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        利用當(dāng)?shù)卦咸娲鷱V東黑泥及陶瓷廢料綜合利用研究

        2020-11-20 02:00:44俞莉紅丁怡劉海馨顧畔初小葵
        佛山陶瓷 2020年10期
        關(guān)鍵詞:黑泥替代綜合利用

        俞莉紅 丁怡 劉海馨 顧畔 初小葵

        摘 要:遼寧法庫陶瓷多年來其高檔拋光磚粘土原料主要采用廣東黑泥,隨著其規(guī)模與產(chǎn)量的迅猛發(fā)展勢必使這種優(yōu)質(zhì)粘土礦物日漸枯竭,同時(shí)拋光等產(chǎn)生的大量廢料也造成環(huán)境與效益之間的矛盾,因而利用當(dāng)?shù)卦洗鎻V東黑泥及陶瓷廢料的綜合利用迫在眉睫。

        關(guān)鍵詞:黑泥;替代;陶瓷廢料;綜合利用

        1 前 言

        遼寧省擁有豐富的陶瓷原料,近年來,遼寧省陶瓷行業(yè)發(fā)展迅猛,其中,沈陽法庫陶瓷城已逐步成為東北瓷都,其規(guī)模與產(chǎn)量已在國內(nèi)占有重要地位,拋光磚生產(chǎn)線就超過100條,產(chǎn)值達(dá)到上百億元,然而,生產(chǎn)拋光磚所用的主要原料之一——可塑性粘土均為廣東黑泥(又名中山泥),盡管各廠家配方有所差別,每條線每日仍有近百噸的用量,廣東黑泥來自廣東省,可想而知法庫每年有幾千萬噸的廣東黑泥要由廣東運(yùn)至遼寧法庫,這種情況不但使拋光磚生產(chǎn)成本居高不下,而且由于全國各地拋光磚生產(chǎn)所用塑性粘土均為廣東黑泥,勢必使這種優(yōu)質(zhì)粘土礦物日益枯竭,不利于法庫陶瓷產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。解決這一問題的關(guān)鍵就是以地方原料全部或部分代替廣東黑泥,這種替代并不是簡單的一種原料替換,它不僅要考慮燒成溫度,還要考慮成型工藝、滲花工藝對坯體強(qiáng)度以及最終燒成色澤等的要求,盡管國內(nèi)很多研究院所和高校進(jìn)行了大量、長期的研究,但由于合適原料難選,替代難度較大,目前國內(nèi)各省幾乎所有拋光磚生產(chǎn)所用塑性粘土均為廣東黑泥。

        法庫陶瓷的迅速崛起目前可以說是建立在一種粗放的經(jīng)營模式,主要體現(xiàn)在對陶瓷原料的普遍浪費(fèi)及廢料的大量堆積,這種情況使資源大量浪費(fèi),而且擠占了生產(chǎn)場地,長期積累,環(huán)境和效益之間的矛盾就會日益凸顯。可以說解決好陶瓷廢料的綜合利用,是法庫瓷都能否可持續(xù)、健康發(fā)展的關(guān)鍵所在。

        針對以上兩個(gè)突出問題,受法庫科技局的委托,我們開展了大量試驗(yàn)工作,解決了一系列難題,其中黑泥替代研究工作已接近尾聲,陶瓷廢料利用研究工作也正井井有條開展。

        2 研究工作

        2.1 廣東黑泥替代研究

        廣東黑泥替代研究研究組主要從以下三方面開展工作:

        2.1.1 原料勘察

        廣東黑泥是長期地質(zhì)變遷和水流沖刷而沉積下來由細(xì)微顆粒組成的粘土礦物,由于溫、濕度較高,礦物內(nèi)含有較多腐殖物而呈黑色,因此表現(xiàn)為塑性高,高溫?zé)Y(jié)后腐殖物完全揮發(fā),燒成后白度高,是一種理想的可塑性粘土礦物。相反,東北地區(qū)由于低溫、干燥的氣候,粘土礦物所含腐殖物較少,因此,絕大多數(shù)粘土均為脊性粘土礦物,物理性能與廣東黑泥相差極大,找到性能與廣東黑泥接近的粘土礦物是能否進(jìn)行替代的關(guān)鍵,通過查閱80年代遼寧陶瓷礦物勘察資料,項(xiàng)目組行車幾千里在東北三省對多個(gè)原料礦區(qū)進(jìn)行勘察、取樣。在勘察過程中除了礦物性能以外,還要考察礦物儲量、分布、開采、價(jià)格等綜合因素,經(jīng)過對十多個(gè)取樣礦物的全面性能檢測,最后終于找到較為理想的替代粘土。

        2.1.2 性能檢測

        性能檢測包括化學(xué)成分、物理性能、成型性能和燒成性能。

        化學(xué)成分檢測是評價(jià)粘土性能優(yōu)劣的最直觀的評價(jià)方法,表1為廣東黑泥和選定粘土的化學(xué)成分對比。

        備注:1#:廣東黑泥;2#選定粘土。

        物理性能檢測包括燒結(jié)白度、可塑度兩項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo),表2為廣東黑泥和選定粘土的燒結(jié)白度和可塑度比較。

