云南省某企業(yè)大理石廢漿再利用的探索性研究

楊琳琳，寧旺云，張永華，唐秀英

（云南農(nóng)業(yè)大學，云南 昆明 650021）

云南省某企業(yè)大理石廢漿再利用的探索性研究

楊琳琳，寧旺云，張永華，唐秀英

（云南農(nóng)業(yè)大學，云南 昆明 650021）

針對云南地區(qū)以及某企業(yè)大理石廢漿的特點，制定了廢漿處理工藝流程，對大理石石粉進行了用作回收電池鉛、除酸劑以及土壤改良劑和制作免燒磚的研究。

大理石；廢漿；石粉；再利用

云南是聞名遐邇的優(yōu)勢石材大理石之鄉(xiāng)，大理石產(chǎn)量占石材總產(chǎn)量的95%以上[1]。大理石在加工過程中會產(chǎn)生大量邊角料和廢漿。目前，石材邊角料已得到充分的再利用，但對于廢漿還沒有較好的處理方法。根據(jù)加工方式不同，廢漿量占所加工石材荒料重量的20%～30%。廢漿中大約含水50%，剩下的是大理石粉末[2]。近年來隨著石材工業(yè)的快速發(fā)展，廢漿的排放量也日益增多，投巨資租用農(nóng)田，采用填埋堆放或任其流入江河、大海等方法，勢必破壞良田，嚴重污染水土資源。因而綜合利用石粉污泥，使其變廢為寶，是唯一切實可行的途徑。2010年云南省生產(chǎn)大理石板材突破500萬m2，在切割板材過程中產(chǎn)生的石粉約有50萬m3，處理石粉也頗為耗費財力[3]。以其企業(yè)為例，每年運輸處置石粉廢料的費用就達到30萬元。因此，正確處理和利用這些石粉廢料，一方面能有效保護水土資源，控制環(huán)境污染；另一方面還能變廢為寶，創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟效益。

1 大理石廢漿的處理

云南某企業(yè)生產(chǎn)的大理石主要為白色大理石，廢漿一般呈白色綢狀，pH值為8～9、SS為1 000～1 500mg/L、COD為10～50mg/L，以往的處理工藝為自然沉降。但是大理石加工廢漿主要污染物為SS，包括大顆粒的可沉碎粒和難以沉降的細小顆粒，大顆粒在初沉調(diào)節(jié)池可以被去除，大理石灰等由于顆粒細小，在水中發(fā)生乳化，形成乳濁液，甚至膠體，難以自然沉降去除，所以以往的處理方法處理過程長且不能達到國家的污水排放標準[5]。

按照國家污水處理工程標準和該公司石材加工廢漿特點設計的處理流程如下：

為了使大理石廢漿加快沉淀，在隔板反應池與平流沉淀池上方增加了加入絮凝劑、助凝劑等的加藥裝置。為了使處理過后的水達到國家的污水處理標準(GB18918-2002)，在雙層濾池中安裝了真空的膜濾系統(tǒng)，泥漿處理的過程縮短，減少了泥漿的堆積及占地[4]。該廢漿處理系統(tǒng)具有以下特點：

(1) 該處理工藝是對廢漿的深度處理，雙層濾池具有真空的膜濾系統(tǒng)。可以濾出0.3～1nm的污染物、截留分子量200～1 000有機化合物、去除化解多價毒性重金屬離子等，出水水質(zhì)清澈透明，無害無味，處理后的水含COD約10～50mg/L，SS約20～30mg/L，BOD約20～30mg/L，石油類<5mg/L，pH值為7～8，達到了國家污水二級排放標準。

(2) 大大提高了污水處理的效率，使污水處理時間減少到了原來的30%，同是減少了泥漿的堆積及占地。

(3) 建設投資少，費用是其他常規(guī)方法的60%～70%，建設周期短、不受氣候、地理條件的限制。

(4) 維護方便、操作簡單、易于管理，整個系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)費用低。

(5) 精密的過濾系統(tǒng)無需更換，長期使用。

(6) 干化污池清理簡便，清理周期一般為3～6個月；工藝使用壽命長，使用壽命可達30～50年。

2 大理石石粉的應用

云南省主要生產(chǎn)白色大理石，石粉的主要成分是碳酸鈣，由于加工石材時不會使用污染性外加劑，所以石粉可看作是一種幾乎很純的化學產(chǎn)品，并且可以在工業(yè)及生態(tài)學中使用。目前國外在利用石材加工廢漿方面，已經(jīng)取得了很多成果，現(xiàn)從幾個主要方面加以介紹。

