范新暉

摘 要：近年來，我國每年產(chǎn)生的陶瓷廢棄物近12億t，從綜合利用的技術現(xiàn)狀來看，大都停留在筑路、回填、農(nóng)用和生產(chǎn)建材等較低層次上。而且由于長期缺乏科學的管理體系和配套的處理處置技術，大部分廢物未經(jīng)處理而直接排入環(huán)境，造成嚴重的環(huán)境污染。完善和強化管理，促進我國陶瓷廢棄物資源化循環(huán)利用，已經(jīng)成為一個亟待解決的問題。

關鍵詞：陶瓷廢棄物；回收利用；循環(huán)經(jīng)濟；生態(tài)環(huán)保；可持續(xù)發(fā)展

1 背景

隨著社會經(jīng)濟及建筑衛(wèi)生陶瓷工業(yè)的快速發(fā)展，建陶工業(yè)廢料日益增多。它不僅對城市環(huán)境造成巨大的壓力，而且還限制了城市經(jīng)濟及建陶工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，所以進行陶瓷工業(yè)廢料的處理與利用，開展企業(yè)清潔生產(chǎn)顯得非常地重要。特別是近20年，隨著陶瓷業(yè)產(chǎn)量的增加，廢料的量也越來越多。根據(jù)不完全統(tǒng)計，僅佛山陶瓷產(chǎn)區(qū)各種陶瓷廢料的年產(chǎn)量已經(jīng)超過400萬t，而全國陶瓷廢料的年產(chǎn)量估計在1000萬t左右，如此大量的陶瓷廢料已經(jīng)不是簡單的填埋就可以解決的。而且隨著經(jīng)濟的日益發(fā)展和社會的進步，環(huán)境問題已成為人們所關注的焦點問題。2002年6月29日，第九屆全國人民代表大會常務委員會第二十八次會議通過并正式頒布了《中華人民共和國清潔生產(chǎn)促進法》，法則中提到關于清潔生產(chǎn)的方法有節(jié)約能源和原材料、提高資源利用水平，做到物盡其用。

國內(nèi)建筑衛(wèi)生陶瓷行業(yè)的粗放型生產(chǎn)，造成了嚴重的污染和大量的固體廢物排放。其產(chǎn)品主要有拋光磚、仿古磚（有釉瓷質磚和有釉炻質磚）、內(nèi)墻磚、外墻磚等，其中，拋光磚產(chǎn)品產(chǎn)量最大，約占50%。研究發(fā)現(xiàn)，質量較好的產(chǎn)品，其產(chǎn)生的固體廢料量達到其生產(chǎn)使用原料量的15%；而普通的產(chǎn)品，其產(chǎn)生的固體廢料量達到其生產(chǎn)使用原料量的24%。也就是說，拋光磚生產(chǎn)的原料利用率約76%～85%。2010年全國建筑陶瓷墻地磚產(chǎn)量為79億m2，按拋光磚40億m2計，年產(chǎn)拋光磚產(chǎn)品可達10000萬t；按原料利用率80.5%計，年消耗礦物資源約12422萬t，年產(chǎn)生固體廢料約2400萬t。因此，如何變廢為寶，化廢料為資源，已經(jīng)成為科技和環(huán)保部門的當務之急。

2 拋光廢渣循環(huán)利用的途徑

目前，國外對廢粉料根據(jù)實際情況進行適當?shù)幕厥蘸蟮脑希Q之為eco配方，但對冷加工的陶瓷廢渣因國外拋光磚產(chǎn)品生產(chǎn)少，目前還沒有重新利用的研究報道，主要研究還是在國內(nèi)。通過總結發(fā)現(xiàn)，對拋光廢渣的利用途徑主要有以下幾個方面。

（1） 拋光廢渣用來生產(chǎn)陶粒

由于陶粒容重小、內(nèi)部多孔，形態(tài)、成分較均一，具有一定的強度和堅固性。同時，還具有質輕、耐腐蝕、抗凍、抗震和良好的絕熱性能。但其機械強度很低，不能用于建筑承重。在建筑工業(yè)方面，可以作為輕骨料制備混凝土和墻體保溫板，也可以作為填料填在空心墻或窯爐的襯層中隔熱保溫。