        成型性能檢測包括物料粒度、坯體抗折強(qiáng)度,表3為廣東黑泥和選定粘土的物料粒度和坯體抗折強(qiáng)度比較。

        燒成性能包括燒成收縮、吸水率、體積密度和燒后白度,表4為廣東黑泥和選定物料燒成性能比較。

        通過對幾十種原料,上百個(gè)性能檢測篩選,從以上所選定的粘土性能檢測結(jié)果可以看出,所選粘土可塑度高于廣東黑泥,燒成白度略低于廣東黑泥,結(jié)合其它檢測性能,選定的粘土經(jīng)過配方調(diào)整及不完全替代,可以滿足生產(chǎn)工藝要求,產(chǎn)品燒成白度及其它性能可以達(dá)到原產(chǎn)品性能。

        2.1.3 配方試驗(yàn)

        要將新配方應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際,配方研究必須遵循以下原則:

        (1)低成本。

        低成本主要包括兩方面:一是燒成溫度不能高于現(xiàn)有燒成溫度;二是新配方原料成本低于原配方原料成本。

        (2)波動(dòng)范圍小。

        波動(dòng)范圍小指新配方的生產(chǎn)工藝和燒成工藝要與原配方基本一致,以免更改配方時(shí)造成損失。

        (3)性能穩(wěn)定。

        性能穩(wěn)定主要指產(chǎn)品的燒成范圍,燒成范圍越寬,成品率越高,這也是配方研究中難度最大的一項(xiàng),同時(shí)產(chǎn)品的其它性能如吸水率、白度等不低于原產(chǎn)品性能。

        2.2 陶瓷廢料綜合利用研究

        陶瓷廢料綜合利用研究主要包括兩方面:一是拋光廢渣的再利用研究;二是廢瓷片再利用研究。

        陶瓷廢料利用研究遵循低成本原則,拋光廢渣再利用目前已經(jīng)開展的工作主要有以下兩方面:

        首先,在二次布料的拋光磚生產(chǎn)中,用拋光廢料取代部分第一次布料所用的生產(chǎn)原料進(jìn)行拋光磚生產(chǎn),其優(yōu)點(diǎn)是可以提高鋪設(shè)面的吸水率,鋪設(shè)時(shí)有利于提高磚與地面的結(jié)合強(qiáng)度,經(jīng)小試試驗(yàn),加入低于5%wt的拋光廢料,不影響拋光磚生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品性能。

        其次,利用拋光廢料生產(chǎn)環(huán)保輕質(zhì)磚,利用陶瓷拋光廢料中所含有的拋光劑、絮凝劑等有機(jī)物,在燒成時(shí)可形成微孔的特點(diǎn),可用來生產(chǎn)輕質(zhì)環(huán)保磚,該項(xiàng)工作已經(jīng)進(jìn)行了大量配方研究,研制出的產(chǎn)品性能如表6。

        3 結(jié) 語

        除了選定粘土外,其它原料均為廠家現(xiàn)用原料,每次配方試驗(yàn)均與廠家生產(chǎn)狀況同步進(jìn)行,通過性能檢測,對比新配方與生產(chǎn)配方的優(yōu)劣,對試驗(yàn)效果較好的配方,廠家進(jìn)行實(shí)際燒成檢驗(yàn),先后完成了近50個(gè)配方試驗(yàn)及性能測試,并多次到廠家進(jìn)行實(shí)際燒成檢驗(yàn),目前已經(jīng)研制出各方面性能優(yōu)越的配方,廣東黑泥的配方用量由原來的24%降低到目前的6%,同時(shí)產(chǎn)品白度有所提高,燒成溫度略低于原燒成溫度,配方原料成本比原來有所降低。

        對陶瓷廢料的綜合利用研究,今后還有大量的工作,方向主要有以下三方面:一是利用拋光磚廢料制備免燒廣場、路面磚;二是利用廢瓷片和拋光廢料制備透水磚;三是進(jìn)一步深化拋光廢料在拋光磚生產(chǎn)上的循環(huán)利用和用來制備環(huán)保輕質(zhì)磚的研究。

        在法庫科技局的大力支持下,在沈陽鑫凱陶瓷有限公司的積極配合下,廣東黑泥原料替代項(xiàng)目取得了突破性進(jìn)展,希望今后能夠利用我們?nèi)〉玫目蒲谐晒头e累的經(jīng)驗(yàn),繼續(xù)為法庫陶瓷的發(fā)展服務(wù)。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 汪嘯穆.陶瓷工藝學(xué)[M].中國輕工業(yè)出版社

        [2] 韓復(fù)興. 淺談陶瓷原料中煅燒料的疑難解答[J]. 佛山陶瓷, 2015, 025(011):68-69.

        [3] 況金華, 梅朝鮮. 陶瓷生產(chǎn)工藝技術(shù)[M]. 武漢理工大學(xué)出版社, 2013.

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