陶瓷污水處理后的循環(huán)水對漿料解膠的影響

張德佑　張俊峰

摘 要：陶瓷生產(chǎn)工藝過程中產(chǎn)生大量的污水，陶瓷企業(yè)在污水處理時，通過添加污水處理藥劑，使污水澄清后循環(huán)使用，加入到球磨機內(nèi)球磨制漿。由于污水處理后水中含有的陽離子和陰離子影響漿料解膠，如果解膠劑選擇不當，會造成漿料水份偏高、粘度大，球磨效率降低，球磨和噴霧干燥的能耗增加。科學(xué)設(shè)計陶瓷污水處理工藝及正確選擇解膠劑，對降低漿料水份和黏度，滿足漿料工藝參數(shù)要求，實現(xiàn)水資源循環(huán)利用，節(jié)能降耗，清潔生產(chǎn)，推進陶瓷行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：陶瓷；循環(huán)利用；污水處理；工藝；解膠劑

1 前言

中國經(jīng)濟建設(shè)在改革開放的30多年歷程中高速發(fā)展，陶瓷生產(chǎn)工藝技術(shù)和產(chǎn)銷量均得到快速提升，甚至遠超GDP增速。與此同時，環(huán)保意識的加強，探索治污方案成為從事陶瓷行業(yè)的技術(shù)人員及專家的課題。

陶瓷生產(chǎn)中產(chǎn)生的污水，大多數(shù)因含有多種無機和有機鹽，直接排放將導(dǎo)致環(huán)境污染，另外從節(jié)約水資源的角度講，也是浪費水資源。近年來，迫于生產(chǎn)成本及環(huán)保意識增強，陶瓷企業(yè)在“三廢”（廢水、廢氣、廢渣）處理方面也在做多方面的努力，設(shè)備和技術(shù)的研究及應(yīng)用日趨完善，對廢水、廢渣基本實現(xiàn)零排放。

目前，陶瓷行業(yè)基本上是在污水中添加污水處理劑，使污水中懸浮物、膠體、溶解物、油污等產(chǎn)生物理化學(xué)反應(yīng)，形成絮凝、沉淀等物質(zhì)后同水分離，分離后的水經(jīng)中和、脫色澄清后循環(huán)利用，加入到原料球磨工序制漿。加入球磨機的水雖然表面看是澄清的，但由于水中可溶性離子，如Al3+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+、Rx- （陰離子型有機離子）、Cl-、SO42-離子的存在，對漿料解膠具有較大的影響，通常導(dǎo)致漿料參數(shù)變差：解膠不好，觸變性大，流速變差，粘度增大，水份偏高；以至球磨及噴霧干燥制粉能耗增加，粉料顆粒級配不合理（假顆粒和微粉偏多），粉料壓制后的坯體致密度差，強度降低，燒成后良品率低。

針對陶瓷污水處理后水中含有的有害離子，研發(fā)及應(yīng)用合適的解膠劑，才能有效降低漿料水份，滿足漿料生產(chǎn)要求。

2 污水處理

工業(yè)廢水處理方法按其作用原理可分為四大類，即物理處理法、化學(xué)處理法、物理化學(xué)處理法和生物處理法。

陶瓷工業(yè)污水中主要污染物有：無機物、有機物、酚水。來源主要有四個工序：原料車間、拋光線、窯爐尾氣處理的脫硫（脫硝）塔、煤氣發(fā)生爐水封等，其他工序產(chǎn)生的污水則相對較少。

陶瓷污水通常以物理處理法、化學(xué)處理法和物理化學(xué)處理法為主，即向污水處理池添加水處理藥劑，形成化學(xué)沉淀和混凝物，經(jīng)過多級沉降、過濾、脫色后的清水再經(jīng)中和調(diào)節(jié)pH值至中性或弱酸、弱堿性后供原料球磨使用。沉淀物經(jīng)壓濾后按比例加入坯料配方中。

目前陶瓷行業(yè)普遍應(yīng)用的污水處理劑主要有：聚丙烯酰胺（PAM），堿式氯化鋁（BAC），聚合氯化鋁（ PAC），硫酸亞鐵（FeSO4·7H2O）或堿式硫酸鐵（Fe4（OH）2（SO4）5）。污水處理后期，酸性較高的多采用燒堿、石灰進行中和調(diào)節(jié)pH值；堿性較高的多采用硫酸或者鹽酸進行中和調(diào)節(jié)pH值。在污水處理的循環(huán)利用中，無形中引入了對解膠不利的離子，影響漿料的解膠，使?jié){料性能變差。

