利用當?shù)卦咸娲鷱V東黑泥及陶瓷廢料綜合利用研究

俞莉紅 丁怡 劉海馨 顧畔 初小葵

摘 要：遼寧法庫陶瓷多年來其高檔拋光磚粘土原料主要采用廣東黑泥，隨著其規(guī)模與產(chǎn)量的迅猛發(fā)展勢必使這種優(yōu)質(zhì)粘土礦物日漸枯竭，同時拋光等產(chǎn)生的大量廢料也造成環(huán)境與效益之間的矛盾，因而利用當?shù)卦洗鎻V東黑泥及陶瓷廢料的綜合利用迫在眉睫。

關(guān)鍵詞：黑泥;替代;陶瓷廢料;綜合利用

1 前 言

遼寧省擁有豐富的陶瓷原料，近年來，遼寧省陶瓷行業(yè)發(fā)展迅猛，其中，沈陽法庫陶瓷城已逐步成為東北瓷都，其規(guī)模與產(chǎn)量已在國內(nèi)占有重要地位，拋光磚生產(chǎn)線就超過100條，產(chǎn)值達到上百億元，然而，生產(chǎn)拋光磚所用的主要原料之一——可塑性粘土均為廣東黑泥（又名中山泥），盡管各廠家配方有所差別，每條線每日仍有近百噸的用量，廣東黑泥來自廣東省，可想而知法庫每年有幾千萬噸的廣東黑泥要由廣東運至遼寧法庫，這種情況不但使拋光磚生產(chǎn)成本居高不下，而且由于全國各地拋光磚生產(chǎn)所用塑性粘土均為廣東黑泥，勢必使這種優(yōu)質(zhì)粘土礦物日益枯竭，不利于法庫陶瓷產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。解決這一問題的關(guān)鍵就是以地方原料全部或部分代替廣東黑泥，這種替代并不是簡單的一種原料替換，它不僅要考慮燒成溫度，還要考慮成型工藝、滲花工藝對坯體強度以及最終燒成色澤等的要求，盡管國內(nèi)很多研究院所和高校進行了大量、長期的研究，但由于合適原料難選，替代難度較大，目前國內(nèi)各省幾乎所有拋光磚生產(chǎn)所用塑性粘土均為廣東黑泥。

法庫陶瓷的迅速崛起目前可以說是建立在一種粗放的經(jīng)營模式，主要體現(xiàn)在對陶瓷原料的普遍浪費及廢料的大量堆積，這種情況使資源大量浪費，而且擠占了生產(chǎn)場地，長期積累，環(huán)境和效益之間的矛盾就會日益凸顯?？梢哉f解決好陶瓷廢料的綜合利用，是法庫瓷都能否可持續(xù)、健康發(fā)展的關(guān)鍵所在。

針對以上兩個突出問題，受法庫科技局的委托，我們開展了大量試驗工作，解決了一系列難題，其中黑泥替代研究工作已接近尾聲，陶瓷廢料利用研究工作也正井井有條開展。

2 研究工作

2.1 廣東黑泥替代研究

廣東黑泥替代研究研究組主要從以下三方面開展工作：

2.1.1 原料勘察

廣東黑泥是長期地質(zhì)變遷和水流沖刷而沉積下來由細微顆粒組成的粘土礦物，由于溫、濕度較高，礦物內(nèi)含有較多腐殖物而呈黑色，因此表現(xiàn)為塑性高，高溫燒結(jié)后腐殖物完全揮發(fā)，燒成后白度高，是一種理想的可塑性粘土礦物。相反，東北地區(qū)由于低溫、干燥的氣候，粘土礦物所含腐殖物較少，因此，絕大多數(shù)粘土均為脊性粘土礦物，物理性能與廣東黑泥相差極大，找到性能與廣東黑泥接近的粘土礦物是能否進行替代的關(guān)鍵，通過查閱80年代遼寧陶瓷礦物勘察資料，項目組行車幾千里在東北三省對多個原料礦區(qū)進行勘察、取樣。在勘察過程中除了礦物性能以外，還要考察礦物儲量、分布、開采、價格等綜合因素，經(jīng)過對十多個取樣礦物的全面性能檢測，最后終于找到較為理想的替代粘土。

