坯體中回用污泥渣——釉面磚節(jié)能減排新技術(shù)

余國明　王貴生

摘要 本文主要論述了在釉面磚生產(chǎn)過程中,對各工序產(chǎn)生的廢水經(jīng)過污水池處理壓濾后產(chǎn)生的污泥渣,通過采用新的生產(chǎn)工藝技術(shù),大量回用于坯料中(用量達到10%)來生產(chǎn)高檔釉面磚,從而達到節(jié)能減排的目的。

關(guān)鍵詞 釉面磚,廢泥渣,節(jié)能減排

1前言

隨著全球經(jīng)濟的迅猛發(fā)展,資源被過度消耗且日益稀缺,環(huán)境問題也日益嚴重,大大制約著經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步。近年來,政府對環(huán)境保護、清潔生產(chǎn)、循環(huán)經(jīng)濟、可持續(xù)發(fā)展等要求越來越高,要求全社會都積極參與節(jié)能、降耗、減污、增效的工作,從根本上改變經(jīng)濟發(fā)展模式。陶瓷生產(chǎn)是能耗大、污染物產(chǎn)生多的行業(yè),有些廢棄物如廢泥粉和廢磚坯,由于其成份穩(wěn)定、量不多、易管理,大多廠家均回收利用。但是污水處理后的污泥渣,由于其量大、成份復(fù)雜且不穩(wěn)定,大量引入坯料中必定會帶來很大的困難,難免影響工藝的穩(wěn)定性和產(chǎn)品質(zhì)量。為此,全部回收利用廢泥渣,實現(xiàn)零排放,提高企業(yè)清潔生產(chǎn)水平,降低生產(chǎn)成本,提高產(chǎn)品的環(huán)保性能,是近年來研究的熱門課題。本項目正是通過采用新的生產(chǎn)工藝技術(shù),把污泥渣大量回用于坯料中生產(chǎn)高檔釉面磚(用量達到10%),從而達到節(jié)能減排的目的。該項目已在大生產(chǎn)中成功應(yīng)用,并獲得2008年度“金隅”杯全國建材行業(yè)革新獎二等獎。

2研制過程

2.1 坯料配方的試制

2.1.1坯用原料的選用

本項目所采用的坯用原料與原生產(chǎn)釉面磚的坯用原料一樣,其坯用原料的成份見表1。

2.1.2 坯料配方的制定

由于本項目為了全部回收利用污泥渣以實現(xiàn)零排放,因此根據(jù)污泥渣的產(chǎn)生量,如果要全部消化掉,相當(dāng)于坯料用量的10%,因而在試制時確定污泥渣的配比為10%,通過多次反復(fù)試驗,最終試制出適合釉面磚生產(chǎn)的坯料配方,其化學(xué)成份見表2。

2.1.3 粉料的制備及素?zé)?/p>

將上述原料和添加的坯用原料稀釋劑、水按配比準(zhǔn)確配料入36T球磨機磨成細度為250目篩余3～3.5%、水份34%左右的漿料,經(jīng)除鐵、過篩、噴霧造粒成一定級配和水份的粉料,經(jīng)1500T壓機壓制成形,產(chǎn)品規(guī)格為450mm×900mm。通過干燥窯烘干后在1090℃±5℃的溫度下進行素?zé)?燒成時間為60min,燒成曲線見圖1。

2.2 釉料配方的試制

2.2.1釉用原料的選用

釉用原料的種類及成份見表3。

2.2.2 底、面釉配方的試制

由于加入了污泥渣的坯料的素?zé)郎囟缺仍瓉淼呐髁纤責(zé)郎囟鹊?0℃左右,因此素坯的氣孔率與原素坯差異較大,再加上素?zé)郎囟鹊褪古黧w內(nèi)含有的部份雜質(zhì)未能完全燒掉,因此用原來的底、面釉淋釉燒成的產(chǎn)品易起針孔、釉泡,經(jīng)過多次試驗,終于調(diào)試出與坯體相匹配的底、面釉配方,其化學(xué)組成見表4和表5。

