淺談廢陶瓷的資源化再利用研究

孫曉瑋，邵佳慧，王巧梭，武麗華

（河北建材職業技術學院，秦皇島 066004）

1 引言

近年來，我國一直是世界上陶瓷生產量和消費量最大的國家。據不完全數據統計，在陶瓷生產和應用過程中，每年會有近2000萬噸的陶瓷廢料產生，侵占大量土地資源，回收利用空間巨大。陶瓷廢料的回收利用，不僅可以減輕環境污染，而且可以節約大量天然礦物材料，對帶動社會發展和經濟效益增長起到促進作用。

陶瓷廢料屬于工業固體廢棄物，其種類繁多，組成復雜，成分中含有鉛、鎘等重金屬，嚴重污染土壤和水源。國內很多中小型企業尚不具備處理能力，廢陶瓷回收再利用面臨巨大挑戰，亟需解決。目前，世界各國對于陶瓷廢料的回收再利用也越來越重視。

發達國家很早就開始著手陶瓷廢料的回收與利用，有的國家還為廢陶瓷的回收利用頒布了專門的法規，用來約束陶瓷廢料的綠色循環再處理。例如，英國艾思卓公司在上世紀90年代就研發了陶瓷釉料和泥漿回收系統用來回收再利用陶瓷廢料，該系統的使用可以使企業在回收廢料流水線上實現原料的100%回收和再利用；日本對于廢料的回收頒布了專門的法規，如《廢棄物處理法》、《建設回收利用法》等，許多建筑陶瓷廠必須對其產生的陶瓷廢料進行再加工和回收利用；意大利Poppiclemention公司在上世紀80年代就著手開展陶瓷綠色項目，減少70%的S、N氧化物和煙氣中污染物排放；我國政府也非常重視陶瓷廢料的綜合利用情況，加大對廢陶瓷回收利用企業的政策扶持力度，對其給予減免稅政策及配套扶持政策，如陶瓷生產企業比較多的江西省景德鎮、廣東省佛山、潮州市等城市針對廢陶瓷的回收利用都分別出臺了相應的政策法規，使得廢陶瓷回收利用落到實處，取得不錯的經濟效益和社會效應。

目前，世界各國對于陶瓷廢料的回收再利用也越來越重視，材料研究者將陶瓷廢料作為原料用來再生陶瓷、制備混凝土、耐火材料等，打破了傳統的生產模式，正在探索新型閉環綠色發展道路。

2 廢陶瓷的來源

目前，我國廢陶瓷的年產生量巨大，主要是在建筑陶瓷和衛生陶瓷生產和使用過程中產生，其次來源于生活。

在生產中，陶瓷廢料主要來源于建筑和衛生陶瓷生產階段中的成型、干燥、燒結、施釉、搬運等工藝過程廢料，主要分為六類。一是原材料在預處理過程中產生的粉塵、碎屑、污泥等；二是陶瓷制品在燒結前形成的坯體廢料，分為無釉廢料和施釉廢料；三是陶瓷生產過程中產生的污水經過凈化處理后形成的廢釉料，這部分廢料中包含重金屬元素等有毒有害物質；四是陶瓷制品在燒結過程中因搬運等工序損壞產生的燒結廢料；五是在經過多次重復使用、破損和更新換代而失去原有使用價值的廢磨具和廢匣缽；六是陶瓷產品在深加工過程中產生的廢磚屑和廢泥渣。

在生活中，廢陶瓷主要來源于生活中廢棄的墻地磚、衛浴、餐具、水杯、花瓶等。這部分廢陶瓷主要作為生活垃圾被丟棄，回收量非常少。

無論是生產還是生活廢陶瓷，處理方式大部分都采取直接填埋，處理手段不僅占用了大量土地資源，也對水和土壤造成了嚴重的污染，給城市環境和自然生態帶來極大的危害。

3 廢陶瓷的危害

近年來，隨著社會發展和科學技術的進步，我國陶瓷的產量位居世界首位，與此同時，廢陶瓷帶來的危害也成為備受詬病的痛點。陶瓷行業帶來的危害主要有重金屬污染、大氣污染、水污染和侵占大量土地資源等。