拋光線產(chǎn)生的污水中，主要有害離子為拋光耗材料中的磨石成份所造成，大量含有Al3+、Ca2+、Mg2+、Cl-等離子，污水處理后多數(shù)Al3+、Ca2+、Mg2+形成沉淀物分離，但少量離子及Cl-還溶解于循環(huán)水中，對漿料的解膠不利。

對漿料解膠影響較大的的離子多數(shù)來源于污水處理劑、脫硫脫銷塔的污水和拋光線污水，其次是煤氣發(fā)生爐的酚水，再則為車間清洗設(shè)施產(chǎn)生的污水。這些污水中對解膠有害的離子，須采用高效解膠劑或有機解膠劑（以液體類型為主）才能對漿料有效解膠；酚水目前多數(shù)陶瓷企業(yè)不再加入原料球磨工序，而是直接用在水煤漿制備球磨工序，也是通過選擇或者調(diào)整水煤漿添加劑配方來達到水煤漿解膠，使其具有最佳水份和黏度（流速），以滿足工藝要求。

因污水中有害離子對陶瓷漿料和水煤漿解膠的影響，所以在選擇解膠劑和水煤漿添加劑的時候，須針對性的進行實驗，確定合適的解膠劑和水煤漿添加劑，以兼顧成本和效果。

3 實驗內(nèi)容

3.1 土樣和水

實驗采用廣東J廠和A廠的坯體配方料進行實驗，漿料參數(shù)依據(jù)各陶瓷企業(yè)的工藝參數(shù)。坯料化學(xué)成份見表1。

土樣預(yù)處理：土樣經(jīng)曬干或自然晾干后用鄂式破碎機粉碎并通過10目篩，混合均勻備用。

水采用陶瓷企業(yè)經(jīng)污水處理后加入球磨機的生產(chǎn)用循環(huán)水。

3.2 解膠劑

解膠劑采用佛山市富威順化工有限公司生產(chǎn)的解膠劑， L021為液體解膠劑，其余的為固體解膠劑，固體解膠劑全部研磨成細粉并混合均勻備用，解膠劑的化學(xué)組成如表2所示。

3.3 試驗設(shè)備及儀

立式快速實驗球磨機，電子天平（常熟市雙杰測試儀器廠，型號：JJ1000，Max=1000 g，d=0.01 g，e=0.01 g），電子天平（上海良平儀器儀表有限公司，型號：FA1004，Max=200 g，d=0.0001 g，e=0.001 g），NDJ-5型涂-4粘度計，比重杯，秒表。

3.4 實驗對比

精確稱量實驗樣品：土樣精確到0.05 g，水精確到0.01 g，解膠劑和增強劑精確到0.0005 g；依據(jù)生產(chǎn)細度要求，選擇合適的球磨時間，滿足漿料細度達到生產(chǎn)參數(shù)要求；球磨好的漿料經(jīng)NDJ-5型涂-4黏度計檢測流速，每一漿料連續(xù)測三次，取第二次檢測數(shù)據(jù)作為漿料黏度（流速）判斷漿料解膠的好壞；檢測比重判斷水份差異大小，比重偏差≤0.0030。

3.4.1 J面料坯料配方解膠

實驗條件如下：

解膠劑為2425#和2425-B添加量為0.30%～1.4%進行試驗，采用生產(chǎn)水同自來水比較，試驗結(jié)果如表3、圖1所示。

由實驗可知，在自來水中，普通解膠劑（2425#）即可正常解膠，而且添加量比較正常，解膠范圍在0.4%～0.6%、水份32%～34%、流速在30s～40s之間、比重在1.723。

生產(chǎn)水中因含有大量的有害離子，導(dǎo)致在正常添加量下，漿料黏度大，流速由30 s變差到100 s左右；即使解膠劑添加量增加到0.6%，流速還是偏差，達到70 s以上，解膠劑的添加量也增加到0.8%～0.9%，流速還是55 s多；在實際生產(chǎn)中，如果不調(diào)整解膠劑及其添加量，漿料黏度大，球磨效率低，出球較慢甚至不能出球，嚴重時影響正常生產(chǎn)。陶瓷企業(yè)原料車間為了正常出球，使流速恢復(fù)正常，一般通過提高漿料水份和解膠劑的添加量來保證漿料正常的黏度。

