陶瓷拋光磚廢渣應用現狀的研究

趙香玉,王凱華,吳火焰

(河南建筑材料研究設計院有限責任公司,河南 鄭州 450002)

0 引言

近年來,我國陶瓷產業發展迅猛,2013年全國陶瓷磚總產量達到95.81億平方米,其中拋光磚作為陶瓷行業的主要產品,占比高達50%；每生產1平方米拋光磚將會產生2.1kg左右的拋光磚廢渣[1]。這些固體廢棄物嚴重影響了環境和社會經濟的發展,必須采用有效的方法消納廢渣、變廢為寶。再循環型綠色建材可盡可能實現重復使用和循環使用建筑材料,有助于減少廢棄物的產生[2]。許多科研院校和陶瓷企業也致力于綠色建材的研發,通過技術創新充分利用拋光磚廢渣生產綠色環保的陶瓷制品。

1 拋光磚廢渣的來源

拋光磚因耐磨、表面光滑平整、色彩豐富等優點倍受消費者的青睞,成為目前墻地磚裝飾的主流產品。拋光磚廢渣主要來源于產品后期的銑磨、粗磨、細磨、拋光及磨邊等一系列冷加工過程,通常會將磚坯的表面層去除0.5～0.7mm。而且,瓷質仿古磚、全拋釉等產品的加工過程都會形成一定量的拋光磚廢渣。總之,我國上千條拋光磚生產線每年將產生幾百萬噸甚至上千萬噸的拋光磚廢渣。

2 拋光磚廢渣主要成分

拋光磚廢渣的主要成份是磚屑、碎屑及磨粒(一般多為碳化硅、金剛石、堿土金屬離子和可溶性鹽)等,成分復雜、不穩定。此外,在處理生產廢水時,會加入硫酸鋁、硫酸鐵等無機絮凝劑和磺化聚丙烯酰胺、聚乙烯吡啶鹽等有機絮凝劑,這些絮凝劑經壓濾處理將留在拋光磚廢渣中,使材料成分更復雜。并且,不同廠家、不同生產線產生的拋光磚廢渣成分也有所不同,這也加劇了拋光磚廢渣再利用的難度。

3 應用現狀

拋光磚廢渣的綜合利用將有助于資源的減量化、資源化和無害化,下面將探討使用陶瓷廢渣制備泡沫類陶瓷、釉面磚等材料的研究進展。

3.1 制備泡沫陶瓷

由于拋光磚廢渣中含有碳化硅,碳化硅可在高溫下和氧氣反應生成二氧化硅和二氧化碳；二氧化碳的逸出可使產品體積極速增大,所以,碳化硅在陶瓷制備中有發泡作用。李良龍等人[3]采用小于200目的由適石英和莫來石組成的拋光磚廢渣,碳化硅顆粒作為發泡劑,通過正交實驗法研究拋光磚廢渣制備泡沫陶瓷材料的影響因素和最優配方。結果表明影響泡沫陶瓷材料體積密度的優先次序為發泡劑添加量>燒成時升溫速率>保溫時間>燒成溫度,在最優條件下(磨頭廢屑添加量為2wt%、升溫速率為3℃/min、燒成溫度為1170℃、保溫時間為20min)可制備體積密度為0.35g/cm3的泡沫陶瓷。

3.2 制備釉面磚

目前,廣東宏陶陶瓷有限公司使用16%—18%的拋光磚廢渣制備致密釉面磚,該技術得到了專家的認可,在國內處于領先水平。余國明等人[4]采用“特定階段延長燒成時間、減少素燒和釉燒溫度差、提高底釉熔融溫度、提高面釉高溫粘度”的生產工藝,將拋光磚廢渣作為高檔釉面磚坯體的主要原料,研制出釉面磚生產的最佳配方(磨邊廢料摻入量為7%～10%、拋光工序廢料摻入量為18%～22%),提高廢渣的摻入量。該方法制備的產品各項主要性能指標均達到或者優于國標水平,其平均斷裂模數高達26.7MPa。該技術的成功應用具有極大的經濟效益,可以很大程度上減少拋光磚廢渣的排放量；但是由于產品質量的不穩定性,拋光磚廢渣利用率并不高,目前規模利用拋光廢渣生產釉面磚企業還很少。

3.3 其它

遼寧省輕工產品質量檢測中心[5]以拋光磚廢渣為主要原料,利用拋光廢渣在高溫下發泡的原理,經成形、燒成、切割等工序制備閉孔輕質陶瓷材料,可以作為建筑保溫材料和隔音材料使用。羅浩樂等[6]利用拋光磚廢渣研制了兼具保溫隔熱功能的新型輕質建筑材料,具有密度低(0.9～1.3g/cm3)、強度高(10～18MPa)、保溫性能好(0.32W/m·K)等優點。拋光磚廢渣不僅可以制備隔音保溫材料,還可以用來生產壓蒸纖維水泥板,摻入比例高達20%仍可以保證水泥板的基本物理性能。廣東新元素板業有限公司經過小規模的實驗,成功實現了拋光磚廢渣摻入量為20%的壓蒸水泥板的量產。

4 結論

由于拋光磚廢渣成分復雜且不穩定,目前實際生產中利用率仍較低。目前拋光磚廢渣的應用主要集中在制備多孔陶瓷、釉面磚、輕質隔音保溫材料等。但是由于生產上的不穩定性,還不能實現廢渣的大規模循環使用。因此在今后的研究工作中,需要加強對拋光磚廢渣的應用進行全面研究,通過技術創新提高對廢渣的資源利用率,變廢為寶,為企業提高效益。

[1]侯來廣,曾令可.陶瓷廢料的綜合利用現狀[J].中國陶瓷工業,2005,12(4):41-44．

[2]周淑靈.綠色建筑材料的應用評價[J].江西建材,2009(3): 45-46．

[3]李良龍,馬夢蘭,黎友海,等.利用拋光磚廢渣制備泡沫陶瓷的工藝探索[J].佛山陶瓷,2016,26(8): 4-7．

[4]余國明,李少平,王貴生.陶瓷拋光廢渣循環利用新技術[J].佛山陶瓷,2009,19(12):1-5．

[5]喬木,王欣丹,王艷,等.拋光磚拋光廢料的回收利用途徑分析[J].中國陶瓷,2011(1): 25-28．

[6]羅浩樂.利用拋光磚廢渣生產輕質外墻磚[D].景德鎮:景德鎮陶瓷學院,2009．