回收拋光廢渣制備陶瓷磚的研究發(fā)展現(xiàn)狀

區(qū)邦熙

摘 要：隨著陶瓷行業(yè)的快速發(fā)展，拋光廢渣的循環(huán)利用已經(jīng)成為國內(nèi)外學者研究的熱點。本文從拋光廢渣制備陶瓷磚的角度，分析國內(nèi)企業(yè)和科研院所對拋光廢渣制備陶磚的研究與應用現(xiàn)狀。重點總結(jié)了拋光廢料在制備墻內(nèi)釉面磚、多孔陶瓷磚、陶瓷仿古磚、免燒透水磚以及超薄拋光磚方面的研究和應用情況，以期幫助企業(yè)節(jié)約陶瓷生產(chǎn)升本和固體廢料的污染問題。

關鍵詞：拋光廢料;陶瓷磚;制備

1 前 言

隨著我國陶瓷行業(yè)的快速發(fā)展，在國民經(jīng)濟社會中發(fā)揮了重要的作用，我國的陶瓷磚產(chǎn)量已經(jīng)連續(xù)多年位居世界產(chǎn)量的第一位。但是在陶瓷行業(yè)快速發(fā)展的同時，也出現(xiàn)了大量的資源浪費和環(huán)境污染等問題[1]。尤其最近幾年來陶瓷生產(chǎn)企業(yè)的拋光廢渣利用得到了政府部門的重視?；诖?，高校和科研院所開始進行回收拋光廢渣制備陶瓷磚的研究。雖然最近幾年拋光廢渣的循環(huán)利用取得了一些成績，但是仍然存在回收效率低、陶瓷磚制備不穩(wěn)定的問題。所以，如何將拋光廢渣變廢為寶，充分利用拋光渣制備出合格的陶瓷磚，已經(jīng)成為國內(nèi)外學者的研究熱點。

目前超過90%的拋光廢渣處理是采用就地掩埋的方式，不到10%的拋光渣進行循環(huán)回收利用。拋光廢渣的應用范圍主要包括了墻內(nèi)釉面磚、陶瓷仿古磚、多孔陶瓷、免燒透水磚和制備超薄拋光磚等。表1位最近幾年來國內(nèi)利用拋光廢渣制備陶瓷磚的應用企業(yè)?？梢钥闯?，拋光廢渣制備陶瓷磚的技術研究主要集中在國內(nèi)的陶瓷企業(yè)和相關科研院所學校。

2拋光廢渣制備陶瓷磚的利用現(xiàn)狀

2.1 墻內(nèi)釉面磚

利用拋光廢渣制備墻內(nèi)釉面磚目前是最簡單和最有效的利用方法，在這個領域內(nèi)，目前廣東紅陶陶瓷走在最前端。付亞玲（2018）的研究認為當拋光廢料的加入量為8%-10%時，墻內(nèi)釉面磚的性能達到最好。通過采用正交試驗，優(yōu)化調(diào)整高、低溫砂以及黑泥的含量，從而研制出能夠適合墻內(nèi)釉面磚的原材料[3]。表2為利用拋光廢渣生產(chǎn)出來的墻內(nèi)釉面磚的各項物理性能。廣東宏陶陶瓷公司在墻內(nèi)釉面磚中的拋光渣比例達到了18%，這個使用比例在行業(yè)內(nèi)處于較高的水平。但是從整個陶瓷行業(yè)來看，整體的拋光渣利用水平還并不是很高，主要原因就是產(chǎn)品的質(zhì)量不穩(wěn)定。謝紅波（2019）認為即時18%的拋光廢渣利用比例仍然不過，只有拋光廢渣的比例超過50%，才能夠進行良好的利用，所以配方設計方面還需要進行優(yōu)化研究[4]。

2.2 陶瓷仿古磚

目前學術界對使用拋光廢料制備陶瓷仿古磚的研究已經(jīng)取得了較大的進步。拋光廢料經(jīng)過去除雜質(zhì)、干燥和造粒后，作為添加材料用于陶瓷仿古磚的制備，一方面能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)保，另一方面也可以降低陶瓷仿古磚的生產(chǎn)成本。圖1為佛山某陶瓷公司利用拋光廢料生產(chǎn)的仿古陶瓷磚，目前已經(jīng)在市場上開始應用，但是需要注意的是如果拋光廢料中存在一些可以發(fā)泡的膨脹物會限制陶瓷磚的應用[6]。

