孫曉瑋，邵佳慧，王巧梭，武麗華

（河北建材職業(yè)技術(shù)學(xué)院，秦皇島 066004）

1 引言

近年來(lái)，我國(guó)一直是世界上陶瓷生產(chǎn)量和消費(fèi)量最大的國(guó)家。據(jù)不完全數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，在陶瓷生產(chǎn)和應(yīng)用過(guò)程中，每年會(huì)有近2000萬(wàn)噸的陶瓷廢料產(chǎn)生，侵占大量土地資源，回收利用空間巨大。陶瓷廢料的回收利用，不僅可以減輕環(huán)境污染，而且可以節(jié)約大量天然礦物材料，對(duì)帶動(dòng)社會(huì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)效益增長(zhǎng)起到促進(jìn)作用。

陶瓷廢料屬于工業(yè)固體廢棄物，其種類繁多，組成復(fù)雜，成分中含有鉛、鎘等重金屬，嚴(yán)重污染土壤和水源。國(guó)內(nèi)很多中小型企業(yè)尚不具備處理能力，廢陶瓷回收再利用面臨巨大挑戰(zhàn)，亟需解決。目前，世界各國(guó)對(duì)于陶瓷廢料的回收再利用也越來(lái)越重視。

發(fā)達(dá)國(guó)家很早就開(kāi)始著手陶瓷廢料的回收與利用，有的國(guó)家還為廢陶瓷的回收利用頒布了專門(mén)的法規(guī)，用來(lái)約束陶瓷廢料的綠色循環(huán)再處理。例如，英國(guó)艾思卓公司在上世紀(jì)90年代就研發(fā)了陶瓷釉料和泥漿回收系統(tǒng)用來(lái)回收再利用陶瓷廢料，該系統(tǒng)的使用可以使企業(yè)在回收廢料流水線上實(shí)現(xiàn)原料的100%回收和再利用；日本對(duì)于廢料的回收頒布了專門(mén)的法規(guī)，如《廢棄物處理法》、《建設(shè)回收利用法》等，許多建筑陶瓷廠必須對(duì)其產(chǎn)生的陶瓷廢料進(jìn)行再加工和回收利用；意大利Poppiclemention公司在上世紀(jì)80年代就著手開(kāi)展陶瓷綠色項(xiàng)目，減少70%的S、N氧化物和煙氣中污染物排放；我國(guó)政府也非常重視陶瓷廢料的綜合利用情況，加大對(duì)廢陶瓷回收利用企業(yè)的政策扶持力度，對(duì)其給予減免稅政策及配套扶持政策，如陶瓷生產(chǎn)企業(yè)比較多的江西省景德鎮(zhèn)、廣東省佛山、潮州市等城市針對(duì)廢陶瓷的回收利用都分別出臺(tái)了相應(yīng)的政策法規(guī)，使得廢陶瓷回收利用落到實(shí)處，取得不錯(cuò)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效應(yīng)。

目前，世界各國(guó)對(duì)于陶瓷廢料的回收再利用也越來(lái)越重視，材料研究者將陶瓷廢料作為原料用來(lái)再生陶瓷、制備混凝土、耐火材料等，打破了傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式，正在探索新型閉環(huán)綠色發(fā)展道路。

2 廢陶瓷的來(lái)源

目前，我國(guó)廢陶瓷的年產(chǎn)生量巨大，主要是在建筑陶瓷和衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)和使用過(guò)程中產(chǎn)生，其次來(lái)源于生活。

在生產(chǎn)中，陶瓷廢料主要來(lái)源于建筑和衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)階段中的成型、干燥、燒結(jié)、施釉、搬運(yùn)等工藝過(guò)程廢料，主要分為六類。一是原材料在預(yù)處理過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵、碎屑、污泥等；二是陶瓷制品在燒結(jié)前形成的坯體廢料，分為無(wú)釉廢料和施釉廢料；三是陶瓷生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的污水經(jīng)過(guò)凈化處理后形成的廢釉料，這部分廢料中包含重金屬元素等有毒有害物質(zhì)；四是陶瓷制品在燒結(jié)過(guò)程中因搬運(yùn)等工序損壞產(chǎn)生的燒結(jié)廢料；五是在經(jīng)過(guò)多次重復(fù)使用、破損和更新?lián)Q代而失去原有使用價(jià)值的廢磨具和廢匣缽；六是陶瓷產(chǎn)品在深加工過(guò)程中產(chǎn)生的廢磚屑和廢泥渣。

