陶瓷抛光废渣循环利用新技术

从技术上进行突破， 抛光废渣才能在陶瓷墙地砖生产中 大量循环利用。 本文主要从抛光废渣的发泡特性入手，通 过采用 “特定阶段延长烧成时间、 缩小素烧与釉烧温度 差、调高底釉熔融温度、调高面釉高温粘度”的适应性工 艺， 将抛光废渣大量应用到釉面砖的坯体中 （用量高达 １６％～２２％），用以生产高档釉面砖。 经大生产试验后，效 果较好、生产稳定，为抛光废渣大量用于釉面砖生产开辟 了一条新途径。
０．６ １．６３ ０．３９ － １．０２ １．８３ １．７１ １．４３ １．５２ １．３５
Ｎａ２Ｏ
－ － － － ０．４６ － － ０．０３ ０．７ ２．６２
ＴｉＯ２
０．０９ ０．９１ ０．０８ － ０．０８ ０．６７ ０．５６ ０．１２ ０．２８ ０．３３
Ｉ．Ｌ
６．７６ １３．３ ６．９５ ４．６５ ６．３６ ９．１３ ９．６６ ５．８６ ４．３ ２．６９
表 ２ 各段废渣试烧特性对比
烧 失 （ｗｔ％）
收 缩 （％）
吸 水 率 （％）
温度（℃）
Ｃ
Ｚ
Ｘ
Ｈ
Ｃ
Ｚ
Ｘ
Ｈ
Ｃ
Ｚ
Ｘ
Ｈ
１０００ １０５０ １０９０ １１３８ １１７５
０．８ ０．９８ ０．４５ ０．５５ ０．９５
１０．４１ ０．５１ ０．３５ ０．６１ ０．７３
０．８４ １．２４ ０．８５ １．５３ １．４
从表 ２ 我们可以看出，抛光废渣的烧失、收缩和吸水 率与一般的陶瓷原料相比，有点反常，并不是随温度的变 化而呈规律性的变化， 由此可看出抛光废渣的成分比较 复杂。 ２．１．３ 抛光废渣在不同吸水率坯体中的烧结试验
为了研究抛光废渣在坯体中应用的可能性， 进行了 抛光废渣在不同吸水率坯体中的烧结试验， 分别在广场 砖粉料、 抛光砖粉料、 釉面砖粉料中外加 １５％的抛光废 渣，并在不同温度下试烧，加入废渣的广场砖和抛光砖坯 料 分 别 在 １１７５℃ 和 １２３０℃ 下 煅 烧 ， 釉 面 砖 坯 料 则 在 １０９０℃和 １１３８℃下煅烧，测定烧后瓷坯的相关数据见表
５．３３ ５．２ － －
－ － －２．７５ －４．３１
－ － －２．５ －６．６５
１．９ ４．５２ － －
－ － １４．９２ １．５２
－ － ８．９１ ６．１２
说明：Ａ— ——广场砖粉料外加 １５％抛光废渣；Ｂ— ——抛光砖粉料外加 １５％抛光废渣；Ｃ— ——釉面砖粉料外加 １５％抛光废渣。
１６．２５ １２．６６
四会砂 增城黑坭
马岭砂 硅灰石 陂坑砂 沙布白坭 石岭灰白坭 大和砂 瓷片污坭渣 抛光废渣
ＳｉＯ２
７２．３７ ５２．１６ ７３．１３ ５７．２３ ７２．７２ ６１．２ ６１．３６ ７３．４７ ６６．３１ ６９．１７
Ａｌ２Ｏ３
１８．７６ ２８．４５ １７．９８
－ １８．２６ ２４．７９ ２３．７１ １７．５ １６．１３ １７．０２
带入的杂质各有差异； （３） “收 缩 ”栏 中 “－”表 示 体 积 膨 胀 。
温 度 （℃） Ａ
烧 失 （％）
表 ３ 抛光废渣在不同陶瓷坯体中的试烧特性对比 收 缩 （％）
吸 水 率 （％）
Ｂ
Ｃ
Ａ
Ｂ
Ｃ
Ａ
Ｂ
Ｃ
