坯體中回用污泥渣——釉面磚節能減排新技術

摘要 本文主要論述了在釉面磚生產過程中，對各工序產生的廢水經過污水池處理壓濾后產生的污泥渣，通過采用新的生產工藝技術，大量回用于坯料中(用量達到10%)來生產高檔釉面磚，從而達到節能減排的目的。

關鍵詞 釉面磚，廢泥渣，節能減排

1前言

隨著全球經濟的迅猛發展，資源被過度消耗且日益稀缺，環境問題也日益嚴重，大大制約著經濟的發展和社會的進步。近年來，政府對環境保護、清潔生產、循環經濟、可持續發展等要求越來越高，要求全社會都積極參與節能、降耗、減污、增效的工作，從根本上改變經濟發展模式。陶瓷生產是能耗大、污染物產生多的行業，有些廢棄物如廢泥粉和廢磚坯，由于其成份穩定、量不多、易管理，大多廠家均回收利用。但是污水處理后的污泥渣，由于其量大、成份復雜且不穩定，大量引入坯料中必定會帶來很大的困難，難免影響工藝的穩定性和產品質量。為此，全部回收利用廢泥渣，實現零排放，提高企業清潔生產水平，降低生產成本，提高產品的環保性能，是近年來研究的熱門課題。本項目正是通過采用新的生產工藝技術，把污泥渣大量回用于坯料中生產高檔釉面磚(用量達到10%)，從而達到節能減排的目的。該項目已在大生產中成功應用，并獲得2008年度“金隅”杯全國建材行業革新獎二等獎。

2研制過程

2.1 坯料配方的試制

2.1.1坯用原料的選用

本項目所采用的坯用原料與原生產釉面磚的坯用原料一樣，其坯用原料的成份見表1。

2.1.2 坯料配方的制定

由于本項目為了全部回收利用污泥渣以實現零排放，因此根據污泥渣的產生量，如果要全部消化掉，相當于坯料用量的10%，因而在試制時確定污泥渣的配比為10%，通過多次反復試驗，最終試制出適合釉面磚生產的坯料配方，其化學成份見表2。

2.1.3 粉料的制備及素燒

將上述原料和添加的坯用原料稀釋劑、水按配比準確配料入36T球磨機磨成細度為250目篩余3～3.5%、水份34%左右的漿料，經除鐵、過篩、噴霧造粒成一定級配和水份的粉料，經1500T壓機壓制成形，產品規格為450mm×900mm。通過干燥窯烘干后在1090℃±5℃的溫度下進行素燒，燒成時間為60min，燒成曲線見圖1。

2.2 釉料配方的試制

2.2.1釉用原料的選用

釉用原料的種類及成份見表3。

2.2.2 底、面釉配方的試制

由于加入了污泥渣的坯料的素燒溫度比原來的坯料素燒溫度低90℃左右，因此素坯的氣孔率與原素坯差異較大，再加上素燒溫度低使坯體內含有的部份雜質未能完全燒掉，因此用原來的底、面釉淋釉燒成的產品易起針孔、釉泡，經過多次試驗，終于調試出與坯體相匹配的底、面釉配方，其化學組成見表4和表5。

2.2.3釉料的制備及燒成

分別將甲基纖維素、三聚磷酸鈉和水按配方添加到底、面釉的原料中，并準確配料入1.5T球磨機內磨成細度為325目篩余0.35%、含水量為29%左右的釉漿，經除鐵、過篩后在施釉線上用鐘罩先淋底釉，施釉量為280g，產品規格為450mm×900mm，在底釉剛干時淋面釉，施釉量為450g，產品規格為450mm×900mm，經輥筒印花后，入窯爐于1135℃±5℃溫度下進行釉燒，燒成時間為60min，燒成曲線見圖2。

3結果與分析

按上述試制方法燒成的釉面磚強度高、平整度好、釉面平滑、光澤度好、后期變形小、抗釉裂性好，采用輥筒印花工藝，花色新穎、裝飾效果好，經過與原生產的釉面磚進行檢測對比，有些性能還優于原釉面磚，其測試數據見表6。

從上表可以看出，在坯料中添加10%的污泥渣，采用新的工藝技術生產的釉面磚各種性能不但完全達到原生產釉面磚的要求;而且有些性能方面還優于原釉面磚，但是，污泥渣的成份不穩定、雜質較多、工藝難度大，影響的因素較多，下面就對各因素的影響進行逐一分析。