在生活中，廢陶瓷主要來(lái)源于生活中廢棄的墻地磚、衛(wèi)浴、餐具、水杯、花瓶等。這部分廢陶瓷主要作為生活垃圾被丟棄，回收量非常少。

無(wú)論是生產(chǎn)還是生活廢陶瓷，處理方式大部分都采取直接填埋，處理手段不僅占用了大量土地資源，也對(duì)水和土壤造成了嚴(yán)重的污染，給城市環(huán)境和自然生態(tài)帶來(lái)極大的危害。

3 廢陶瓷的危害

近年來(lái)，隨著社會(huì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我國(guó)陶瓷的產(chǎn)量位居世界首位，與此同時(shí)，廢陶瓷帶來(lái)的危害也成為備受詬病的痛點(diǎn)。陶瓷行業(yè)帶來(lái)的危害主要有重金屬污染、大氣污染、水污染和侵占大量土地資源等。

3.1 土壤污染

如今，陶瓷廢料廢渣的回收和再利用技術(shù)仍不夠先進(jìn)，大部分采取直接填埋的方式處理，致使大量廢渣擠占耕地，而廢渣短時(shí)間內(nèi)無(wú)法降解，廢渣中又含有重金屬元素等有毒化學(xué)物質(zhì)，對(duì)土壤造成嚴(yán)重污染。除了對(duì)土壤的污染，陶瓷生產(chǎn)還需要消耗大量不可再生的自然資源，造成了自然礦產(chǎn)資源的嚴(yán)重枯竭。

3.2 大氣污染

在陶瓷生產(chǎn)的燃燒和煅燒階段，會(huì)釋放出大量煙氣粉塵和有害氣體，其中包括一氧化碳、硫的氧化物、氮氧化物和氟化物等，這些有害氣體直接排放到空氣中，會(huì)造成大氣污染、酸雨、植物不結(jié)果，甚至還會(huì)造成溫室效應(yīng)、海平面上升、氣候反常等嚴(yán)重后果。

3.3 水污染

在陶瓷生產(chǎn)過(guò)程中，淋釉、生產(chǎn)工序以及清洗工具的過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量廢水。廢水中含有鉛等重金屬元素、焦油酚水、固體懸浮物等有害物質(zhì)，會(huì)導(dǎo)致水源發(fā)黑發(fā)臭，對(duì)地下水源造成嚴(yán)重的污染，同時(shí)給植物生長(zhǎng)帶來(lái)巨大的危害，甚至是寸草不生。

4 廢陶瓷的資源化再利用途徑

近年來(lái)，陶瓷廢料的產(chǎn)生不僅對(duì)城市環(huán)境造成了很大的影響，還對(duì)陶瓷工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生了巨大的制約。雖然我國(guó)對(duì)廢陶瓷的回收量逐年提高，但廢陶瓷的回收再利用仍有待加強(qiáng)。如何將陶瓷廢料變廢為寶，將廢料轉(zhuǎn)化為可回收利用的資源顯得尤為重要，也是當(dāng)今環(huán)保要求的重中之重。

廢陶瓷資源化再利用的途徑很多，主要分為四類，一是再造裝飾品，如戶外桌、凳等；二是再生陶瓷，如陶瓷磚、衛(wèi)生陶瓷等；三是用來(lái)再生建筑材料，如吸附材料、混凝土等；四是再生耐火材料，如高強(qiáng)耐堿澆注料等。

4.1 再造裝飾品

廢陶瓷再造裝飾品，指將廢陶瓷作為天然骨料的替代品與混凝土結(jié)合，配上視覺(jué)美學(xué)和功能設(shè)計(jì)創(chuàng)新，制造出具有全新運(yùn)用價(jià)值的建筑裝飾品。現(xiàn)在這方面的研究已經(jīng)成功投入商業(yè)生產(chǎn)，比如建造環(huán)保主題公園，作為公共戶外家具的桌椅、裝飾燈罩、裝飾地磚等。此外，廢陶瓷還可以與廢金屬等工業(yè)垃圾結(jié)合，將陶瓷廢料混入回收的熔融金屬中并快速冷卻，制成具有獨(dú)特美學(xué)特點(diǎn)的裝飾磚，用于室內(nèi)外建筑裝飾。