１０９０ １１３８ １１７５ １２３０
－ － ５．４３ ５．２５
－ － ４．５２ ３．６２
目前，抛光废渣主要用途有四个方面：一是作水泥生 产的原料，或免烧型广场道路砖的填充物，都是作为低品 质低价值原料应用； 二是作为发泡剂和主要原料用在陶 粒、多孔陶瓷和轻质隔音保温砖等产品的生产上 。 多孔陶 瓷和轻质隔音保温砖理化性能优良、装饰效果独特、规格 可大可小、经济效益好，是废料精用的好途径；但由于这 些产品的应用面比较窄，市场销量不大，还未能大量消化 抛光废渣； 第三是作为少量掺入原料用于低温烧结的其 它陶瓷砖上，如锑钒矿渣黑色瓷质砖等，但也由于这些产 品的市场销量不大，不能大量消化抛光废渣。 因此，只有
表 ４ 坯用原料的化学组成（ｗｔ％）
Ｆｅ２Ｏ３
ＣａＯ
ＭｇＯ
Ｋ２Ｏ
１．０４ ２．９４ １．１３ － ０．９５ １．７５ ２．３７ １．１７ １．２３ ０．６
０．２２ － ０．２１ ３８．１２ － ０．２４ ０．１７ ０．１６ ８．０９ ２．６６
０．１６ ０．６１ ０．１３ － ０．１５ ０．３９ ０．４６ ０．２６ １．４４ ３．５６
ＣａＯ
ＴｉＯ２
ＭｇＯ
Ｋ２Ｏ
Ｎａ２Ｏ
含量
６９．１７
１７．０２
０．６
２．６６
０．３３
３．５６
１．３５
２．６２
注：抛光磨头的碎屑、烟气脱硫时加入的碱性物质和作为污水处理的絮凝剂中所含的其它微量成分未作分析。
Ｉ．Ｌ ２．６９
和结合剂也不完全相同， 通过将各段抛光过程中产生的 废渣进行试烧，可以大致了解抛光废渣的烧结温度范围。 各段废渣在不同温度下的烧失量、 收缩和烧后的吸水率 如表 ２ 所示。 从表 ２ 可看出，废渣在 １０５０℃时出现最大 烧失量，在 １０９０℃时出现最大 的 收 缩 量 ，随 后 便 开 始 膨 胀；而最低吸水率则出现在 １１３８℃或以上。
３。 试烧结果表明，由于广场砖和抛光砖的烧成温度高，抛 光废渣在高温下氧化分解，使坯体膨胀，而釉面砖烧成温 度较低，适应抛光废渣的烧结特性，因此，抛光废渣在釉 面砖中应用的可能性最大；另外，素烧工艺有利于坯体排 放大量气体，以及釉面砖坯体气孔率高、收缩小、强度要 求不高等特性， 都为抛光废渣的掺入使用创造了条 件。 ２．１．４ 抛光废渣引入量的烧结试验
化学成分 含量
ＳｉＯ２ ７０．８
Ａｌ２Ｏ３ １４．０９
表 ５ 坯料配方的化学组成（ｗｔ％）
Ｆｅ２Ｏ３
ＣａＯ
ＴｉＯ２
１．１
５．５５
０．２５
ＭｇＯ １．３３
Ｋ２Ｏ １．２７
Ｎａ２Ｏ ０．７２
Ｉ．Ｌ ４．７９
＃１ 熔块 ＃２ 熔块 ＃３ 熔块 ＃４ 熔块 石英粉 氧化铝粉 高岭土 硅酸锆 烧滑石 长石粉
ＳｉＯ２
２５．１４ ２２．９５ １８．１３ ０．９５ １．１６
２８．２８ ２４．９５ １５．９２ ８．６６ ５．０８
说 明 ：（１）Ｃ— — — 粗 磨 段 废 渣 ；Ｚ— — — 中 磨 段 废 渣 ；Ｘ— — — 细 磨 段 废 渣 ；Ｈ— — — 粗 、 中 、 细 磨 混 合 废 渣 ； （２）粗 磨 段 、中 磨 段 、细 磨 段 等 各 段 废 渣 是 在 抛 光 生 产 现 场 取 样 的 ，粗 、中 、细 磨 混 合 废 渣 是 在 污 水 处 理 池 压 滤 泥 饼 中 取 样 的 ，所
