洪流 邱再林 李海倫

摘 要：陶瓷色料是陶瓷制品表面裝飾的重要原料。由于金屬氧化物很容易與陶瓷釉料、坯體的一些成份發(fā)生反應(yīng)導(dǎo)致發(fā)色不夠穩(wěn)定，現(xiàn)在普遍采用人工合成礦物結(jié)構(gòu)方式制造呈色更穩(wěn)定的陶瓷色料。在陶瓷色料制造過(guò)程中為了保證使用品質(zhì)需要研磨，釉用色料還需要水洗除去一些未參與反應(yīng)的原料，這樣會(huì)產(chǎn)生一些污水。本文根據(jù)某色料生產(chǎn)企業(yè)的實(shí)際情況對(duì)陶瓷色料污水處理狀況進(jìn)行探討和研究，提出了行之有效的工藝設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：陶瓷色料;污水;工藝

1 前 言

陶瓷色料的傳統(tǒng)定義是依所需顏色，選擇特定成份的色基母體與礦化劑經(jīng)組合煅燒合成而得的無(wú)機(jī)著色劑。建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC/T 1046.2-2007《建筑衛(wèi)生陶瓷用色釉料第2部分 建筑衛(wèi)生陶瓷用色料》的定義是：以著色劑和其他原料配合，合成制得的無(wú)機(jī)著色材料。標(biāo)準(zhǔn)將陶瓷色料分為釉用色料和坯用色料兩類。

在以上生產(chǎn)過(guò)程中，研磨、水洗會(huì)產(chǎn)生污水，其中大部分坯用色料不需要水洗，污水的處理和再利用是生產(chǎn)企業(yè)面臨的問(wèn)題。在國(guó)家對(duì)環(huán)保要求日趨嚴(yán)格的今天，陶瓷色料生產(chǎn)企業(yè)所面臨的壓力不斷加強(qiáng)。需要將原來(lái)簡(jiǎn)單處理就對(duì)外排放的粗獷管理改變?yōu)闊o(wú)害化處理、各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)標(biāo)排放或生產(chǎn)循環(huán)再利用的精細(xì)管理，提升企業(yè)形象和環(huán)?？?jī)效。針對(duì)某企業(yè)污水處理和中水回用進(jìn)行總結(jié)、研究和改進(jìn)，最終達(dá)到零排放，進(jìn)行陶瓷色料污水處理工藝流程設(shè)計(jì)。

2 陶瓷色料的污水處理工藝

2.1 陶瓷色料污水處理工藝：

根據(jù)產(chǎn)品特性和污水中有害物質(zhì)含量，本工藝主要針對(duì)含有Cr6+的污水進(jìn)行設(shè)計(jì)。見(jiàn)圖2。

2.2 工藝流程要點(diǎn)說(shuō)明

2.2.1 污水收集與調(diào)勻

首先水溝和管道設(shè)計(jì)為雨污分流，生產(chǎn)污水經(jīng)污水專用管道收集到調(diào)勻池中。當(dāng)調(diào)勻池中的污水收集到一定量時(shí)，添加硫酸亞鐵，啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)，使調(diào)勻池底部的自動(dòng)暴氣裝置將污水混合均勻并與硫酸亞鐵充分反應(yīng)。硫酸亞鐵為絮凝劑，同時(shí)也可還原污水中的鉻酸鹽。污水充分混合均勻后，用抽水泵將污水抽到還原池中。

2.2.2 還原

開(kāi)啟還原池底部的自動(dòng)暴氣裝置將污水混合均勻，加入稀硫酸（一般濃度為30% ～ 35%），使污水PH值≤3，以利污水中的Cr6+充分還原為Cr3+。

Cr6+為吞入性毒物/吸入性極毒物，皮膚接觸可能導(dǎo)致敏感;更可能造成遺傳性基因缺陷，吸入可能致癌，對(duì)環(huán)境有持久危險(xiǎn)性，但Cr3+不具有這些毒性。污水因不斷從調(diào)勻池中抽入，池滿后自動(dòng)流到快混池中。

