大悟縣地區花崗巖加工廢料綜合利用的綜述

彭亮　梅明　文磊　戚俊磊

摘要： 在石材加工過程中無法避免的會產生廢石渣、廢泥漿對環境產生影響，并且導致土壤資源的浪費及區域空氣環境的惡化，因此石材加工過程中產生的石材廢料的回收利用日益受到關注。本文主要探討關于大悟縣地區花崗巖加工過程中廢料的綜合利用方案，針對切割、拋光等工序過程中產生的泥漿、石粉、邊角余料等廢料如何回收利用，提出使用石材廢料研制成仿石涂料、砌墻磚、樹脂型人造石的工藝方案，根據方案特點分析其優缺點，為大悟縣石材加工廠提高經濟效益和解決環境污染問題提供了解決思路。

Abstract： The waste rock slag、waste mud in the process of stone processing are inevitable， they will impact on environment and lead to waste of soil resources and environmental deterioration of regional air. So the waste recycling in the process of stone processing gets more and more attention. This article mainly discusses about the comprehensive utilization of waste materials in the manufacturing process in Dawu County. Aimed at the recycling of mud， stone powder， tailings in cutting， polishing and other process， the plans of using stone material waste to make the stone paint， wall bricks and stones wall brick is put forward. According to the characteristics of the plan， its advantages and disadvantages are analyzed to provide the solution for improving efficiency and solving the problems of environment pollution of the stone processing plants in Dawu.

關鍵詞： 石材廢料；樹脂型人造石；砌墻磚；仿石涂料

Key words： stone material waste；artificial stone；wall bricks；imitation stone paint

中圖分類號：X705 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）08-0122-03

0 引言

近年來，大悟縣利用劉集鎮和夏店鎮等地的花崗石資源，招商引資，發展石材行業，并且為當地帶來了一定的財政收入和就業保障，由于大悟縣石材行業產量擴大，同時導致產生的石材廢料也增加，一時得不到很好的處理，粉料、邊角余料堆放在礦區廢石堆場，不僅占用土地，而且沒有進行資源化利用，通過對粉料和邊角余料的研究，不僅節約了資源，而且還會帶來一定的經濟效益、環境效益和社會效益。

1 仿石涂料

1.1 研究現狀 仿石涂料稱為真石漆或仿石漆[1]，仿石涂料的使用在一般情況下由三層物質構成，第三層即最上面的一層稱為防護層；最底層與基面直接接觸的為封底漆；第二層才是仿石涂料本身，也是廢石粉利用中的最重要部分。中間仿石層才是真正的仿石涂料，也是石材廢料的主要應用，其主要由助劑、天然石粉或石材廢料及粘接劑等組成，目前所使用的輔助試劑有多種，最常見的是乳液型，通常其厚度在 3mm 以上，制作成型后有的具有特定的色彩和圖案或外觀像天然石材[2]，且具有一定的強度，在方式石料的運用生產過程中可以利用大量的廢石粉，變廢為寶節約資源。

石材加工所產生的廢料主要有兩種形態，一種是邊角余料和碎巖石，另一種是切割、打磨等工序過程中產生的泥砂漿等。通過打碎篩分兩種形態的石材廢料可得到不同粒徑的天然石粉，天然石粉的粒徑分布對仿石涂料最終成品影響較大[3]。若石材廢料顆粒太細，容易產生裂紋，涂層的層次性和立體感不好，致使用來裝飾效果較差；若石材廢料顆粒太粗，最終產品容易出現沉淀，實際應用后會導致表面較粗糙，易受污染。曾余姚等人[1]研究出兩種合適的粘結劑且是環保型樹脂，制成綜合性能好成本低的仿石涂料，目前生產出仿石涂料的天然石粉一般都是由各種類型和各種顏色的石材廢料混合物，如果以單獨一種石材廢料做成仿石涂料，雖然成本可能較低，但色澤比較暗淡，顏色較單調[4]。如為了制作成天然石感強和顏色鮮艷的綜合性能好的高檔仿石涂料，除了需要對天然石粉粒徑進行前期篩分處理外，也要將不同顏色的石粉和不同類型巖石分開。

1.2 優缺點 ①優點： 仿石涂料能利用大量石材廢料，解決資源浪費問題，同時制作方式涂料生產工藝簡單其生產設備小。另外仿石涂料和天然石材相比價格低廉、重量輕、生產施工方便和可以回收利用大量石材廢料等優勢，目前已經得到了一定的工程應用和好評。②缺點： 仿石涂料的制作生產過程需要各種粘結劑和各種助劑。各種輔助試劑的質量和配比，是影響仿石涂料成本和品質的關鍵因素，而各種輔助試劑占仿石涂料成本的40%以上，在方案設計上粘結劑使用量難以控制成本，成品率較低。

