抛光砖抛磨废料的综合利用

2012-03-11郑彩华谌俊朱方才吴彤

中国陶瓷工业 2012年2期

郑彩华谌俊朱方才吴彤

（清远职业技术学院，广东清远511510）

0 引言

近年来，我国建筑陶瓷业迅猛发展，在促进社会经济快速发展的同时，也带来了急剧增加的废料废渣。这些废料废渣不但对城市环境造成巨大压力，而且限制了陶瓷业的可持续发展。

抛光砖是建筑陶瓷产品中的一种，其表面光亮如镜且平滑细腻，但在生产过程中经刮平定厚、研磨抛光及磨边倒角等一系列深加工时会产生大量的抛光废料。据测试统计，生产每平方米抛光砖可产生1.5kg抛光废料，磨头损失约0.6kg，即每平方米抛光砖可产生2.1kg左右的废料[1]。这样，全国年产抛光砖几十亿平方米将会产生几百万吨的抛光废料，如此大量的废料已不能简单地采用填埋处理，必须有效回收利用，否则对周边环境将造成严重破坏。因此，如何将这些废料进行回收利用已成为生产厂家和环保部门十分关注并急需解决的问题。本文通过查阅大量文献资料，了解了目前国内外对抛光废料的回收利用现状，并就如何行之有效地大量消耗掉抛光废料提出了自己的见解，希望能够为抛光废料的回收利用研究提供一定的帮助和启发。

1 抛光废料的来源与组成

抛光砖制品经高温烧成后，须经刮平定厚、粗抛、中抛、精抛及磨边倒角等一系列深加工处理，在处理过程中，形成了由水、磨屑、磨粒、砖屑及砖渣等组成的污水，污水再经过絮凝、沉降及压滤得到废渣。因此，抛光废渣主要是由制品表面被磨削的细屑和磨料及有机物组成，从化学成分来看，主要是硅、铝、钙、钾、钠、镁的氧化物，少量碳化硅、高温树脂及污水处理时加入的絮凝剂等。

2 国内外综合利用现状

2.1 用于制备多孔材料

2.1.1 用于制备多孔轻质建筑材料[1]

华南理工大学的税安泽等人研制出利用抛光废渣制备一种以闭口气孔为主兼具保温隔热功能的新型轻质建筑材料。此项研究就是直接利用抛光渣中的有机高温树脂在高温烧成时分解发泡的原理，以抛光渣、高温砂、低温砂、粘土等为主要原料，按照一定配比组成配合料，加入少量三聚磷酸钠与聚甲基纤维素，加水球磨，经干燥、成型烧成而制得产品。该方法中虽然抛光渣的用量可达30～60％，但产品须高温烧成，成本较高，与低成本加气混凝土免烧材料相比，市场竞争力较小，从而难以真正消耗掉抛光废料。

2.1.2 用于制备多孔陶瓷透水砖[2]

佛山科学技术学院的周松青等人研究出一种以陶瓷废料作为主要原料，低成本制造高附加值透水砖的方法。该方法首先将洁具品、各类墙地砖次品和破损陶瓷破碎至粒径小于1.65mm，按照一定质量比例把抛光砖粒子和聚轻球混合制成物料A，磨屑和膨润土等粉状料、添加剂加水拌合成泥浆B，然后将物料A和B混合均匀，加入洁具粒子搅拌、陈腐，经压制成型、烧成制得透水砖。依此方案生产的透水砖不仅大大降低了生产成本，陶瓷废料的加入量可达75％，但抛光废料的用量却不到20％，以此能消耗掉的抛光废料远远不能与其巨大的产出量相比。

2.1.3 用于制备多孔吸声材料

文献[3-4]记载：首先将抛光废料作为主要原料来制备一种轻质陶粒，工艺流程见图1，其技术性能指标为：容重600Kg/m3，筒压强度为1.72MPa，吸水率≤18.7％。然后以微孔吸声结构原理为主要设计依据，按一定质量比将膨胀水泥、粉煤灰、陶粒及其它添加剂在水泥砂浆搅拌机中搅拌0.5min，得到均匀的干混合料，再加水搅拌约5m in，然后将发泡剂加入混合浆料中搅拌，得到流动性较好的混合浆料，经成型、脱模，即可得到气孔均匀的多孔材料。其中陶粒中抛光废料的含量达到60％，多孔吸音材料中抛光废料的含量可达30～40％。虽然该材料中抛光废料的消耗量相对较高，但工艺流程较复杂。

图1 包裹型陶粒的制备工艺Fig.1 Preparation of encapsulated ceram ic particles

图2 赤铁矿尾矿制备免烧砖工艺流程图Fig.2 Fabrication of non-fired bricks w ith hematite tailing

2.2 用于水泥生产

2.2.1 作为硅质原料[5]

