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陶瓷厂抛光砖废料再利用的研究

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李炯志

摘要：本实验在内墙釉面砖以及小地砖坯料配方基础上，掺入回收抛光砖废料，通过综合分析研究和实验，使其抛光废料用量达到35～50wt%。当抛光砖废料加入量50wt%以上的配方，其吸水率控制在4.5%以下，收缩一般在8.5～10.5%内波动；当抛光废料用量占35wt%时，利用掺杂回收废料生产的内墙釉面砖吸水率可控制在5～6%，收缩率在6～7%之间，完全达到产品各性能要求。该方案有效解决抛光砖废料处理问题，实现经济和环保的自然和谐发展。

关健词：抛光砖废料；回收利用；内墙釉面砖；生态发展

1前言

目前，由于我国建筑卫生陶瓷行业的粗放型生产，造成了严重的污染和大量的固体废物排放。其产品主要有抛光砖、仿古砖（有釉瓷质砖和有釉炻质砖）、内墙砖、外墙砖等，其中，抛光砖产品产量最大，约占50%。研究发现，即使在较高的生产优良率条件下，生产抛光砖的原料利用率约为76～85%。2013年全国建筑陶瓷墙抛光砖产量48.45亿m2，年产抛光砖产品可达10000万吨，年产生固体废料约2400万吨；致使大量废渣挤占耕地，使水和空气受到污染。因此，如何重新利用抛光砖废料已经成为业内和环保部门的当务之急。

抛光砖废料主要在抛光过程中产生，抛光砖表面与SiC磨头作用时会脱落大量废料粉屑，但这些废料粉屑不能直接掺混到抛光砖原料中回收使用。因为抛光砖废料粉屑中含有磨头杂质，这些杂质主要为SiC粉、MgO、MgCl2和有机树脂。由于SiC在1050～1120℃会发生氧化反应，放出CO2和CO气体，同时，混合有磨头杂质的废料也在此温度下开始发生共熔软化。一般抛光砖烧成温度为1200～1300℃，远高于废料熔点，掺混有废料粉屑的抛光砖在出窑后会出现大量气孔，产品因此报废。

对于某些烧成温度较低的产品，例如内墙釉面砖和小地砖，可以尝试在这些产品原料中掺入抛光砖废料，因为内墙釉面砖或小地砖的烧成温度在1100～1170℃之间，这一温度下废料粉屑的发气量尚不严重，气体可以缓慢排出并完成烧结，基于这一思路，本实验针对抛光砖废渣作分析研究，尝试找出一条切实可行的处理方法。

2实验

2.1原材料

实验使用抛光砖废料和内墙釉面砖原料，其中内墙釉面砖原料为：江口石粉、官山石粉、源潭石粉、仿古泥、膨润土、硅灰石、瓷片2号砂。这些原料的化学组成如表1所示。

为了解决材料的粘结性和球磨浆料流动性，使用了甲基CMC作为粘结剂、三聚、腐殖酸纳和五水硅酸钠、水玻璃等作为解胶电解质。

干燥后的素坯还需要施釉，采用PTA6118（地砖一厂面釉）、PSY-822（瓷片厂亚光釉）和氧化锌等，进行釉料和坯料收缩匹配性调制研究。

2.2实验流程

样品制备流程如下。

路线1：配料→球磨→干燥造粒→干压成型300×300小砖→烧成→试样检测

路线2：300×300小砖→施釉→烧成→釉料收缩性测试

实验中对坯料和釉料匹配测试均使用高温窑烧结，烧成曲线如图1所示。坯料和釉料均按同一烧成制度执行，烧成最高温度为1148℃，烧成周期为70min。

3结果与讨论

3.1坯料配方研究

本实验研究的目的，在于尽量多使用抛光砖废料，因此，初步设定使用废料含量为50wt%，本实验在多种原配料配方基础上掺入抛光砖废料，这些配料方案根据本单位使用的矿物原料情况调整所得。实验结果如下。

在方案1的基础上掺入50wt%的抛光砖废料，如表2所示。根据表1测量的原料化学成分比，可以计算得到三个样品的化学成分表如下（如表3所示）。

方案1样品烧成试样结果如表4所示，A1样品尚未烧熟，孔洞较多，吸水率和收缩率相对较高，结合表3计算数据分析，其K、Na熔剂含量较低。A2样品是根据A1试样的结果而做的调整，其中适当增加率熔剂的含量，吸水率降低了，但样品收缩率高达10%。A3样品在A2样品的基础上减少官山石粉（低温砂），适当加入铝含量较高、Ka、Na含量较低的的瓷片2号砂（高温砂），以尝试提高材料体系的熔点，其收缩率和吸水率均能得到控制，但收缩率仍不太理想。

基于以上思路，我们继续尝试加入或调整矿砂的用量和品类。废料含量仍嘗试设定为50wt%。方案2在A3坯料化学成分比例基础上进行调整，尝试尽量减小样品的烧成收缩率。配料比如表5所示。坯料化学成分表如表3所示。

方案2样品烧成试样的物理性能如下。为了减少收缩率，样品B1中引入了具有高温膨胀性的膨润土，试图利用其高温膨胀特性来抵消收缩效果，同时稍微降低了高熔点仿古泥的含量，但收缩率没有得到改善。再进一步尝试，样品B2中引入熔点更高的瓷片2号砂（高温砂），设计高温生成莫来石相，尝试提高熔体粘度来减少收缩率，但收缩率也没得到改善，但吸水率相较B1