廢陶瓷回收再利用現(xiàn)狀分析

賈嘉豪，方海燕，翟夢(mèng)杰，盛 泉，楊 慧

（安徽巢湖學(xué)院化學(xué)與材料工程學(xué)院，安徽 巢湖 238000）

中國歷史悠久，擁有璀璨的陶瓷文化，以豐富和精致的陶瓷產(chǎn)品享譽(yù)世界。從20世紀(jì)90年代初起，中國已經(jīng)成為世界上最大的陶瓷生產(chǎn)國和消費(fèi)國。但是，我國每年產(chǎn)生的陶瓷廢料高達(dá)1 800 萬t，堆積如山（見圖1），嚴(yán)重影響人們的生活[1]。陶瓷生產(chǎn)需要消耗大量自然礦物資源、能源和水資源，普遍存在嚴(yán)重的污染物排放問題和廢料廢渣處理問題，背離了新時(shí)代的綠色發(fā)展要求。當(dāng)前，環(huán)境保護(hù)和節(jié)能降耗要求日益提高，如何通過陶瓷廢料合理利用，降低生產(chǎn)過程中的資源消耗和環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)陶瓷行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展顯得尤為迫切。

圖1 廢陶瓷

1 陶瓷廢料來源與分類

陶瓷工業(yè)廢料是指在成型、干燥、處理、燒結(jié)和儲(chǔ)存過程中產(chǎn)生的廢物，主要有四種類型。一是坯體廢料，即陶瓷制品在焙燒前所形成的廢料，主要包括兩部分：施釉廢料和空體廢料。二是廢釉料，包括陶瓷制品生產(chǎn)過程中形成的污水和污水經(jīng)凈化處理后形成的固體廢料。三是焚燒廢物，陶瓷制品在焙燒過程中會(huì)產(chǎn)生廢料。四是陶瓷碎渣。經(jīng)過平面、研磨拋光和邊倒角后，產(chǎn)品深加工過程中會(huì)產(chǎn)生大量磚屑。在拋光磚的生產(chǎn)工序中，生產(chǎn)l m2的拋光磚產(chǎn)生約2.1 kg 的拋光廢料。根據(jù)這一數(shù)據(jù)計(jì)算，中國陶瓷行業(yè)每年產(chǎn)生拋光廢物（包括拋光廢渣和廢水）約1 200 萬t[1]。

2 國內(nèi)外廢陶瓷的回收再利用現(xiàn)狀

2.1 生產(chǎn)陶瓷磚

目前，陶瓷廠工業(yè)廢料回收利用的研究已經(jīng)取得突破性進(jìn)展。廢棄的泥料在回收后可以添加到瓷磚坯料中，將碎屑剔除并去除鐵。對(duì)于廢料、廢渣和廢棄窯具以及高溫焙燒的廢物，可以將其粉碎至小于5 mm 的粒度，然后以3w%的比例添加到瓷磚或西式瓷磚中。另外，人們利用這些廢渣和廢泥作為主要原料，成功生產(chǎn)出仿古磚。毫無疑問，這是將垃圾轉(zhuǎn)化為財(cái)富并降低成本的好方法。

拋光廢渣用作發(fā)泡原料，通過結(jié)合陶土材料如黏土、石英和鉀長石等，制備具有良好抗變形性能的輕質(zhì)陶瓷磚；開發(fā)具有熱膨脹系數(shù)和輕質(zhì)磚坯適配的高溫釉和低溫釉料；通過雙釉方法，制具有良好釉質(zhì)的輕質(zhì)釉面磚。測試結(jié)果表明，輕質(zhì)陶瓷磚釉面具有優(yōu)異的防污性能，抗折強(qiáng)度達(dá)8.47 MPa，導(dǎo)熱系數(shù)為0.39 W/（m·k）[2]。

2.2 生產(chǎn)多孔陶瓷

多孔陶瓷可以使用陶瓷廠廢料生產(chǎn)。在多孔陶瓷工業(yè)的生產(chǎn)中，土粉用作填充料，瓷粉用作骨料，粉煤灰和釉粉用作發(fā)泡基料，也用發(fā)泡劑煤。將各種原料稱量并均勻混合，然后置于不銹鋼模具中，再放入電爐中燒制[3]。