2.2.3 快混

啟動(dòng)快混池底部的自動(dòng)暴氣裝置將污水混合均勻，加入適量的絮凝劑硫酸亞鐵，經(jīng)快速混合后，金屬離子被捕獲，形成顆粒。便于后期污泥沉淀。池滿后自動(dòng)流到中和池中。

2.2.4 中和

開(kāi)啟中和池底部的自動(dòng)暴氣裝置將污水混合均勻，加入還原劑氫氧化鈉，將PH值調(diào)整到11 ～ 13，用抽水泵將污水抽到膠羽池中。因?yàn)樵谏仙a(chǎn)中部分產(chǎn)品可能會(huì)含有微量的鉛、鎘等金屬元素，這些元素是污水處理中控制的關(guān)鍵指標(biāo)，含量直接影響到處理后廢水能不能達(dá)標(biāo)排放。污水PH值在11 ～ 13時(shí)，會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生固體化合物，使水中的鉛、鎘等金屬含量幾乎為零[1]。

2.2.5 絮凝

在膠羽池中加入適量的高分子絮凝劑聚丙烯酰胺，降低液體之間的磨擦阻力，使懸浮物質(zhì)通過(guò)電中和、架橋吸附作用，由細(xì)小顆粒形成較大膠羽，以利重力沉降。膠羽池滿后，污水自動(dòng)流入沉淀池中。聚丙烯酰胺為陰離子型高分子絮凝劑，要先用水泡制，泡制比例為0.1%，泡制時(shí)需慢慢摻入水中，摻入速度過(guò)快將造成結(jié)塊浮于水面上。

2.2.6 沉淀

利用重力，膠羽沉降去除，于沉淀池底部形成污泥，由污泥水泵抽至污泥池，上方清水經(jīng)溢流口流到2#中和池中。污泥池中的污泥用氣動(dòng)泵抽到壓濾機(jī)中壓濾，泥餅經(jīng)烘干、打粉后煅燒，采樣調(diào)試，回?fù)降秸．a(chǎn)品中，循環(huán)利用，減少或避免廢物產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。

2.2.7 中和排放

在2#中和池加入稀硫酸，將清澈廢水PH值調(diào)整到6 ～ 9之間，以利清澈廢水達(dá)標(biāo)排放或生產(chǎn)利用。清澈廢水自動(dòng)流入排放池中，用水泵經(jīng)巴歇爾斜槽排放，或用水泵抽到回收利用水池中等待利用。

3 處理后廢水生產(chǎn)利用試驗(yàn)

3.1 處理后排放水檢測(cè)

處理后排放水檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。

3.2 中水回用試驗(yàn)

陶瓷色料在研磨工藝中利用處理后廢水試驗(yàn)，驗(yàn)證是否可取代自來(lái)水。先取煅燒好的陶瓷色料樣品400 g，用實(shí)驗(yàn)室球磨機(jī)，分別用廢水與自來(lái)水進(jìn)行快速球磨、水洗，經(jīng)烘干后打粉做攪釉、噴釉，燒成后針對(duì)針孔、分散性、釉面進(jìn)行對(duì)比。

3.2.1 儀器和設(shè)備

快速球磨機(jī)，慢速球磨機(jī)，篩網(wǎng)，打粉機(jī)，施釉設(shè)備，瓦斯窯，色差儀。

3.2.2 試劑

透明熔塊釉，鋯乳白熔塊釉，生料釉，高嶺土，CMC（羧甲基纖維素鈉），Cr-Fe-Z釉用黃棕色料，Cr-Fe-Ni-Co釉用鈷黑色料，Zr-Co-Ni-Si釉用灰色色料。

3.2.3 樣品的制備

從生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)匣缽取煅燒好的不同種色料，用木槌敲碎，過(guò)20目篩網(wǎng)，每種400 g，選用3種主力色系分別為：Cr-Fe-Zn釉用黃棕色料、Cr-Fe-Ni-Co釉用鈷黑色料、Zr-Co-Ni-Si釉用灰色色料。每組色料分成2份，每份約200 g，分別加自來(lái)水與處理后廢水140 g，使用慢速球磨機(jī)研磨40 min，并分別編號(hào)為01、02。球磨好后的2份漿料分別再平分，獲得樣品分別編號(hào)為01-1、01-2、02-1、02-2，把01-1、02-1分別放在水盆中，加入自來(lái)水2000 g進(jìn)行水洗，等沉淀后慢慢將上面的水倒掉，再加自來(lái)水2000 g進(jìn)行水洗，如此反復(fù)水洗三次;把01-2、02-2加入處理后廢水，如同前面方法進(jìn)行水洗。將各樣品烘干，用打粉機(jī)打粉待用。

