鐘路生 劉峰 馬鎮(zhèn)耀 張?chǎng)?/p>

摘 要：鋸泥雜質(zhì)多，混有大量的碎石和泥土，成分復(fù)雜，鐵和鈣含量平均達(dá)到3～4%，傳統(tǒng)的工藝技術(shù)很難大摻量利用。本文作者通過(guò)系統(tǒng)的化學(xué)分析、有機(jī)的組合搭配和不同燒成制度的調(diào)整完善，歷經(jīng)一年多的反復(fù)取樣交叉論證，鋸泥摻量10%～90%研制發(fā)泡陶瓷隔墻板，達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)T/CBCSA12-2019《發(fā)泡陶瓷隔墻板》各項(xiàng)性能要求，并成功產(chǎn)業(yè)化。

關(guān)鍵詞：石材鋸泥 ;發(fā)泡陶瓷; 技術(shù)應(yīng)用

1 前 言

山東日照五蓮縣是石材資源富集區(qū)，這里有最好的花崗巖礦山資源，五蓮紅、五蓮青等石材源源不斷地出口，在50多個(gè)國(guó)家和地區(qū)建立了姿態(tài)萬(wàn)千的建筑群落，裝飾了人們的生活。但是，經(jīng)過(guò)三十多年的礦山石材業(yè)發(fā)展，五蓮縣的鋸泥存量變得十分巨大，給當(dāng)?shù)氐沫h(huán)保帶來(lái)巨大壓力，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前每年還陸續(xù)產(chǎn)生多達(dá)近300萬(wàn)噸鋸泥[1]，還不包括塊狀邊角料。隨著國(guó)家環(huán)保政策的深入貫徹，對(duì)礦山開(kāi)采的控制必將越來(lái)越嚴(yán)格，對(duì)自然環(huán)境的的保護(hù)呼聲越來(lái)越高。2018年五蓮石材循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園成立了，著力推廣產(chǎn)業(yè)發(fā)展和綠色轉(zhuǎn)型之路。但是鋸泥雜質(zhì)多，混有大量的碎石和泥土，成分復(fù)雜，鐵和鈣含量平均達(dá)到3%～4%，傳統(tǒng)的工藝技術(shù)很難大摻量利用。本文作者通過(guò)系統(tǒng)的化學(xué)分析、有機(jī)的組合搭配和不同燒成制度的調(diào)整完善，歷經(jīng)一年多的反復(fù)取樣交叉論證，鋸泥摻量10%～90%研制發(fā)泡陶瓷隔墻板，達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)T/CBCSA12-2019《發(fā)泡陶瓷隔墻板》各項(xiàng)性能要求，并成功產(chǎn)業(yè)化。

2生產(chǎn)技術(shù)運(yùn)用與分析

2.1原料甄選

2.1.1原料礦物外觀分析

從表1中可以看出，砂石類原料基本都是表面自由水和表面粘結(jié)的泥土。膨潤(rùn)土主要含吸附水，成分中黏土基本占了一半。但1#、2#生焦原礦大塊頭，焦寶石原礦質(zhì)地結(jié)構(gòu)致密，在水中不易分散，可塑性較低，所以可能導(dǎo)致球磨時(shí)間延長(zhǎng)。

2.1.2主原料的分析

鋸泥雜質(zhì)多，常夾摻有雜草、塑料袋、小鐵屑、塊狀邊角料等，包裹在一起不容易清理，所以來(lái)料的細(xì)度決定了生產(chǎn)中的球磨效率。從取樣檢測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看，純鋸泥整體細(xì)度較小，100目篩上料總量只占20%左右，且40目以下細(xì)粉占比超過(guò)60%，有利于縮短球磨時(shí)間。

原礦鋸泥，干燥狀態(tài)呈灰白色，直徑50.15mm。在1160℃燒成下，外形基本完整圓邊棱角剛到熔點(diǎn)，剛起小R角，深褐色，表面光滑，直徑43.45mm，收縮13.36%。在1200℃燒成下，外形還保持完整已發(fā)生熔融變形，圓邊棱角已成弧形并呈大R角，到了燒成收縮后期的體積膨脹狀態(tài)，直徑44.45mm，收縮11.37%，但還沒(méi)有融化成扁平。在40℃的溫差對(duì)比之下，燒成變化不大，說(shuō)明鋸泥有較寬的燒成范圍。

2.1.3原料成分分析

從成分表中可以看出，鋸泥含鐵量較多，坯體不可能呈白色，又由于鋸泥中的鋁含量略微偏低，需要適當(dāng)?shù)募尤脘X含量以增加坯體的強(qiáng)度和韌性，而生焦是當(dāng)?shù)剌^為便宜的含鋁高的原料，但其鐵含量更高，所以鋸泥與生焦的組合，坯體可能是偏黑色，或者青黑色。

2.2配方試制

2.2.1實(shí)驗(yàn)室小試

鋸泥摻量10%～90%配方試制，在測(cè)溫環(huán)1160～1200℃范圍內(nèi)，通過(guò)燒成溫度與時(shí)間的不斷修正，來(lái)尋找最佳的鋸泥摻入量的配方組合。從表4～表7中可以看出鋸泥摻量10%～75%的配方試制，都可以得到發(fā)泡均勻細(xì)膩的發(fā)泡坯體，孔徑小于1.0mm;而鋸泥高摻量80%～90%的配方試制，也都可以得到發(fā)泡均勻細(xì)膩的發(fā)泡坯體，孔徑1.0～2.5mm，基本處于市場(chǎng)銷售水平。