2.1.2 性能檢測

性能檢測包括化學成分、物理性能、成型性能和燒成性能。

化學成分檢測是評價粘土性能優(yōu)劣的最直觀的評價方法，表1為廣東黑泥和選定粘土的化學成分對比。

備注：1#：廣東黑泥;2#選定粘土。

物理性能檢測包括燒結(jié)白度、可塑度兩項關(guān)鍵指標，表2為廣東黑泥和選定粘土的燒結(jié)白度和可塑度比較。

成型性能檢測包括物料粒度、坯體抗折強度，表3為廣東黑泥和選定粘土的物料粒度和坯體抗折強度比較。

燒成性能包括燒成收縮、吸水率、體積密度和燒后白度，表4為廣東黑泥和選定物料燒成性能比較。

通過對幾十種原料，上百個性能檢測篩選，從以上所選定的粘土性能檢測結(jié)果可以看出，所選粘土可塑度高于廣東黑泥，燒成白度略低于廣東黑泥，結(jié)合其它檢測性能，選定的粘土經(jīng)過配方調(diào)整及不完全替代，可以滿足生產(chǎn)工藝要求，產(chǎn)品燒成白度及其它性能可以達到原產(chǎn)品性能。

2.1.3 配方試驗

要將新配方應用于生產(chǎn)實際，配方研究必須遵循以下原則：

（1）低成本。

低成本主要包括兩方面：一是燒成溫度不能高于現(xiàn)有燒成溫度;二是新配方原料成本低于原配方原料成本。

（2）波動范圍小。

波動范圍小指新配方的生產(chǎn)工藝和燒成工藝要與原配方基本一致，以免更改配方時造成損失。

（3）性能穩(wěn)定。

性能穩(wěn)定主要指產(chǎn)品的燒成范圍，燒成范圍越寬，成品率越高，這也是配方研究中難度最大的一項，同時產(chǎn)品的其它性能如吸水率、白度等不低于原產(chǎn)品性能。

2.2 陶瓷廢料綜合利用研究

陶瓷廢料綜合利用研究主要包括兩方面：一是拋光廢渣的再利用研究;二是廢瓷片再利用研究。

陶瓷廢料利用研究遵循低成本原則，拋光廢渣再利用目前已經(jīng)開展的工作主要有以下兩方面：

首先，在二次布料的拋光磚生產(chǎn)中，用拋光廢料取代部分第一次布料所用的生產(chǎn)原料進行拋光磚生產(chǎn)，其優(yōu)點是可以提高鋪設面的吸水率，鋪設時有利于提高磚與地面的結(jié)合強度，經(jīng)小試試驗，加入低于5%wt的拋光廢料，不影響拋光磚生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品性能。

其次，利用拋光廢料生產(chǎn)環(huán)保輕質(zhì)磚，利用陶瓷拋光廢料中所含有的拋光劑、絮凝劑等有機物，在燒成時可形成微孔的特點，可用來生產(chǎn)輕質(zhì)環(huán)保磚，該項工作已經(jīng)進行了大量配方研究，研制出的產(chǎn)品性能如表6。

3 結(jié) 語

除了選定粘土外，其它原料均為廠家現(xiàn)用原料，每次配方試驗均與廠家生產(chǎn)狀況同步進行，通過性能檢測，對比新配方與生產(chǎn)配方的優(yōu)劣，對試驗效果較好的配方，廠家進行實際燒成檢驗，先后完成了近50個配方試驗及性能測試，并多次到廠家進行實際燒成檢驗，目前已經(jīng)研制出各方面性能優(yōu)越的配方，廣東黑泥的配方用量由原來的24%降低到目前的6%，同時產(chǎn)品白度有所提高，燒成溫度略低于原燒成溫度，配方原料成本比原來有所降低。

對陶瓷廢料的綜合利用研究，今后還有大量的工作，方向主要有以下三方面：一是利用拋光磚廢料制備免燒廣場、路面磚;二是利用廢瓷片和拋光廢料制備透水磚;三是進一步深化拋光廢料在拋光磚生產(chǎn)上的循環(huán)利用和用來制備環(huán)保輕質(zhì)磚的研究。

在法庫科技局的大力支持下，在沈陽鑫凱陶瓷有限公司的積極配合下，廣東黑泥原料替代項目取得了突破性進展，希望今后能夠利用我們?nèi)〉玫目蒲谐晒头e累的經(jīng)驗，繼續(xù)為法庫陶瓷的發(fā)展服務。

參考文獻

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