（2） 拋光廢渣用于生產(chǎn)多孔陶瓷透水磚

拋光廢渣用于生產(chǎn)多孔陶瓷透水磚，該方法是將陶瓷生產(chǎn)廠的陶瓷廢料粉碎至粒徑20mm 以下，再加入適量的膨潤土作粘結劑，在球磨機中混合均勻，壓制成坯，送入窯中燒結成一種多孔陶瓷磚。陶瓷碎粒骨料相互被膨潤土粘結，在碎粒之間形成空隙，具有比較好的透水性。但其絕熱性能有待提高，且使用大量的膨潤土，生產(chǎn)能耗高，其工藝過程有待改進。

（3） 拋光廢渣用于生產(chǎn)免燒磚

佛山陶瓷研究所自1999 年開始，以陶瓷廢料再生利用為突破口，從國外引進相關技術，開發(fā)出了一些產(chǎn)品。其中的原料有70%左右是陶瓷廢料。但由于該工藝未進行燒結處理（使用高強度粘結劑），其機械強度和絕熱性能有待進一步的提高。

（4） 拋光廢渣用于開發(fā)固體混凝土材料

固體廢棄物混凝土材料（簡稱SWC）是以固體廢棄物為主要原料，具有普通混凝土性能的一種環(huán)保材料。試驗表明，以陶瓷廢料為主要原料，輔以水泥和高強粘結劑制備的SWC 材料適用于免燒型廣場道路磚。但由于該工藝也未進行燒結處理，其機械強度和絕熱性能有待進一步的提高。

（5） 拋光廢渣用于生產(chǎn)輕質高強建筑陶瓷板材

拋光廢渣用于生產(chǎn)輕質高強建筑陶瓷板材，雖然產(chǎn)品理化性能優(yōu)良、裝飾效果獨特、規(guī)格可大可小、經(jīng)濟效益好，是廢料精用的好途徑。但由于這些產(chǎn)品的應用面較窄，市場銷量不大，還未能大量消化拋光廢渣。

（6） 拋光廢渣用于生產(chǎn)內(nèi)墻釉面磚

內(nèi)墻釉面磚是與陶瓷拋光磚并行的一類產(chǎn)品，因其市場銷售量大，故是拋光廢渣循環(huán)使用的首選途徑。由于拋光廢渣以瘠性料為主，燒結活性差。同時，要抑制坯體在高溫下產(chǎn)生氣泡即磚坯燒結發(fā)泡，只有徹底搞清楚拋光廢渣在燒成時的發(fā)泡機理，才有望在內(nèi)墻釉面磚生產(chǎn)中對陶瓷廢渣進行50%、60%、80%乃至100%的利用。

3 拋光廢渣循環(huán)利用存在的技術難點及解決措施

3.1 技術難點

（1） 原料配方和生產(chǎn)工藝問題

廢渣資源化回收利用需要根據(jù)企業(yè)的實際情況，設計資源回收利用工序，實現(xiàn)資源廢料的100%回收。為了能夠利用盡量多的陶瓷廢料，就要研究高比例陶瓷廢料含量產(chǎn)品的配方和生產(chǎn)工藝。陶瓷廢料以經(jīng)過燒成的瘠性料為主，不僅來源復雜不穩(wěn)定，而且其可塑性和燒結活性差，需要通過調整配方和生產(chǎn)工藝才能夠在配方中大量使用陶瓷廢料。因此，研究適應性好、燒結范圍寬、能夠使用大量陶瓷固體廢料的配方和工藝是項目的關鍵技術難點。

（2） 燒成溫度和產(chǎn)品變形問題

拋光廢渣、廢瓷粉、廢料泥餅作為坯體底料原料的一種，可塑性低、燒成溫度偏高。同時，固體回收后的材料性質在顏色、燒成溫度等方面與拋光磚直接生產(chǎn)用原料性質不同，需要重點研究這其間存在的差異。根據(jù)各種廢料對坯體燒成溫度等性能的影響，需重新調整出與面料相匹配的底料新配方，以解決對燒成溫度和產(chǎn)品變形影響的問題。