測(cè)溫環(huán)溫度1200℃，發(fā)泡均勻細(xì)膩。

測(cè)溫環(huán)溫度1168℃，發(fā)泡均勻細(xì)膩。

測(cè)溫環(huán)溫度1180℃，發(fā)泡均勻細(xì)膩。

測(cè)溫環(huán)溫度1200℃，發(fā)泡均勻，但孔徑偏大。降溫后基本達(dá)到孔徑要求。

2.2.2中試配方化學(xué)分析

以上數(shù)據(jù)顯示，經(jīng)過(guò)前期實(shí)驗(yàn)室小試配方體系做出的鋸泥摻量全覆蓋試驗(yàn)，已基本確定所甄選的鋸泥利用的可行性，并選擇性地投料中試后，發(fā)泡均勻都基本與小試一致。再分析配方的化學(xué)組成對(duì)比原鋸泥化學(xué)成分，適當(dāng)提高鋁含量，降低硅含量，以期增強(qiáng)坯體的任性，減少冷卻裂的風(fēng)險(xiǎn)，綜合考慮燒成周期，首選LG3#投料試生產(chǎn)一周，二次選擇ZG5#試生產(chǎn)一周。

2.2.3粉料顆粒級(jí)配

分析：抽查L(zhǎng)G3#粉料顆粒級(jí)配，其中20～60目超過(guò)80%，20～80目超過(guò)92%，20目篩上粗顆粒和100目篩下細(xì)顆粒度較少，也就是說(shuō)相對(duì)粗的顆粒表面接觸少，粉體之間分子引力、靜電引力作用逐漸減少，顆粒之間不容易粘結(jié)，粉料的流動(dòng)性較好，布料均勻，也有利于氧化分解階段氣體的排出，有利于高溫熔融狀態(tài)下發(fā)泡孔徑更加均勻。

2.3關(guān)于燒成

成功的燒制過(guò)程必須在合理的燒成制度下進(jìn)行，燒成制度一般指溫度制度、壓力制度和氣氛制度[2]。本項(xiàng)目為燃料

LNG輥道窯燒成發(fā)泡陶瓷，采用的是常壓狀態(tài)下的氧化氣氛，不是操作的難點(diǎn)，而溫度制度的設(shè)置才是關(guān)鍵。

分析：以上兩條溫度曲線的設(shè)置，趨勢(shì)基本一致，在燒成厚度為10～12cm毛坯，切割成厚度切8～10cm的成品，切割量很少且斷面發(fā)泡均勻細(xì)膩，孔徑1.0～1.5mm，密度420～450kg/m3，抗壓強(qiáng)度為4.5～6.5MPa。說(shuō)明該配方的燒成范圍較寬，在最高燒成溫度沒(méi)有改變的情況下，前段升溫氧化階段溫度在20℃范圍內(nèi)的波動(dòng)對(duì)于該配方結(jié)構(gòu)沒(méi)有實(shí)質(zhì)的影響。由于配方主原料是石材鋸泥，屬于砂性原料，摻量多達(dá)60%～80%，砂多泥少，有效地減少了泥料中有機(jī)物的氧化分解時(shí)間，所以能夠?qū)崿F(xiàn)快速升溫，常溫～800℃升溫速率是10℃/min，800～1000℃升溫速率是3.7 ℃/min 。

3結(jié)論

本文所述的石材鋸泥是山東日照五蓮縣的花崗巖鋸泥，其主要礦物成分是石英、斜長(zhǎng)石、正長(zhǎng)石，以及少量的黒云母，化學(xué)成分中鉀含量比較高，燒成范圍寬，有利于一般的配方組成。在大摻量使用鋸泥組成配方需要引入少量的鋁元素，以增強(qiáng)坯體的韌性，在優(yōu)化的燒成制度下生產(chǎn)出合格的發(fā)泡陶瓷隔墻板。

科技部社會(huì)發(fā)展科技司二級(jí)巡視員徐俊2月25日表示，將在“十四五”期間組織實(shí)施“循環(huán)經(jīng)濟(jì)關(guān)鍵技術(shù)與裝備”重點(diǎn)專項(xiàng)。開(kāi)展資源型固廢源頭減量減害、綠色過(guò)程調(diào)控、高質(zhì)量循環(huán)利用重大科技問(wèn)題研究，促進(jìn)資源高效綜合利用的循環(huán)經(jīng)濟(jì)科技創(chuàng)新體系建設(shè)[3]。本項(xiàng)目的研究“多摻量石材鋸泥在發(fā)泡陶瓷生產(chǎn)中的技術(shù)運(yùn)用”正好符合這一主題，充分循環(huán)利用固廢，節(jié)能減排，科技創(chuàng)建新體系。

參考文獻(xiàn)

[1] 日照廣播電視，總第1433期，2021-1-14.

[2] 馬鐵成.陶瓷工藝學(xué)[M].北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2017

[3] 網(wǎng)易新聞，中國(guó)硅酸鹽學(xué)會(huì)固廢分會(huì)，2021-3-9.