2 砌墻磚

2.1 研究現狀 砌墻磚為利用廢料具有粒度細、活性大的特點，添加部分骨料和膠結料，通過機壓成型、蒸壓、養護等工藝制成。

2.1.1 原材料

①廢料 廢料粒度小于400目達90%，使用前需過5mm篩，除去雜質[5]。所用廢料的化學成分見表1，大悟縣地區花崗巖加工廢料的化學成分見表2，由表1和表2中化學成分數據可知，大悟縣地區花崗巖加工廢料的主要化學成分含量與所用廢料的化學成分含量類似，因此大悟縣地區花崗巖加工廢料也可以用于加工研制砌墻磚。②河砂 磨細后用，粒度要求：100～400目應大于40%。③外加劑 是幾種較常見的輔助試劑，用量少，主要是石灰在消化過程中平穩放熱。④生石灰CaO粒度小于90目且含量大于75%。

2.1.2 工藝過程 主要工藝過程為：原料準備→配料→加水攪拌→陳化4～6h→壓磚機成型→靜停5～8h→蒸壓養護8h。

2.1.3 成品性能 劉家弟等[6]人用花崗巖粉末廢料生產出建筑用砌墻磚[7]，各項指標均可達到10級以上標準。

2.2 優缺點 ①優點：砌墻磚的生產制作采用高壓成型技術，成品的吸水率較低、抗凍融性能好且成品的密實性較好，在制作生產砌墻磚中慘入大量石材廢料，降低原材料成本、保護環境、節約資源，用途廣泛市場需求大。②缺點：成型水分和成型壓力對制品的成品率影響較大，在實際生產過程中難以控制，水分過低初壞強度低，易掉邊掉角；水分過大物料中氣體難以排除，易產生起層現象，若成型壓力過大，初壞易起層產生裂紋，從而使產品強度降低；若成型壓力較低，初壞密實度低，成品磚強度低。

3 樹脂型人造石

3.1 研究現狀 樹脂型人造石主要包括有兩類分別為聚甲基丙烯酸甲酯基人造石和不飽和聚酯基人造石。樹脂型人造石主要以不飽和聚酯基人造石為主[8-10]，雖然聚甲基丙烯酸甲酯基人造石產品的綜合性能較好，首先產品具有良好的耐水性和耐沖擊性能；其表面的光硬度大、澤度高；其次由于一般填料采用氫氧化鋁作，因此阻燃性能較好，但聚甲基丙烯酸甲酯基人造石的成本大、技術含量較高，目前我國關于聚甲基丙烯酸甲酯基人造石研究還較少。因此樹脂型人造石一般指的是不飽和聚酯基人造石。樹脂型人造石主要粘結劑是不飽和聚酯，加入固化劑、引發劑及各種填料、顏料，經攪拌、成型、固化而制成的石材制品。樹脂型人造石材早在美國20世紀60年代出現，后逐步傳到歐洲、亞洲及世界各地，成為一種新型環保建筑材料，但我國對人造石的研究和開發較晚，20世紀80年代初才開始對人造石進行研究，不過近三十年來我國的人造石研究和發展已有一定成效，在產品質量和生產技術也有一定程度的提高。彭英等[12]的研究以不飽和聚酯基按照一定的比例進行配比，配與 Al（OH）3 和 CaCO3為填料，可制成抗折強度達到 55.8MPa 的聚酯基人造石，秦巖等[13]成功的也研制出的纖維樹脂人造石具有高沖擊強度。Ming-Yu Lee 等[11]采用真空振壓工藝，用碎石、廢玻璃作為填料以及不飽和聚酯生產作為粘結劑的人造石具有 148.8MPa 的抗壓強度，2min 壓縮后的抗折強度達 51.1MPa，吸水率小于0.02%，同時其耐水性和強度均好于天然石材。陸蕾蕾[14]研究提出生產工藝對聚酯基人造石質量的因素，石材成型時間過早會使石材成品有水印出現。同時在對于人造石耐磨性、硬度的研究，目前也有一定成果。韓秀萍等[15]指出有具有強韌性的不飽和聚酯樹脂，所以可以通過改善不飽和樹脂的各種性能，研究出高性能強韌性的不飽和樹脂來解決樹脂型人造石硬度差的問題。張曉瑩[16]等人以改性二水脫硫石膏作為填料，研制出樹脂型人造石抗折強度達到 88MPa、巴氏硬度達到68。因此研制出高性能不飽和樹脂是提高樹脂型人造石的關鍵因素。