3.2 解決措施

（1） 固廢物燒結活性差的問題

陶瓷固廢以瘠性料為主，燒結活性差。隨著固廢加入量的增加，礦物原料用量相對減少，導致粉體顆粒間的結合程度降低；坯體的成形密度下降、坯體強度下降；產(chǎn)品的燒結程度下降、收縮嚴重、強度降低。因此，從提高料漿的粘度和表面張力來制備堆積密度大、表面比較光滑的粉體顆粒，確定利用粘結性能強的粘土來提高粉體密度。并通過提高瘠性料細度、增大坯體成形壓力、適當添加礦化劑等措施來提高陶瓷固廢含量高的產(chǎn)品的燒結活性，以及坯體和產(chǎn)品的強度。

（2） 坯料可塑性差、坯體強度不夠的問題

為了解決以瘠性料為主的坯料可塑性差、坯體強度不夠等問題，除了采用粘性好的粘土外，還可以添加聚丙烯酸鈉作為坯體增強劑。當聚丙烯酸鈉加入少量時，坯體強度隨著增強劑量的增加而迅速增加。聚丙烯酸鈉與坯體在干燥后，長鏈狀分子鏈可以在陶瓷顆粒之間架橋，產(chǎn)生交聯(lián)作用而形成不規(guī)則網(wǎng)狀結構，將陶瓷顆粒緊緊包裹，起到增加坯體強度的作用。

（3） 調整原料配方

將拋光磚生產(chǎn)過程中的固體廢料根據(jù)其性質進行分類回收、存放，把能用于拋光磚生產(chǎn)的固體廢料重新作為坯體原料。通過調整配方，可解決其產(chǎn)品的燒成溫度及顏色問題，使拋光磚礦物原料利用率提升到85%以上。

對樹脂結合磨塊拋光產(chǎn)生的廢料通過水力漩流分級，將密度低的樹脂分開。對不同來源的陶瓷廢料進行分類，采用X射線衍射分析，對廢料所含的礦物成分進行分析，為原料的處理和配方提供基礎數(shù)據(jù)。利用力學測定設備、電子顯微鏡等對陶瓷廢料加入量和制造工藝參數(shù)與產(chǎn)品的性能和顯微結構的關系進行研究，確定合適的配方和制造工藝。

4 結語

節(jié)能減排、低碳環(huán)保、資源化循環(huán)利用已經(jīng)是建筑陶瓷行業(yè)轉型升級的重要方向。據(jù)統(tǒng)計，廣東省各種陶瓷廢料總量約為1500萬t/年，其中，拋光磚廢料量已約達1000萬t/年。長期以來，業(yè)界大多采用填埋處理的方法，清理過程往往會造成二次污染，如：運輸過程中易滴漏、揚塵，污染空氣；而填埋導致地下水污染等。近年來，不少陶企為實現(xiàn)拋光廢料的循環(huán)利用而進行積極的探索，技術難度大成了攻關突破的障礙。因此，開展拋光磚生產(chǎn)廢棄物循環(huán)應用研究，回收生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的固體廢料，進行產(chǎn)業(yè)化示范，提高建筑陶瓷生產(chǎn)的原料利用率，降低陶瓷生產(chǎn)的消耗，進一步提高建筑陶瓷行業(yè)的競爭力，對建筑陶瓷行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展是非常迫切和必要的。如果陶瓷廢料能充分利用起來，不但可以解決巨大的環(huán)境危機，而且可實現(xiàn)社會和經(jīng)濟可持續(xù)化的生態(tài)發(fā)展。從這個意義上講，我國陶瓷廢料資源的循環(huán)再利用具有重大的社會效益和經(jīng)濟效益。在陶瓷廢料回收利用的相關產(chǎn)業(yè)中，政府也應起到積極推動和引導，在政策上給予支持，加快產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，促進社會的生態(tài)化、和諧發(fā)展。

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