3.1 污泥渣本身特性的影響

本公司生產過程中產生的污泥渣，主要是以原料加工車間、釉料加工車間、施釉線及磨邊線所產生的廢水為主，各車間沖洗地面的水為副進入污水處理池處理后，壓濾所得的泥塊。其主要成份為坯料和釉料，還含有少量有機合成物、塵土垃圾。經進一步研究試驗，將污泥渣在1135℃原釉面磚釉燒溫度下燒結后，其吸水率為9.76%，比原素坯20.08%的吸水率要低很多，而收縮率為9.73%，也比原坯料0.46%要大得多，這是污泥渣中所含釉料成份的熔劑作用，以及污泥渣的顆粒度因坯料和釉料中的細微粒子易隨水流進污水池而變得更細所帶來的影響。另外，污水處理劑所含的硫酸鋁、碳酸鈣、丙烯酸類等又帶來成份的復雜化。以上這些釉料顆粒度變細了，雜質成份等雖然不多，但影響頗大，都對生產工藝產生很大影響。經過反復試驗，采取技術和管理措施加以解決，一是各車間工序向污水處理池非正常的集中排放時，要事先通知污水處理站，以便分散處理;二是嚴格污水處理劑的用量，減少污泥渣的不良成份;三是增加污泥漿壓濾前的過篩處理，不但可以排除過大異物還可以均化污水;四是適當增加污泥渣的陳腐時間，并在配料前用鉤機進行均化，以便成份相對穩定;五是污泥渣加入球磨配料中一起細磨和分散。

3.2 燒成制度的影響

經過試驗表明，配料中加入10%的污泥渣后，如果維持原素燒溫度，一方面會造成素坯的吸水率過低而影響施釉，另一方面會因收縮率過大而影響平整度，所以要采用降低素燒溫度的方法，既可以保證素坯符合工藝要求，又節約能耗。但隨之而來的問題是，素燒溫度低于釉燒溫度的話，污泥渣中所增加的有機物和高溫分解的合成物等成份對釉燒的破壞將會加劇，如果調整坯料配方，提高素燒溫度來避免這些雜質的影響，又失去了降低素燒溫度、節約能源的意義，因此還是決定采用低溫素燒、高溫釉燒的二次燒成工藝，充分發揮節能減排的優點。

經過反復的試驗，采取調整素燒燒成工藝，加強300℃～600℃有機物氧化分解溫度區的控制，同時強化 1000℃以上高溫保溫區的控制，以便盡可能多地排出分解氣體，同時在窯爐壓力控制方面，將“0”壓位盡量往后移，以便分解產生的氣體能盡快排走，從而解決因有害氣體過多而影響釉面光澤的缺陷及避免針孔、釉泡等缺陷的產生。

3.3 釉料方面的影響

在本項目中，為了全部回用本企業產生的污泥渣，實現零排放的目標，因此在坯料中添加了10%的污泥渣。鑒于污泥渣的固有特性:燒成溫度低、高溫燒成段有害氣體多、收縮大、吸水率低，同時為了滿足釉面磚的生產工藝以達到節能降耗的目的，必須采用低溫素燒、高溫釉燒的新工藝。而低溫素燒、高溫釉燒的二次燒成工藝特點是介于一次燒成工藝和傳統二次燒成工藝之間，雖然坯體經過素燒和釉燒，但是坯、釉之間的適應性與一次燒成工藝相似。由于污泥渣中含有的雜質成份較復雜，對釉料熔融過程中造成的影響較大，易引起釉面針孔、氣泡等缺陷的產生，雖然沒有進一步化驗是何種成份的影響，據試驗結果，素燒坯體在高溫釉燒時仍有氣體分解溢出。為了不影響產品的釉面質量，讓氣體能夠在釉料熔融前盡可能地排走，只有提高底、面釉的始熔溫度，以及在熔融前保證一定的氣孔率和在熔融后保證好的高溫粘度特性。這種特性一方面有利于氣體在釉料熔融前順利排出，另一方面在釉料熔融后又能瞬間將因氣體排出而造成的小凹坑熔平，這樣即保證了釉面的平滑度，又不會產生針孔、氣泡等缺陷。所以在配方中始融溫度高的石英及煅燒后雜質、氣體少的滑石用量應適當多一點，同時也應選用始融溫度高及表面張力稍大的熔塊。

3.4 其它方面的影響

由于坯料配方中添加了10%的污泥渣，使得坯體在高溫中的燒成收縮比原來工藝的大，為了保證坯、釉的結合性，坯、釉料的球磨細度要求也比較嚴格，試驗表明，在保證產品不出現縮釉的前提下，適當提高釉料的細度有利于坯、釉的結合。

坯、底釉、面釉三者之間膨脹系數的適應性也相當重要，試驗表明，如三者膨脹系數調配不當，在燒成過程中易出現產品規整度差及爆釉等現象。

坯料的漿料稀釋劑的成份影響也較大，由于污水處理過程中添加的有機物對漿料的流動性影響較大，所以漿料的稀釋劑成份選用不好，會造成漿料流動性差、球磨效率不好的結果。

4結 束 語

本項目這一新技術的研制成功，為釉面磚生產企業提供了固廢物零排放的技術，滿足了清潔生產的需求，提高了產品的性能，降低了生產成本，增加了企業的利潤，可以說是一舉多得的技術成果，在當前國家倡導清潔生產、可持續發展的經濟新模式中，意義重大，不僅給本公司帶來好處，對行業及社會可作出了一點貢獻。

參考文獻

[1] 劉康時.陶瓷工藝原理[M].廣州:華南理工大學出版社，1990.