２００９ 年第 １２ 期（第 １５９ 期） 佛 山 陶 瓷 1 Environme nta l P rote ction & Ene rgy S a ving
环保与节能
陶瓷抛光废渣循环利用新技术
余国明，李少平，王贵生
（广东宏陶陶瓷有限公司，佛山 ５２８２３７）
摘 要：本文主要论述了陶瓷抛光废渣循环利用的新技术。 将陶瓷抛光废渣作为高档釉面砖坯体的主 要原料（加入量为 １６％～２２％），通过采用“特定阶段延长烧成时间、 缩小素烧与釉 烧温度差、调高底釉 熔融温度、调高面釉高温粘度”的适应性工艺，从而达到较大量掺入抛光砖废渣生产釉面砖的目的。 关键词：抛光废渣；釉面砖；循环利用；新技术
２．０９ ２．９７ ２．０１ ２．２８ １．９９
１．９９ ６．８５ ７．４２ －２．３ －３．５
３．１６ ５．５５ ７．９６ －３．２ －４．３
５．２７ ７．２７ ９．７６ －８．１ －８．９
１．７１ ３．３５ ８．１４ －５．５ －８．６
３１．７８ ２１．２６ ２５．３１ ３．４４ １２．８３
２９．１８ ２４．６３ １８．９９ ０．５７ １０．３７
Ｂ２Ｏ３
ＣａＯ ＭｇＯ
ＺｎＯ
Ｋ２Ｏ
０．９８ １０．１ ３．１１
－
２．９７
２．８８ ９．４ ２．７８ ２．３６ ４．７３
３．０６ １０．１ １．２３ １１．３ ３．９９
２．９５ ９．５２ １．９８ ８．５２ ２．１６
－
０．０４ ０．０２
－
０．０６
－
－源自文库
－
－
－
－
０．０８ ０．０９
－
－
－
－
－
－
－
－
０．４１ ３１．３
近几年各陶瓷企业都非常重视污染的治理， 开展清 洁生产活动，主动研究清洁生产的新技术，循环利用不可 再生资源， 从源头消减污染物的产生， 取得了可喜的成 绩。 各种废砖已大量被粉碎作原料使用 ，各类陶瓷砖的污 泥渣也开始应用到坯体配方中。但由于受技术上的局限， 陶瓷抛光废渣的回收利用一直没有得到很好的解决，因 为抛光废渣含有严重影响墙地砖烧结的杂质， 会造成产 品发泡膨胀、破坏砖体。 所以，要在陶瓷砖生产中大量利 用抛光废渣，必须进一步深入研究，进行技术攻关。
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２００９ 年第 １２ 期（第 １５９ 期） 佛 山 陶 瓷 3
料不出现明显膨胀，考虑到抛光废渣成分的不稳定性，确 定掺入量为 １６％～２２％。 ２．２ 坯料配方试制 ２．２．１ 坯用原料的选用
本项目所采用的坯用原料除抛光废渣外， 其它的原 料与普通釉面砖基本相同，其化学组成见表 ４。 ２．２．２ 坯料配方的试制
１前 言
我国是全球最大的瓷质抛光砖生产基地， 每年产生 大量的抛光废渣需要处理 。 据统计，每平米玻化成品砖产 生抛光废渣约 ３ｋｇ，仅佛山陶瓷产区，每年各种抛光废渣 的产生量已超过 ３００ 万吨， 如此大量的陶瓷废料已经不 能简单地用填埋的方法来解决了， 因为大量陶瓷废料的 填埋，不但挤占了土地，严重破坏生态环境，还对水资源 和土壤等造成了严重污染。