當污水處理后的循環(huán)水中含有較多有害離子時，需重新試驗確定解膠劑型號，比如2425-A或者同液體解膠劑L-021共同使用以對漿料有效解膠。這樣一來，漿料的解膠成本會有所變化，漿料粘度也同用自來水有差異，只能達到35 s左右，流速稍差5 s，但完全可滿足生產(chǎn)工藝參數(shù)要求。

3.4.2 A仿古磚坯料配方解膠

實驗條件如下：

解膠劑為515-A，添加量為0.30%～1.4%進行試驗，采用生產(chǎn)水同自來水比較。解膠實驗如表4、圖2所示。 仿古磚坯料在自來水中解膠，解膠劑515-A的添加量為0.7%～0.9%范圍時解膠正常。但因污水處理后的循環(huán)水作原料球磨用生產(chǎn)水時，解膠劑515-A的添加量增加到1.3%以上，幾乎是用自來水中解膠的兩倍，也就意味著解膠成本增加了一倍。

另外，漿料流速比自來水要差10 s左右，30 s提高到了40 s。這也是近期困擾該企業(yè)技術(shù)人員的問題之所在：原料（泥砂石等），工藝均未變，漿料在一段時間里黏度波動較大，黏度增大時球磨效率低下，出球困難，嚴重影響生產(chǎn)；經(jīng)現(xiàn)場考察并分析后，同該企業(yè)技術(shù)及相關(guān)部門探討后發(fā)現(xiàn)：該公司由于在污水處理工序上某一設(shè)備故障，導(dǎo)致污水處理藥劑不能均勻添加，員工在添加藥劑時，隨意性較大，一天多的時候添加20～30包（25kg/包），少的時候添加5～7包，這樣一來，加入球磨機的循環(huán)水中，對解膠有害的離子濃度波動較大，解膠劑的添加量卻一直維持不變，甚至漿料黏度大時，出球困難；后經(jīng)設(shè)備修繕后，污水處理劑的添加做到均衡添加后，問題迎刃而解。

4 結(jié)論與探討

在陶瓷生產(chǎn)中，漿料解膠的好壞，關(guān)系到漿料水份、黏度、流動性的大小，好的解膠能改善漿料性能、降低水份、改善粉料性能，減少缺陷，提高成品優(yōu)良率，降低能耗，實現(xiàn)節(jié)能降耗，清潔生產(chǎn)，推進陶瓷行業(yè)的持續(xù)性發(fā)展。

由于陶瓷污水處理工藝的不完善，循環(huán)水對陶瓷漿料解膠的影響較大。為避免漿料黏度大、水份高、能耗多、球磨效率低的局面，解膠劑的選擇將更加嚴格。

影響坯釉料解膠劑的因素及注意事項如下：

（1） 因坯料配方組成的變化，尤其是礦物成份，風(fēng)化陳腐程度，對解膠劑的類型、添加量均有不同需求。

（2） 污水處理劑對漿料解膠影響較大，因陶瓷行業(yè)污水處理技術(shù)的不成熟，不同企業(yè)對污水處理藥劑選擇及添加量的差異，甚至在同一企業(yè)因添加量的不穩(wěn)定，導(dǎo)致漿料參數(shù)較大的波動，嚴重時直接影響到生產(chǎn)。

因此，在陶瓷污水循環(huán)利用的過程中，污水處理技術(shù)的完善，管理的規(guī)范，是保證生產(chǎn)正常進行前提。

針對實際生產(chǎn)中遇到的因污水處理問題對漿料的影響提出幾點建議：

（1） 科學(xué)設(shè)計污水處理工藝，合理選擇污水處理劑。在選擇處理劑時充分了解其對漿料解膠的影響，降低對解膠不利離子的過多引入。另外，煤氣發(fā)生爐產(chǎn)生的酚水，重點防止煤焦油的富聚，做到煤焦油的分離回收，盡量不要加入到水煤漿制漿中，否則將影響生產(chǎn)。

（2） 加強現(xiàn)場管理，均衡添加污水處理藥劑和利用循環(huán)水，避免不利離子的富聚，導(dǎo)致解膠不好引起漿料黏度波動過大。

（3） 針對污水處理藥劑的影響，因引入類型的不同，解膠劑類型及添加量也將發(fā)生改變，需試驗確定并調(diào)整。