3.2 優缺點 ①優點：樹脂型人造石具有良好的抗折能力且吸水率低，生產加工方便，輔助各種顏料、填料可制成各種特殊形狀或顏色花紋的裝飾品；又容易進行二次加工，進行無縫接封。另外其具有耐酸堿性強，可用于特定的環境需要，質量輕，質感好，同時具美觀，如雙色大理石，透光大理石等。②缺點：樹脂型人造石主要粘結劑為有機樹脂，其在冷熱交替、紫外線照射等各種情況容易發生變性，使產品在使用過程中容易出現變色、老化、變形等質量問題；同時有機樹脂耐火性、耐高溫差，因此不能用于防火等級要求較高的公共場所及溫度偏高的灶臺。

4 結論

目前我國對石材廢料回收利用的研究眾多，但是由于在實際生產運營過程中，對各種輔助試劑量難以控制，成本較高，從而生產運用受限制。但是還是有很多成功的工程案例。如：浙江上虞尚城國際項目和北京K2清水灣項目，采用高檔仿石涂料工藝，不僅很好地體現了其裝飾性、高耐候性與環保性，而且經受住了北京和浙江南北方不同極端氣候環境、不同地域的考驗；晉江華寶公司一條廢石粉制磚生產線，以35%海泥、50%花崗石粉、15%粉煤灰為配料制成優質磚，因此大悟縣地區的石材廢料可利用現有成熟的技術進行資源再利用，按年產3000萬塊砌墻磚計，總投資約為420萬元，每塊磚的成本約0.16元，可年創利稅100萬元左右，可為當地帶來可觀的經濟效益，加大對大悟縣石材企業固體廢物的回收利用，既可改善工廠生產環境、節約生產資源，又是對整個大悟縣具有良好的環境效益和經濟效益，使大悟縣地區石材行業在未來競爭中處于優勢地位。

注：

感謝武漢工程大學清潔生產中心課題組成員的支持與幫助！

參考文獻：

[1]曾余姚，張秉堅.石材工業廢料的綜合利用技術[J].石材， 2002，5：48-50.

[2]張秉堅，石材增強技術研究，石材，1999（4）10.

[3]劉圣棟，樹脂基人造合成石分類及可持續發展[J].石材（人造合成石），2007（2）：27-30.

[4]丁一寧，安培卿，曹明莉.廢棄板巖石粉用作水泥摻和料的探索與研究[J].建筑材料學報，2010（1）：62-65.

[5]胡遇明.人造大理石的技術綜述[J].蕪湖聯合大學學報， 1998，2（3）：25-27.

[6]劉家弟，高天廣.花崗巖石材粉末廢料生產建筑砌墻磚的研究[J].礦產保護與利用，1999，12：50-52.

[7]陳國本，陳欣.國外對大理石、花崗石加工廢漿的開發利用[J].石材，2012（12）：12-14.

[8]宋功品.聚甲基丙烯酸甲醋實體面材的生產及應用[J].石材，2008，10：30-32.

[9]石匯玉.對人造石實體面材發展的建議[J].新型建筑材料， 2001，1：36-37.

[10]石匯玉.我國人造石的發展方向芻議[J].石材，2002，11： 37-38.

[11]Lee. M. Y.， Ko. C. H.， Chang F. C.. Artificial stone slab production using waste glass， stone fragments and vacuum vibratory compaction[J]. Cement&Concrete Composites， 2008， 30： 583-587.

[12]彭瑛，劉建華，劉敏，等.不飽和聚酯型人造大理石的力學性能[J].熱固性樹脂，2009，2：39-41.

[13]秦巖，黃正群，王洪，等.纖維增強模壓成型人造大理石板研究[J].新型建筑材料，2007，7：75-77.

[14]陸蕾蕾.實體面材人造石的生產及發展前景[J].河北化工， 2008，31（11）：54-55.

[15]韓秀萍，蔣欣，李玉錄，等.不飽和聚酯樹脂的合成研究進展[J].廣東化工，2004，Z1：26-28.

[16]張曉瑩，朱瀛波，管俊芳，等.改性二水脫硫石膏粉填充樹脂基人造大理石的應用研究[J].非金屬礦，2008，31（06）：46-48.