3.2.4 釉漿的制備

按照表2 參數(shù)制備釉漿。

3.2.5 樣磚的制備

釉漿100 g和各組分的陶瓷色料編號(hào)為01-1、01-2、02-1、02-2的不同陶瓷色料3 g混合，施釉方式為噴釉，所選取的磚坯為15 cm×11 cm的素坯，要求每塊磚施釉重量為15±0.2 g，燒成條件相同。其中透明釉配方燒成溫度為1120℃，乳白釉配方燒成溫度為1180℃，燒成周期都是43 min。

3.2.6 樣磚的發(fā)色測(cè)量

用色差儀測(cè)得L，a，b值。

LAB模式是由國(guó)際照明委員會(huì)（CIE）于1976年公布的一種色彩模式。LAB模式由三個(gè)通道組成，一個(gè)是明度通道，用L表示，另外兩個(gè)是色彩通道，用A和B來(lái)表示。A通道包括的顏色是從深綠色到深紅色變化，B通道則是從深藍(lán)色到深黃色變化[2]。

LAB系統(tǒng)把所有顏色以三維坐標(biāo)進(jìn)行分解，一般對(duì)LAB的解讀分別如下：

L表示黑白，也有說(shuō)亮暗，+表示偏白，-表示偏暗 ，其中L=100為純白，L=0為純黑;a表示紅綠，+表示偏紅，-表示偏綠; b表示黃藍(lán)，+表示偏黃，-表示偏藍(lán)。

經(jīng)過(guò)對(duì)以上樣品在試驗(yàn)過(guò)程中和樣磚試驗(yàn)結(jié)果看，使用中水和自來(lái)水的產(chǎn)品外觀、分散性等特性未見(jiàn)差異。使用后釉面針孔、光澤、發(fā)色等特性一致。

4 結(jié)果與討論

（1）通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了中水回用的可行性，污水處理工藝流程可以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)。見(jiàn)圖3。

污水在循環(huán)過(guò)程中和陶瓷色料干燥工序都會(huì)有水份蒸發(fā)，這些都會(huì)導(dǎo)致水量減少，需要使用自來(lái)水進(jìn)行補(bǔ)充，不會(huì)存在污水過(guò)量無(wú)法使用情況，可以實(shí)現(xiàn)污水零排放。

（2）由于各種標(biāo)準(zhǔn)對(duì)鉛、鎘溶出量限制嚴(yán)格，在陶瓷色料制造過(guò)程中，除了特定產(chǎn)品外，大部分會(huì)回避使用含有這兩種成份的原料，這樣即使有也是以雜質(zhì)形式帶進(jìn)來(lái)。從目前陶瓷色料的組份看，污水中總Cr控制和Cr6+處理就是重點(diǎn)，本文所設(shè)計(jì)的處理工藝流程可以滿足要求。

（3）陶瓷色料有其特殊性，研磨過(guò)程中水只是介質(zhì)，水洗目的主要是洗去未參與反應(yīng)的原料和少量雜質(zhì)。在使用自來(lái)水和經(jīng)過(guò)嚴(yán)格處理達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的中水都能達(dá)到質(zhì)量要求。

（4）環(huán)境保護(hù)需要所有企業(yè)和公民參與，只要用心觀察，認(rèn)真研究，總能找到減排途徑和方法，前提是要改變粗放式的生產(chǎn)觀念。

參考文獻(xiàn)

[1] 李傳孟，錢冬琴，韓強(qiáng). 陶瓷色釉料生產(chǎn)污水處理及回用[J].佛山陶瓷，2019（06）34-35.

[2] 邱再林，駱頌，李家鐸，楊雄威，林少偉，楊德超. 顆粒度對(duì)陶瓷釉用色料發(fā)色的影響研究 [J].中國(guó)陶瓷工業(yè)，2015，（05）：11-16.