2.3 多孔陶瓷磚

多孔陶瓷磚比較輕質(zhì)，就是利用拋光廢渣在高溫發(fā)泡的原理，再加入陶瓷原料組成配合料，然后燒結(jié)、切割等工序生產(chǎn)出輕質(zhì)的多孔陶瓷磚。多孔陶瓷磚的氣孔均為封閉氣孔，可以作為很好的保溫材料和隔音材料。華南理工大學夏海斌（2019）認為將拋光廢渣、黏土以及低溫砂、高溫砂按照一定的比例進行混合、球磨、干燥、燒結(jié)等工序后，制備出輕質(zhì)的多孔陶瓷磚，材料密度為0.9g/cm3，抗壓強度為6MPa，導熱系數(shù)只有0.23W/m .K，同時該多孔陶瓷磚的耐火溫度可以達到1200℃。雖然利用拋光廢料制備的多孔陶瓷磚各項性能比較優(yōu)異，但是從實際應用角度來說，其抗壓強度還是相對較低[7]。孫濤（2018）通過使用拋光廢料制備了輕型多孔陶瓷，抗折強度可以達到10-18MPa，導熱系數(shù)只有0.32 W/m .K[8]。同時侯來廣（2017）通過對拋光廢料的制備工藝參數(shù)進行優(yōu)化，主要包括了成型壓力、燒結(jié)溫度以及拋光廢料添加量等，并且適當在成分中增加了球土的含量，比如增加的莫來石的成分，適當了提升多孔陶瓷磚的抗壓強度[9]。

從企業(yè)開發(fā)多孔陶瓷磚的角度來看，佛山歐神諾陶瓷公司利用拋光渣廢料，開發(fā)出一種輕型的多孔陶瓷磚，密度為0.95-1.35g/cm3，產(chǎn)品規(guī)格可以達到670mm×1800mm，孔徑的大小可以利用磨料的分散程度來進行調(diào)節(jié)，孔徑的平均尺寸在2-4mm[10]。廣東唯美陶瓷有限公司也進行了輕質(zhì)多孔陶瓷的研制，研制出不同規(guī)格的多孔陶瓷磚。產(chǎn)品的密度可以通過采用不同的制備工藝來實現(xiàn)，從而滿足市場上不同客戶的需求。廣東金意陶瓷有限公司生產(chǎn)的輕質(zhì)多孔陶瓷磚其斷裂強度可以達到14.55MPa，密度只有0.82g/cm3，破壞強度為1279N[11]。

在輕質(zhì)多孔陶瓷磚的產(chǎn)品應用方面，歐神諾陶瓷公司采用拋光廢渣生產(chǎn)的輕質(zhì)陶瓷磚-晶立方，其具體性能如表3所示。在廣東的地鐵強木上也使用了輕質(zhì)陶瓷磚-QQ板，目前也取得了良好的應用效果。該產(chǎn)品中拋光廢料的添加量達到了50%，產(chǎn)品的規(guī)格可以達到1200mm×1100mm，而且密度較小，真正實現(xiàn)了拋光廢料制備輕質(zhì)陶瓷磚的產(chǎn)業(yè)化應用[12]。

2.4 免燒透水磚

國內(nèi)的企業(yè)也開始利用粉煤灰和拋光廢料開始制備環(huán)保免燒透水磚，在節(jié)約陶瓷原材料資源的同時，同時免燒磚透水磚的內(nèi)部空隙可以讓雨水及時的滲透至土壤之中，這對地表生態(tài)的環(huán)境恢復具有重要的作用，這是一種具有發(fā)展前途的陶瓷磚。但是這種免燒透水磚沒有經(jīng)過專門的燒結(jié)，其力學強度和絕熱性有待進一步提升。目前免燒陶瓷磚已經(jīng)開始進入小批量的生產(chǎn)階段，70%都是拋光廢料，使得免燒陶瓷磚的生產(chǎn)成本大大降低。佛山市某個固體廢棄物處理中心通過對陶瓷原材料的配方優(yōu)化，使用壓磚機將廢棄的陶瓷拋光料直接壓制成磚體，生產(chǎn)工藝比較簡單，目前已經(jīng)實現(xiàn)了大規(guī)模的生產(chǎn)應用。

2.5 制備超薄拋光磚

通過對拋光廢渣以及相關配料進行超微細化，將粉體干燥以后，然后進行壓制和燒結(jié)、拋光成產(chǎn)品。這個工藝流程比較簡單，而且對原材料沒有特殊的要求，能夠?qū)崿F(xiàn)對拋光廢料進行大批量的處理，同時也不會占用過多的土地資源。拋光廢料進行超細化處理，所需要的燒結(jié)時間減少，進一步降低產(chǎn)品的生產(chǎn)能耗，解決了陶瓷廢料的循環(huán)利用與生態(tài)環(huán)境保護協(xié)調(diào)發(fā)展問題。但是粉料的超細化還處于研究階段，制備超薄陶瓷拋光磚的產(chǎn)業(yè)化還需要進一步研究下去。

3總結(jié)

陶瓷行業(yè)的快速發(fā)展產(chǎn)生了很多拋光廢料，一方面造成了較大的環(huán)境污染，另外一方面還會影響陶瓷行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。所以對于拋光廢料的回收利用以及制備陶瓷磚的研究十分重要，拋光廢料制備陶瓷磚具有廣闊的應用前途。本文通過對國內(nèi)外相關參考文獻進行整理分析，總結(jié)了拋光廢料在制備墻內(nèi)釉面磚、多孔陶瓷磚、陶瓷仿古磚、免燒透水磚以及超薄拋光磚方面的研究和應用情況，希望本文的研究能夠為回收拋光廢渣制備陶瓷磚的發(fā)展帶來有益的啟發(fā)。

參考文獻

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