2.3 制備水泥

陶瓷廢料被用作水泥生產(chǎn)的廉價(jià)原料，可以實(shí)現(xiàn)陶瓷和水泥兩大產(chǎn)業(yè)的有機(jī)結(jié)合，既能大量處理陶瓷廢料，亦可實(shí)現(xiàn)陶瓷和水泥兩大產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

陶瓷廢料顆粒大多是不規(guī)則的鱗片狀，具有良好的可磨性。為了改變這種情況，可以處理和控制入磨陶瓷廢料，處理粗碎陶瓷廢料，然后用破碎機(jī)細(xì)破至粒徑小于20 mm。摻入陶瓷廢料不會(huì)影響水泥的粉磨效果，卻可以增加水泥的比表面積。

2.4 開發(fā)固體混凝土材料

固體廢棄物混凝土材料（簡稱SWC）是一種環(huán)保材料，人們可以以陶瓷廢料為主要原料，并用水泥和高強(qiáng)黏結(jié)劑制備SWC 材料，而利用SWC 材料生產(chǎn)的免燒型路面方磚，其性能符合我國免燒型道路磚的標(biāo)準(zhǔn)要求[4]。陶瓷廢料在破碎過程中產(chǎn)生大量粉末，這些粉末可以直接充當(dāng)SWC 的添加物。相關(guān)試驗(yàn)表明，破碎廢磚的松散堆積密度基本符合建筑用骨料標(biāo)準(zhǔn)，粉碎后的顆粒等級(jí)用砂子調(diào)整。

2.5 用作阻尼減振材料

壓電陶瓷生產(chǎn)過程中，極化和測量等工序會(huì)產(chǎn)生大量廢渣，如何對(duì)其進(jìn)行處理已成為一個(gè)世界難題。梁瑞林根據(jù)自己提出的新型阻尼減振機(jī)理，成功地將壓電陶瓷廢料應(yīng)用于阻尼減振瀝青中，并將該廢料用于氯化丁基橡膠阻尼減震材料中，獲得了良好的效果[5]。因此，壓電陶瓷廢料可以用作阻尼材料，前景廣闊。

2.6 回收重金屬

目前，世界上陶瓷電容器的年產(chǎn)量在1 400 ～ 1 500 億件，其中多層陶瓷電容器的產(chǎn)量占70%，其生產(chǎn)和使用過程中也產(chǎn)生了大量廢品。多層陶瓷電容器一般為20 ～30 層，它由鈦酸鋇、鈦酸鉛，鉛、鈦、鎂和鉍等金屬氧化物，銀、鈀內(nèi)電極漿料和端電極組成，一般金屬含量在8%以內(nèi)。人們可以從這種廢料中回收貴金屬，如銀、鈀等，意義重大。現(xiàn)如今，由多層陶瓷電容器廢料回收銀，用球磨、鹽酸沉淀銀、氨水絡(luò)合鹽酸沉淀精制鈀的方法，銀的回收率可達(dá)到88%，鈀的回收率達(dá)到95%[6]。

2.7 生產(chǎn)衛(wèi)生陶瓷

廣東省潮州市是中國最大的工藝陶瓷生產(chǎn)和出口基地之一。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，潮州僅衛(wèi)生陶瓷企業(yè)每年產(chǎn)生的工業(yè)垃圾就超過5 萬t。廣州楓溪陶瓷研究所積極研究廢舊瓷的回收利用，成功利用陶瓷廢棄物生產(chǎn)瓷土，然后將瓷土制成產(chǎn)品。該瓷土的穩(wěn)定性、溫度和硬度均優(yōu)于普通瓷土，廢瓷利用率最高可達(dá)50%[6]。這樣就實(shí)現(xiàn)了陶瓷廢棄物的循環(huán)利用，做到了減量化和無害化，促進(jìn)了陶瓷產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2.8 生產(chǎn)陶粒

近年來，國內(nèi)外對(duì)工業(yè)廢料應(yīng)用于陶粒的生產(chǎn)進(jìn)行了大量研究。佛山陶瓷研究所與華南理工大學(xué)合作，以陶瓷廢棄物制成的輕質(zhì)陶粒為主要原料，補(bǔ)充造孔劑和防水劑，并通過一般的成型方法開發(fā)出新型多孔地鐵吸聲材料。性能測試結(jié)果表明，該吸聲材料具有廣泛的吸音頻率范圍和優(yōu)異的吸聲效果。