2.1 大理石粉末代替純堿用于回收電池鉛

多年來，有一些專業(yè)廠用純堿做助溶劑回收電池鉛。而意大利一家公司現(xiàn)在已使用大理石粉末來代替純堿。這樣做有兩個優(yōu)點：降低生產(chǎn)成本和使廢渣進入新的生產(chǎn)流程。碳酸鈣與其他添加劑成分(硅沙、鐵屑、碳、電池的鉛化合物、硫酸鹽和氧化物)混合后能夠回收電池鉛，同時產(chǎn)生出一種廢物，這種廢物中含有氧化鈣、硅酸鹽、氧化鐵與金屬鐵，以及2%～3%的鉛。以前采用純堿回收時產(chǎn)生有毒害的廢物送到排泄場地無法利用，現(xiàn)在由于摻有大理石廢漿后，其中所含石灰并不妨礙廢物與水泥、沙子的凝聚，因而可以得到充分利用。例如可用作洗衣機洗滌筒的穩(wěn)定壓塊，因為這種廢物中含有50%的鐵，比重高。意大利有一家工廠每月回收800t電池鉛，消耗150t大理石粉末，同時每天生產(chǎn)出2 000t這種廢物[2]。

中國現(xiàn)在80%的鉛用于鉛酸蓄電池，而鉛酸蓄電池，主要應用于內(nèi)燃機打火和電動自行車動力，鉛酸蓄電池的鉛污染主要集中于生產(chǎn)和回收環(huán)節(jié)。金屬鉛熔點低、高溫下易揮發(fā)，在鉛熔化制備合金、鑄造工序中極易造成污染。2010年，中國汽車和電動自行車的銷量分別是1 800萬輛和3 000萬輛，這一行業(yè)的環(huán)保合格率僅為12.4%。現(xiàn)在鉛酸蓄電池出現(xiàn)嚴重供應不足，缺口達40%，價格上升了20%～30%。因此如何安全且有效回收電池鉛已經(jīng)成為一個急需解決的問題。如果將大理石石粉應用于回收電池鉛，則既解決了電池的缺口為題，又解決了鉛回收的污染問題。

2.2 大理石粉末做除酸劑

全世界都在被酸雨所困擾，有很多機構(gòu)和個人在研究酸雨問題。酸雨產(chǎn)生的污染源很多，但主要是來自煤炭及其派生物的燃燒。電站燃燒煤排放的煙就是一個不可忽視的污染源。目前，國外已制造出用石灰石干法或濕法除去二氧化硫的設備。意大利的ENEL采用干法把大理石粉末與二氧化硫反應產(chǎn)生硫酸鈣即石膏，可用于建筑業(yè)。這樣不但使大量大理石粉末被用掉，而且也清潔了環(huán)境。陳國本等[2]研究將很細的碳酸鈣粉末放入被污染最嚴重的世界大湖之一—ORTA湖，以除去水中的酸，用作除酸劑的碳酸鈣的粉末粒度要求小于0.1mm，至少30%低于0.02mm。而大理石廠的廢漿非常符合這一要求，因為大理石廢漿中包括大理石粉末在內(nèi)的60%固體物的粒度要低于0.01m。所以將大理石廢漿用作除酸劑是一個可行的和值得研究的課題。

2.3 農(nóng)業(yè)上的應用

土壤中酸性過高，有益于鎂、硼與植物的親和，但會引起鋁、銅、鋅中毒現(xiàn)象。所以利用石粉中的碳酸鈣來中和土壤的酸性是一項值得研究的課題。據(jù)國外研究，一公頃土地需要100t大理石粉末才能將微酸值土壤的pH值變成接近中性值。在這方面意大利已有了一些經(jīng)驗，如意大利某酒場，利用石材加工廢漿中的大理石粉末來解決自然環(huán)境問題。

