷砖、透水砖、多孔陶瓷板材、多孔砖等。

4.2.1 生产陶瓷砖

目前，陶瓷废料主要用来生产陶瓷砖的种类有瓷砖坯料、仿古砖、免烧砖、劈开砖等。瓷砖坯料主要是将回收的废瓷粉作为主要原料，替代瓷砖坯料中的部分长石。废瓷粉可以从废弃的泥水中去除杂质后获得，也可以将废品经过粉碎加入配料中加工制成瓷砖坯体，这样不仅可以提高其强度，还可以减少生产过程中缺陷的产生。仿古砖多为毛边，对尺寸要求精度不高，成分与废泥化学组成相近，可以将废泥、废坯体粉碎后可以作为仿古砖的生产原料，既节省生产成本，还可以解决陶瓷生产过程中的废料，是一个变废为宝、降低成本、利于环保的重要途径。免烧砖是近年来我国重要的新型节能利废环保建筑材料，主要是利用各种工业废渣为主要原料，生产过程可以直接压制成型，免烧免蒸，加工简单，不仅处理了陶瓷厂的废料，还节约资源，这种环保砖成为各种建筑墙体材料的首选。劈开砖的制备可以利用陶瓷废料粉磨后经挤压成型、干燥、烧结而制成，是国家倡导的新型环保建筑墙体装饰材料，具有很广泛的应用前景。

4.2.2 生产透水砖

陶瓷透水砖具有容重低、强度高，是户外停车场、广场应用最广泛的铺面砖。陶瓷生产企业的固体废弃物是生产陶瓷透水砖的主要原材料，直接将废料用来生产透水砖，生产工艺简单，不需要再增加生产设备，生产成本低，经济效益高，而且利于环保，具有很高的社会效益。

4.2.3 生产多孔板材

抛光废渣与陶瓷原料的化学组成非常相近，所以可以用来制作多孔陶瓷砖的主要原材料，生产轻质超大规格陶瓷板材、轻质多孔保温陶瓷砖、多孔陶瓷过滤材料等。其中，轻质陶瓷板材原料中抛光废料可以达到60%以上，再加入塑性泥土、瘠性原料，经破碎、干燥、配料后造粒、成型、烧结制成陶瓷板材，为陶瓷废料回收再利用增加了一条有效可行的新途径。

4.3 再生其他建筑材料

陶瓷废料可以用来作为其他建筑材料的原料，比如水泥、新型混凝土等。抛光废料可以用来替代黏土用来生产硅酸盐水泥熟料，作为廉价的原料应用于水泥生产。根据生产实践证明，1吨普通硅酸盐水泥可以用掉300-400千克陶瓷废渣、废瓷，相当于10家陶瓷企业每天产生的陶瓷废渣的总量，对废物回收利用，降低成本，节约原料等方面产生很好的经济效益和社会效益。截至

目前，将陶瓷废料作为矿物掺和料用于混凝土生产已经有几十年的研究历史，利用陶瓷废渣不仅可以节省水泥和降低成本，还可以降低混凝土内部升温，改善工作性，增强后期强度，提高抗腐蚀等性能，已经是高性能混凝土生产不可或缺的重要成分之一。

4.4 再生耐火材料

废陶瓷再生耐火材料，主要是把废陶瓷处理之后，磨成不同粒度的骨料和不同细度的粉料，用来作为生产不定形耐火材料的原材料，还可以用来生产高强耐碱浇注料用于水泥窑预热器等部位。依据废陶瓷硬度高、铁含量低等特点，将其处理成一定粒度的骨料，用来生产耐磨浇注料用于高温、隔热部位的低铁耐磨高温隔热单层衬里材料。

5 废陶瓷回收利用的未来发展趋势

在双碳战略背景下，陶瓷行业未来将向着节约能源、节约原料消耗、三废产生量尽量低、对人体无害的方向发展。这就要求企业打破原来“开采-生产-应用-废弃”的传统模式，在开发新型生产材料、优化生产工艺、改进生产技术、降低生产排放、提高产品耐久性、加强回收利用等方面加大投入，创建“回收-利用-再造-再生”闭环、绿色、低碳循环发展模式。

6 结语

目前，陶瓷生产企业对陶瓷废料的资源化再利用越来越重视，废陶瓷的再利用途径也越来越多，变废为宝已经成为解决资源短缺、实现资源可持续利用的重要途径，具有很大的经济效益、社会效益和环境效益。今后，在我国政策的正确引导下，会逐步完善废陶瓷回收体系，更加支持废陶瓷再利用产业发展，我国废陶瓷的回收再利用一定会爆发出巨大的产业潜能。