2.2.3釉料的制備及燒成

分別將甲基纖維素、三聚磷酸鈉和水按配方添加到底、面釉的原料中,并準(zhǔn)確配料入1.5T球磨機內(nèi)磨成細度為325目篩余0.35%、含水量為29%左右的釉漿,經(jīng)除鐵、過篩后在施釉線上用鐘罩先淋底釉,施釉量為280g,產(chǎn)品規(guī)格為450mm×900mm,在底釉剛干時淋面釉,施釉量為450g,產(chǎn)品規(guī)格為450mm×900mm,經(jīng)輥筒印花后,入窯爐于1135℃±5℃溫度下進行釉燒,燒成時間為60min,燒成曲線見圖2。

3結(jié)果與分析

按上述試制方法燒成的釉面磚強度高、平整度好、釉面平滑、光澤度好、后期變形小、抗釉裂性好,采用輥筒印花工藝,花色新穎、裝飾效果好,經(jīng)過與原生產(chǎn)的釉面磚進行檢測對比,有些性能還優(yōu)于原釉面磚,其測試數(shù)據(jù)見表6。

從上表可以看出,在坯料中添加10%的污泥渣,采用新的工藝技術(shù)生產(chǎn)的釉面磚各種性能不但完全達到原生產(chǎn)釉面磚的要求;而且有些性能方面還優(yōu)于原釉面磚,但是,污泥渣的成份不穩(wěn)定、雜質(zhì)較多、工藝難度大,影響的因素較多,下面就對各因素的影響進行逐一分析。

3.1 污泥渣本身特性的影響

本公司生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污泥渣,主要是以原料加工車間、釉料加工車間、施釉線及磨邊線所產(chǎn)生的廢水為主,各車間沖洗地面的水為副進入污水處理池處理后,壓濾所得的泥塊。其主要成份為坯料和釉料,還含有少量有機合成物、塵土垃圾。經(jīng)進一步研究試驗,將污泥渣在1135℃原釉面磚釉燒溫度下燒結(jié)后,其吸水率為9.76%,比原素坯20.08%的吸水率要低很多,而收縮率為9.73%,也比原坯料0.46%要大得多,這是污泥渣中所含釉料成份的熔劑作用,以及污泥渣的顆粒度因坯料和釉料中的細微粒子易隨水流進污水池而變得更細所帶來的影響。另外,污水處理劑所含的硫酸鋁、碳酸鈣、丙烯酸類等又帶來成份的復(fù)雜化。以上這些釉料顆粒度變細了,雜質(zhì)成份等雖然不多,但影響頗大,都對生產(chǎn)工藝產(chǎn)生很大影響。經(jīng)過反復(fù)試驗,采取技術(shù)和管理措施加以解決,一是各車間工序向污水處理池非正常的集中排放時,要事先通知污水處理站,以便分散處理;二是嚴格污水處理劑的用量,減少污泥渣的不良成份;三是增加污泥漿壓濾前的過篩處理,不但可以排除過大異物還可以均化污水;四是適當(dāng)增加污泥渣的陳腐時間,并在配料前用鉤機進行均化,以便成份相對穩(wěn)定;五是污泥渣加入球磨配料中一起細磨和分散。

3.2 燒成制度的影響

經(jīng)過試驗表明,配料中加入10%的污泥渣后,如果維持原素?zé)郎囟?一方面會造成素坯的吸水率過低而影響施釉,另一方面會因收縮率過大而影響平整度,所以要采用降低素?zé)郎囟鹊姆椒?既可以保證素坯符合工藝要求,又節(jié)約能耗。但隨之而來的問題是,素?zé)郎囟鹊陀谟詿郎囟鹊脑?污泥渣中所增加的有機物和高溫分解的合成物等成份對釉燒的破壞將會加劇,如果調(diào)整坯料配方,提高素?zé)郎囟葋肀苊膺@些雜質(zhì)的影響,又失去了降低素?zé)郎囟取⒐?jié)約能源的意義,因此還是決定采用低溫素?zé)?、高溫釉燒的二次燒成工?充分發(fā)揮節(jié)能減排的優(yōu)點。