3.1 土壤污染

如今，陶瓷廢料廢渣的回收和再利用技術仍不夠先進，大部分采取直接填埋的方式處理，致使大量廢渣擠占耕地，而廢渣短時間內無法降解，廢渣中又含有重金屬元素等有毒化學物質，對土壤造成嚴重污染。除了對土壤的污染，陶瓷生產還需要消耗大量不可再生的自然資源，造成了自然礦產資源的嚴重枯竭。

3.2 大氣污染

在陶瓷生產的燃燒和煅燒階段，會釋放出大量煙氣粉塵和有害氣體，其中包括一氧化碳、硫的氧化物、氮氧化物和氟化物等，這些有害氣體直接排放到空氣中，會造成大氣污染、酸雨、植物不結果，甚至還會造成溫室效應、海平面上升、氣候反常等嚴重后果。

3.3 水污染

在陶瓷生產過程中，淋釉、生產工序以及清洗工具的過程會產生大量廢水。廢水中含有鉛等重金屬元素、焦油酚水、固體懸浮物等有害物質，會導致水源發黑發臭，對地下水源造成嚴重的污染，同時給植物生長帶來巨大的危害，甚至是寸草不生。

4 廢陶瓷的資源化再利用途徑

近年來，陶瓷廢料的產生不僅對城市環境造成了很大的影響，還對陶瓷工業的可持續發展產生了巨大的制約。雖然我國對廢陶瓷的回收量逐年提高，但廢陶瓷的回收再利用仍有待加強。如何將陶瓷廢料變廢為寶，將廢料轉化為可回收利用的資源顯得尤為重要，也是當今環保要求的重中之重。

廢陶瓷資源化再利用的途徑很多，主要分為四類，一是再造裝飾品，如戶外桌、凳等；二是再生陶瓷，如陶瓷磚、衛生陶瓷等；三是用來再生建筑材料，如吸附材料、混凝土等；四是再生耐火材料，如高強耐堿澆注料等。

4.1 再造裝飾品

廢陶瓷再造裝飾品，指將廢陶瓷作為天然骨料的替代品與混凝土結合，配上視覺美學和功能設計創新，制造出具有全新運用價值的建筑裝飾品。現在這方面的研究已經成功投入商業生產，比如建造環保主題公園，作為公共戶外家具的桌椅、裝飾燈罩、裝飾地磚等。此外，廢陶瓷還可以與廢金屬等工業垃圾結合，將陶瓷廢料混入回收的熔融金屬中并快速冷卻，制成具有獨特美學特點的裝飾磚，用于室內外建筑裝飾。

廢陶瓷再造裝飾品主要是將廢陶瓷破碎直接再利用，這種方式耗能低，生產方式比較簡單，可以制造出更多滿足人們個性化需求的產品，具有廣泛推廣價值。

隨著社會經濟飛速發展，人們的生活水平快速提升，陶瓷裝飾藝術品也逐漸進入人們的生活，市場需求不斷增加。陶瓷廢渣再造工藝品是利用陶瓷廢渣及生產過程中產生的其他廢料作為主要原料，通過個性設計，制備出各種陶瓷裝飾藝術品，例如花瓶、壁掛、陳列品等。這種藝術品因其具有廢料回收利用、有效保護環境、個性裝飾等優點，是很好的綠色裝飾材料。

4.2 再生陶瓷

隨著陶瓷工業的快速發展，陶瓷生產企業的廢料越來越多，廢料侵占大量土地，影響當地城市環境，填埋需要耗費大量的人力和物力，還會污染土壤和水源。因此，越來越多的企業和科研院所研究利用陶瓷廢料再造陶瓷，變廢為寶。目前，陶瓷廢料再生陶瓷主要用于生產陶瓷磚、透水磚、多孔陶瓷板材、多孔磚等。