2.9 用于無土栽培的基質(zhì)

對(duì)比陶瓷廢料和土壤成分可知，二者含有許多共同的成分，如氧、鈣、鐵、硅等，其中大部分都以硅酸鹽的形式存在[7]。因此，陶瓷廢料可以用于無土栽培領(lǐng)域。筆者對(duì)此進(jìn)行了研究，試驗(yàn)以盆栽形式種植上海青，以廢陶瓷和椰殼為種植基質(zhì)，與泥土種植參照對(duì)比，每天對(duì)盆栽均澆相同量的營養(yǎng)液或日常用水。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，廢陶瓷與椰殼配比為1:1 時(shí)，澆灌營養(yǎng)液，植物長勢最好。廢陶瓷完全可以應(yīng)用于蔬菜的無土栽培。

表1 采用不同栽培方法的上海青生長對(duì)比

本試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了無土栽培的技術(shù)突破，無土栽培時(shí)，不同植物可以應(yīng)用不同的營養(yǎng)液，加入培養(yǎng)植物所需的元素，不僅可以提高植物的生長速度，還可以使陶瓷廢料得以利用。

3 廢陶瓷回收利用的阻礙

3.1 社會(huì)重視度不夠

目前，在廣東佛山、贛州等陶瓷產(chǎn)業(yè)密集度較高的地區(qū)，當(dāng)?shù)鼐用衿毡槿狈Νh(huán)境保護(hù)意識(shí)，沒有正確認(rèn)識(shí)到廢瓷的危害性，進(jìn)行廢陶瓷回收處理的企業(yè)少之又少。據(jù)了解，這些地方每年廢陶瓷產(chǎn)量高達(dá)數(shù)百萬噸，而廢料處理企業(yè)每年僅能處理極少數(shù)，這無疑是杯水車薪。想要實(shí)現(xiàn)廢瓷循環(huán)利用，陶瓷企業(yè)和政府相關(guān)部門需要齊心協(xié)力[8]。

3.2 運(yùn)作費(fèi)用太高

目前，陶瓷廢料填埋費(fèi)用為20 元/t。填埋后，廢陶瓷依然很難降解，容易造成二次污染。廢陶瓷數(shù)量增加，使得回收時(shí)球磨磨漿的生產(chǎn)時(shí)間增加，造成電費(fèi)和機(jī)械損耗費(fèi)上升，生產(chǎn)成本增加。若再加上廢陶瓷收購費(fèi)用，每噸再生瓷的價(jià)格高于同類產(chǎn)品，阻礙再生陶瓷的市場推廣，使得廢陶瓷回收利用難以進(jìn)行[8]。

3.3 相關(guān)項(xiàng)目扶持政策未出臺(tái)

目前，廢陶瓷回收利用缺乏具體的政策，稅收優(yōu)惠也難以落實(shí)。廢陶瓷再生產(chǎn)品的價(jià)格偏高，單單靠企業(yè)無法解決，國家需要出臺(tái)相關(guān)政策予以指導(dǎo)和扶持。

4 結(jié)論

如今，環(huán)境保護(hù)越來越受到人們的關(guān)注。陶瓷行業(yè)推行廢料回收，既有助于節(jié)能減排，保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用，也有助于突破發(fā)達(dá)國家的綠色壁壘，實(shí)現(xiàn)自身的可持續(xù)發(fā)展。目前，中國陶瓷行業(yè)發(fā)展形勢不容樂觀，需要長期努力，沖破重重綠色技術(shù)障礙，全面實(shí)施廢料回收，減少物耗，創(chuàng)造利潤增長點(diǎn)。因此，企業(yè)要充分利用陶瓷廢料，大力研發(fā)清潔陶瓷再生材料，以有效保護(hù)環(huán)境，推動(dòng)陶瓷行業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。另外，企業(yè)開展陶瓷廢料回收利用，可以提高自身競爭力。陶瓷廢料回收既涉及技術(shù)問題，又涉及管理問題，需要企業(yè)各部門和每位員工的共同努力。通過廢料回收利用，企業(yè)可以推廣先進(jìn)生產(chǎn)理念，加強(qiáng)內(nèi)部管理，提高生產(chǎn)技術(shù)水平，提升員工的整體素質(zhì)，最終實(shí)現(xiàn)長遠(yuǎn)發(fā)展。