經(jīng)過反復(fù)的試驗,采取調(diào)整素?zé)裏晒に?加強300℃～600℃有機物氧化分解溫度區(qū)的控制,同時強化 1000℃以上高溫保溫區(qū)的控制,以便盡可能多地排出分解氣體,同時在窯爐壓力控制方面,將“0”壓位盡量往后移,以便分解產(chǎn)生的氣體能盡快排走,從而解決因有害氣體過多而影響釉面光澤的缺陷及避免針孔、釉泡等缺陷的產(chǎn)生。

3.3 釉料方面的影響

在本項目中,為了全部回用本企業(yè)產(chǎn)生的污泥渣,實現(xiàn)零排放的目標(biāo),因此在坯料中添加了10%的污泥渣。鑒于污泥渣的固有特性:燒成溫度低、高溫?zé)啥斡泻怏w多、收縮大、吸水率低,同時為了滿足釉面磚的生產(chǎn)工藝以達到節(jié)能降耗的目的,必須采用低溫素?zé)⒏邷赜詿男鹿に?。而低溫素?zé)?、高溫釉燒的二次燒成工藝特點是介于一次燒成工藝和傳統(tǒng)二次燒成工藝之間,雖然坯體經(jīng)過素?zé)陀詿?但是坯、釉之間的適應(yīng)性與一次燒成工藝相似。由于污泥渣中含有的雜質(zhì)成份較復(fù)雜,對釉料熔融過程中造成的影響較大,易引起釉面針孔、氣泡等缺陷的產(chǎn)生,雖然沒有進一步化驗是何種成份的影響,據(jù)試驗結(jié)果,素?zé)黧w在高溫釉燒時仍有氣體分解溢出。為了不影響產(chǎn)品的釉面質(zhì)量,讓氣體能夠在釉料熔融前盡可能地排走,只有提高底、面釉的始熔溫度,以及在熔融前保證一定的氣孔率和在熔融后保證好的高溫粘度特性。這種特性一方面有利于氣體在釉料熔融前順利排出,另一方面在釉料熔融后又能瞬間將因氣體排出而造成的小凹坑熔平,這樣即保證了釉面的平滑度,又不會產(chǎn)生針孔、氣泡等缺陷。所以在配方中始融溫度高的石英及煅燒后雜質(zhì)、氣體少的滑石用量應(yīng)適當(dāng)多一點,同時也應(yīng)選用始融溫度高及表面張力稍大的熔塊。

3.4 其它方面的影響

由于坯料配方中添加了10%的污泥渣,使得坯體在高溫中的燒成收縮比原來工藝的大,為了保證坯、釉的結(jié)合性,坯、釉料的球磨細度要求也比較嚴格,試驗表明,在保證產(chǎn)品不出現(xiàn)縮釉的前提下,適當(dāng)提高釉料的細度有利于坯、釉的結(jié)合。

坯、底釉、面釉三者之間膨脹系數(shù)的適應(yīng)性也相當(dāng)重要,試驗表明,如三者膨脹系數(shù)調(diào)配不當(dāng),在燒成過程中易出現(xiàn)產(chǎn)品規(guī)整度差及爆釉等現(xiàn)象。

坯料的漿料稀釋劑的成份影響也較大,由于污水處理過程中添加的有機物對漿料的流動性影響較大,所以漿料的稀釋劑成份選用不好,會造成漿料流動性差、球磨效率不好的結(jié)果。

4結(jié) 束 語

本項目這一新技術(shù)的研制成功,為釉面磚生產(chǎn)企業(yè)提供了固廢物零排放的技術(shù),滿足了清潔生產(chǎn)的需求,提高了產(chǎn)品的性能,降低了生產(chǎn)成本,增加了企業(yè)的利潤,可以說是一舉多得的技術(shù)成果,在當(dāng)前國家倡導(dǎo)清潔生產(chǎn)、可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟新模式中,意義重大,不僅給本公司帶來好處,對行業(yè)及社會可作出了一點貢獻。

參考文獻

[1] 劉康時.陶瓷工藝原理[M].廣州:華南理工大學(xué)出版社,1990.