我國屬熱帶、亞熱帶地區(qū)，廣泛分布著各種紅色或黃色土壤的酸性土壤。當?shù)貧鉁馗?、雨量大，年降雨多? 500mm以上。這種高溫多雨、濕熱同季的特點，使土壤的風化和成土作用均甚強烈，生物物質(zhì)的循環(huán)十分迅速。鹽基高度不飽和，pH值一般在4.5～6，同時鐵鋁氧化物有明顯積聚，土壤酸瘦。所以用廢棄的大理石石粉來中和土壤的酸性是一個一舉兩得的辦法。

2.4 制作大理石免燒磚

國內(nèi)外早有用大理石石粉制作免燒磚的報道，但是在云南省小型的石材加工企業(yè)中應用的非常少。制作免燒磚的主要材料是大理石粉末、膠結(jié)料和摻合料[6]。膠結(jié)料主要為礦渣硅酸鹽水泥，摻合料主要為山土。大理石石粉制作免燒磚的流程比較簡單，基本過程如下：

(1) 原料處理。為滿足成型工藝和強度的要求，大理石粉、山土最大粒徑小于5mm，含水率小于10%。

(2) 由于外加的膠結(jié)料和摻合料微量，宜隨水加入拌合物料中，濕拌物料以不結(jié)塊為宜。

(3) 成型，采用半干法壓制成型。成型壓力及加壓時間是免燒磚生產(chǎn)的關鍵參數(shù)。如采用小型的YZM-70免燒磚壓磚機，成型壓力一般約70t，加壓時間一般為0.7s。

(4) 養(yǎng)護，成型磚坯人工養(yǎng)護成本和能耗高，自然養(yǎng)護簡便易行，一般選用自然養(yǎng)護，磚成型后覆蓋靜停ld，l周內(nèi)適時淋水養(yǎng)護。

筆者通過初步試驗及調(diào)查研究，認為大理石粉免燒磚的材料性能可以滿足低層建筑的要求，也可在框架結(jié)構(gòu)中使用。石粉免燒磚與機制粘土燒結(jié)磚在墻體工程應用上的主要差別為：免燒磚尺寸準確、表面平整、吸水率小，因此砌筑砂漿和內(nèi)外墻抹灰砂漿可減少用量20%左右，免燒磚比普通機磚重約15%，使運輸費用有所增加。云南某企業(yè)年廢棄的大理石粉可滿足一條年產(chǎn)200萬塊的免燒磚生產(chǎn)線。

3 結(jié)論

(1) 大理石廢漿可以變廢為寶，不但可以節(jié)省處理廢漿的運輸費用，減少污染環(huán)境，而且處理后的廢漿一部分變?yōu)榍逅罂梢栽傺h(huán)利用，另一部分變成干化的石粉可以進入新的生產(chǎn)流程。

(2) 廢棄的大理石粉可以被用作回收電池鉛以及除酸劑和土壤改良劑。

(3) 利用大理石粉可以制作免燒磚，云南省某企業(yè)的大理石廢漿可滿足年產(chǎn)量為200萬塊的生產(chǎn)線的需求。

[1]張盛江,楊金明.云南大理石資源特點、開發(fā)現(xiàn)狀與對策[J].石材,2001(3):58-60.

[2]陳國本,陳欣.國外對大理石、花崗石加工廢漿的開發(fā)利用[J].石材,2002(12):12-14.

[3]王嘉杰.“十一五”期間云南省大理石產(chǎn)量保持增長態(tài)勢 云南2010年石材產(chǎn)量突破500萬m2[J].石材,2011(3):59-60.

[4]徐微,呂錫武,朱光燦,等.三級混凝/沉淀工藝處理大理石加工廢水[J].中國給水排水,2007,23(6):53-54.

[5]李小梅.石板材加工行業(yè)的水環(huán)境污染特征研究[J].福建師范大學學報(自然科學版),2006,22(4):67-79.

[6]林輝.高強度石粉免燒磚的研制[J].福州大學學報(自然科學版),2006,34(4):548-559.

Exploratory Study of Re-use the Waste Slurry in a Company of Yunnan

YANG Lin-lin, NING Wang-yun, ZHANG Yong-hua, TANG Xiu-ying
(Yunnan Agriculture University, Kunming 650201, China)

Aiming at the marble waste slurry characteristics of the company and Yunnan, developed the process of waste marble,study of the marble powder in recycling of lead batteries and acid removal agent and soil improvement agent and making unburned brick.

marble; waste slurry; powder; re-use

TU564.21;X754

A

1007-9386(2012)05-0022-02

2011-12-31