将陶瓷废料作为廉价原料用于水泥生产，实现陶瓷与水泥两大工业的有机结合，无疑会产生很大的社会效益和经济效益。吴清仁、孙创奇、陈光等人研究了抛光砖废料对水泥熟料煅烧及其性能的影响。研究表明，抛光砖废料对生料易烧性、熟料岩相结构及强度均有影响，随废料加入量的增加，生料易烧性变差，熟料中f-CaO含量增加。因此，将抛光砖废料作为硅质原料生产硅酸盐水泥熟料时的掺入量极低。

2.2.2 作为混合材[6]

抛光砖废料以硅酸盐矿物为主，具有一定的活性，这为其作为水泥混合材提供了条件。苏达根、王功勋、钟小敏等人分析了抛光废料的组成和火山灰性。结果表明，抛光废料火山灰试验合格，具有一定的潜在水硬性，早期活性高于粉煤灰。但抛光废料中由抛光磨头和絮凝剂引入了一定量的氯，且含有一些高温树脂，从而制约了其作为水泥混合材的应用[7]。

当前，水泥企业正向大型化发展，对原料及混合材的需求也在扩大。单个陶瓷厂的抛光废料可能满足不了水泥企业庞大的需求，而各个陶瓷厂的抛光废料成分不一定完全一致。这样一来，水泥企业为了保证熟料和水泥质量及生产的稳定性，抛光废料用于水泥生产也成了“纸上谈兵”，只是处于理论研究，而未得到实际的应用。

2.3 用于生产内墙釉面砖

广东宏陶陶瓷有限公司通过技术研发，成功引入18％的陶瓷抛光废渣等作为原料生产陶瓷釉面砖，并得到专家确认[6]。内墙釉面砖也是建筑陶瓷产品中的一大类产品。如果能用抛光废料生产内墙釉面砖，那么，抛光砖产出的抛光废料，就可以作为内墙釉面砖生产的原料而直接得到利用，这样，对建筑陶瓷企业来说，这种“自产自销”的循环利用方法是最科学、最有效的，是陶瓷抛光废料能够得以有效利用的方向所在。但需要注意的是，不同种类的抛光砖，废料成分也不尽相同，会造成内墙釉面砖成分的波动，从而影响质量的稳定性。另外，18％的抛光废料掺入量比例太低，废料的消耗量有限。同时，还需要采取一些抑制发泡的措施，提高了生产的技术难度并有可能使生产工艺复杂化。

3 用抛磨废料生产免烧墙体砖的探讨

3.1 用抛磨废料生产免烧墙体砖的理论分析

随着粘土砖逐步的被禁止使用，各种新型的墙体材料应运而生。在众多墙体材料中，免烧砖以其制备工艺简单、成本低占有较强的优势。免烧砖主要分为粉煤灰砖、混凝土普通砖、煤渣砖等。现在用于建房的主要是粉煤灰砖、混凝土普通砖两大类。粉煤灰砖是以粉煤灰或水泥为主要原料，掺加适量石膏、外加剂、颜料和集料等，经坯料制备、成型、高压或常压蒸汽养护而制成的实心粉煤灰砖。混凝土普通砖是以水泥和砂、碎石或卵石等普通集料为主要原料，或以水泥和陶砂、陶粒或膨胀珍珠岩等普通集料为主要原料，经原料制备、加压或振动加压、养护而制成。根据文献[4，8]，粉煤灰与陶砂、陶粒的主要成分就是二氧化硅和氧化铝，以及氧化钙、氧化镁、氧化钾、氧化钠等化学成分，抛光废料的化学成分与其基本一致。刘家弟、高天广[9]以花岗岩石材生产过程中产生的粉末废料为原料，加入少量石灰、混合外加剂及河沙，经配料、搅拌、陈化、成型、静停、蒸压养护制得建筑砌墙砖。朱建新[10]利用石粉生产彩色路面砖和墙体砖以及陈章、谢建成分别利用赤铁矿尾矿和建筑垃圾粉料制备免烧墙体砖[11，12]等，这些研究都为抛光废料生产免烧墙体砖提供了理论基础和技术指导。

3.2 用抛磨废料生产免烧墙体砖的技术路线

用抛光砖抛磨废料生产免烧墙体砖的技术难题主要是：抛磨废料粒度很细，据初步分析，400目方孔筛筛余量仅为11.2％左右，且属于脊性料，没有粘接性，无法进行压制成型。因此，要解决这一难题主要应从以下三个方面开展研究：

（1）粘结剂及添加剂的选择和配方研究；

（2）砖坯配方（主要是骨料的用量）研究；

（3）成型工艺研究。

图2是利用赤铁矿尾矿制备免烧墙体砖的工艺流程图[11]。结合此流程图将抛磨废料与骨料、粘结剂（如水泥）等按照一定比例混匀，加水（添加剂先溶于水中）搅拌，经合理的成型工艺压制成型后养护即可得到产品。产品应符合免烧墙体砖的国标要求。