4.2.1 生產陶瓷磚

目前，陶瓷廢料主要用來生產陶瓷磚的種類有瓷磚坯料、仿古磚、免燒磚、劈開磚等。瓷磚坯料主要是將回收的廢瓷粉作為主要原料，替代瓷磚坯料中的部分長石。廢瓷粉可以從廢棄的泥水中去除雜質后獲得，也可以將廢品經過粉碎加入配料中加工制成瓷磚坯體，這樣不僅可以提高其強度，還可以減少生產過程中缺陷的產生。仿古磚多為毛邊，對尺寸要求精度不高，成分與廢泥化學組成相近，可以將廢泥、廢坯體粉碎后可以作為仿古磚的生產原料，既節省生產成本，還可以解決陶瓷生產過程中的廢料，是一個變廢為寶、降低成本、利于環保的重要途徑。免燒磚是近年來我國重要的新型節能利廢環保建筑材料，主要是利用各種工業廢渣為主要原料，生產過程可以直接壓制成型，免燒免蒸，加工簡單，不僅處理了陶瓷廠的廢料，還節約資源，這種環保磚成為各種建筑墻體材料的首選。劈開磚的制備可以利用陶瓷廢料粉磨后經擠壓成型、干燥、燒結而制成，是國家倡導的新型環保建筑墻體裝飾材料，具有很廣泛的應用前景。

4.2.2 生產透水磚

陶瓷透水磚具有容重低、強度高，是戶外停車場、廣場應用最廣泛的鋪面磚。陶瓷生產企業的固體廢棄物是生產陶瓷透水磚的主要原材料，直接將廢料用來生產透水磚，生產工藝簡單，不需要再增加生產設備，生產成本低，經濟效益高，而且利于環保，具有很高的社會效益。

4.2.3 生產多孔板材

拋光廢渣與陶瓷原料的化學組成非常相近，所以可以用來制作多孔陶瓷磚的主要原材料，生產輕質超大規格陶瓷板材、輕質多孔保溫陶瓷磚、多孔陶瓷過濾材料等。其中，輕質陶瓷板材原料中拋光廢料可以達到60%以上，再加入塑性泥土、瘠性原料，經破碎、干燥、配料后造粒、成型、燒結制成陶瓷板材，為陶瓷廢料回收再利用增加了一條有效可行的新途徑。

4.3 再生其他建筑材料

陶瓷廢料可以用來作為其他建筑材料的原料，比如水泥、新型混凝土等。拋光廢料可以用來替代黏土用來生產硅酸鹽水泥熟料，作為廉價的原料應用于水泥生產。根據生產實踐證明，1噸普通硅酸鹽水泥可以用掉300-400千克陶瓷廢渣、廢瓷，相當于10家陶瓷企業每天產生的陶瓷廢渣的總量，對廢物回收利用，降低成本，節約原料等方面產生很好的經濟效益和社會效益。截至

目前，將陶瓷廢料作為礦物摻和料用于混凝土生產已經有幾十年的研究歷史，利用陶瓷廢渣不僅可以節省水泥和降低成本，還可以降低混凝土內部升溫，改善工作性，增強后期強度，提高抗腐蝕等性能，已經是高性能混凝土生產不可或缺的重要成分之一。

4.4 再生耐火材料

廢陶瓷再生耐火材料，主要是把廢陶瓷處理之后，磨成不同粒度的骨料和不同細度的粉料，用來作為生產不定形耐火材料的原材料，還可以用來生產高強耐堿澆注料用于水泥窯預熱器等部位。依據廢陶瓷硬度高、鐵含量低等特點，將其處理成一定粒度的骨料，用來生產耐磨澆注料用于高溫、隔熱部位的低鐵耐磨高溫隔熱單層襯里材料。

5 廢陶瓷回收利用的未來發展趨勢

在雙碳戰略背景下，陶瓷行業未來將向著節約能源、節約原料消耗、三廢產生量盡量低、對人體無害的方向發展。這就要求企業打破原來“開采-生產-應用-廢棄”的傳統模式，在開發新型生產材料、優化生產工藝、改進生產技術、降低生產排放、提高產品耐久性、加強回收利用等方面加大投入，創建“回收-利用-再造-再生”閉環、綠色、低碳循環發展模式。

6 結語

目前，陶瓷生產企業對陶瓷廢料的資源化再利用越來越重視，廢陶瓷的再利用途徑也越來越多，變廢為寶已經成為解決資源短缺、實現資源可持續利用的重要途徑，具有很大的經濟效益、社會效益和環境效益。今后，在我國政策的正確引導下，會逐步完善廢陶瓷回收體系，更加支持廢陶瓷再利用產業發展，我國廢陶瓷的回收再利用一定會爆發出巨大的產業潛能。