－
－
－
０．４７ ０．３１
－
１１．８
Ｎａ２Ｏ
２．１９ ０．７９ ０．９ １．０５ ０．０９ － － － ０．２８ ２．２７
ＺｒＯ２
６．１２ －
５．８２ － － － －
２ 研制过程
２．１ 抛光废渣性能的研究及其在坯料中掺入量的确定 ２．１．１ 抛光废渣的成分分析
抛光废渣中不仅含有抛光砖坯的成分， 还有抛光时 带入的大量抛光磨头的碎屑 （主要由磨头的磨料以及磨 料结合剂的碎屑组成）、烟气脱硫时加入的碱性物质和作 为污水处理的絮凝剂等其它成分。 尤其是抛光磨头的碎 屑，抛光磨头主要含有碳化硅、金刚石、刚玉等成分，其中 碳化硅可以在较高温度下氧化并放出二氧化碳气体；磨 料结合剂中作为胶凝材料的主要有轻烧镁矿， 如果把它 作为原料引入坯体中， 这些成分在高温煅烧时会氧化分 解，容易导致坯体发泡或膨胀变形，这就是抛光废渣难以 大量掺入使用的原因。 所以，研究抛光废渣的工艺性能、 寻找对应的解决措施， 是解决抛光废渣在陶瓷砖生产上 回收利用的关键。
单一抛光废渣料组成的坯料烧结温度低， 液相出现 的温度也低，高温下分解的气体容易形成气泡，使坯体膨 胀变形，因此，抛光废渣无法单独配料成坯体。 但根据前 面的试验研究，在釉面砖坯料中掺入一定量的抛光废渣， 只要配方合理，烧成控制得当，有可能获得较好的效果。 为了确定废渣的最佳掺入量， 将不同掺入量的抛光废渣 均匀地分散在釉面砖坯料中， 考察其液相出现温度的改 变， 以及抛光废渣高温分解产生的气体对釉烧过程的影 响。 通过多次试验，当抛光废渣掺入量在 ２５％以下时，坯
经分析，抛光废渣的化学成分见表 １。 ２．１．２ 抛光砖抛光过程各段废渣的试烧对比
抛光生产线各段所用的磨头有所不同， 磨头的磨料
2 FOS HAN CERAMICS Vol.19 No.12 （Serial No.159）
化学成分
ＳｉＯ２
Ａｌ２Ｏ３
表 １ 抛光废渣的主要化学组成（ｗｔ％）
Ｆｅ２Ｏ３
通过多次试验， 确定了釉面砖坯料中抛光废渣的加 入量在 １６％～２２％比较合适， 最终试制出适合釉面砖生 产的坯料配方，其化学组成见表 ５。 ２．２．３ 粉料的制备及坯体素烧
将上述原料和坯用稀释剂、 水按配方准确配料，入 ３６ｔ 球磨机球磨， 球磨细度为 ２５０ 目筛余 ３．５％～４．５％，
浆料含水量为 ３４％左右；浆料经除铁、过筛、喷雾造粒成一 定颗粒级配和含水率的粉料， 经 １５００ｔ 压机在 ２４５ＭＰａ 压 力下压制成形，产品规格为 ３３０ｍｍ×６００ｍｍ。 通过干燥窑 烘干后在 １０９５±５℃温度下素烧， 烧成时间为 ５０ ｍｉｎ，烧 成曲线如图 １ 所示。
５６．３ ６５．８ ５２．１ ６２．４ ９８．９ － ４９．３ ３５．６ ６６．７ ６５．７
Ａｌ２Ｏ３
１５．１ ９．３６ ８．１８ ９．２７ ０．６５ ９７．７ ３１ － ０．７８ １８．１
Ｆｅ２Ｏ３
０．１２ ０．１５ ０．１７ ０．１８
－ － － － ０．１６ ０．２１
表 ６ 釉用原料的化学组成（ｗｔ％）