廢陶瓷再造裝飾品主要是將廢陶瓷破碎直接再利用，這種方式耗能低，生產(chǎn)方式比較簡(jiǎn)單，可以制造出更多滿足人們個(gè)性化需求的產(chǎn)品，具有廣泛推廣價(jià)值。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，人們的生活水平快速提升，陶瓷裝飾藝術(shù)品也逐漸進(jìn)入人們的生活，市場(chǎng)需求不斷增加。陶瓷廢渣再造工藝品是利用陶瓷廢渣及生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的其他廢料作為主要原料，通過(guò)個(gè)性設(shè)計(jì)，制備出各種陶瓷裝飾藝術(shù)品，例如花瓶、壁掛、陳列品等。這種藝術(shù)品因其具有廢料回收利用、有效保護(hù)環(huán)境、個(gè)性裝飾等優(yōu)點(diǎn)，是很好的綠色裝飾材料。

4.2 再生陶瓷

隨著陶瓷工業(yè)的快速發(fā)展，陶瓷生產(chǎn)企業(yè)的廢料越來(lái)越多，廢料侵占大量土地，影響當(dāng)?shù)爻鞘协h(huán)境，填埋需要耗費(fèi)大量的人力和物力，還會(huì)污染土壤和水源。因此，越來(lái)越多的企業(yè)和科研院所研究利用陶瓷廢料再造陶瓷，變廢為寶。目前，陶瓷廢料再生陶瓷主要用于生產(chǎn)陶瓷磚、透水磚、多孔陶瓷板材、多孔磚等。

4.2.1 生產(chǎn)陶瓷磚

目前，陶瓷廢料主要用來(lái)生產(chǎn)陶瓷磚的種類有瓷磚坯料、仿古磚、免燒磚、劈開(kāi)磚等。瓷磚坯料主要是將回收的廢瓷粉作為主要原料，替代瓷磚坯料中的部分長(zhǎng)石。廢瓷粉可以從廢棄的泥水中去除雜質(zhì)后獲得，也可以將廢品經(jīng)過(guò)粉碎加入配料中加工制成瓷磚坯體，這樣不僅可以提高其強(qiáng)度，還可以減少生產(chǎn)過(guò)程中缺陷的產(chǎn)生。仿古磚多為毛邊，對(duì)尺寸要求精度不高，成分與廢泥化學(xué)組成相近，可以將廢泥、廢坯體粉碎后可以作為仿古磚的生產(chǎn)原料，既節(jié)省生產(chǎn)成本，還可以解決陶瓷生產(chǎn)過(guò)程中的廢料，是一個(gè)變廢為寶、降低成本、利于環(huán)保的重要途徑。免燒磚是近年來(lái)我國(guó)重要的新型節(jié)能利廢環(huán)保建筑材料，主要是利用各種工業(yè)廢渣為主要原料，生產(chǎn)過(guò)程可以直接壓制成型，免燒免蒸，加工簡(jiǎn)單，不僅處理了陶瓷廠的廢料，還節(jié)約資源，這種環(huán)保磚成為各種建筑墻體材料的首選。劈開(kāi)磚的制備可以利用陶瓷廢料粉磨后經(jīng)擠壓成型、干燥、燒結(jié)而制成，是國(guó)家倡導(dǎo)的新型環(huán)保建筑墻體裝飾材料，具有很廣泛的應(yīng)用前景。

4.2.2 生產(chǎn)透水磚

陶瓷透水磚具有容重低、強(qiáng)度高，是戶外停車場(chǎng)、廣場(chǎng)應(yīng)用最廣泛的鋪面磚。陶瓷生產(chǎn)企業(yè)的固體廢棄物是生產(chǎn)陶瓷透水磚的主要原材料，直接將廢料用來(lái)生產(chǎn)透水磚，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，不需要再增加生產(chǎn)設(shè)備，生產(chǎn)成本低，經(jīng)濟(jì)效益高，而且利于環(huán)保，具有很高的社會(huì)效益。

4.2.3 生產(chǎn)多孔板材

拋光廢渣與陶瓷原料的化學(xué)組成非常相近，所以可以用來(lái)制作多孔陶瓷磚的主要原材料，生產(chǎn)輕質(zhì)超大規(guī)格陶瓷板材、輕質(zhì)多孔保溫陶瓷磚、多孔陶瓷過(guò)濾材料等。其中，輕質(zhì)陶瓷板材原料中拋光廢料可以達(dá)到60%以上，再加入塑性泥土、瘠性原料，經(jīng)破碎、干燥、配料后造粒、成型、燒結(jié)制成陶瓷板材，為陶瓷廢料回收再利用增加了一條有效可行的新途徑。

4.3 再生其他建筑材料

陶瓷廢料可以用來(lái)作為其他建筑材料的原料，比如水泥、新型混凝土等。拋光廢料可以用來(lái)替代黏土用來(lái)生產(chǎn)硅酸鹽水泥熟料，作為廉價(jià)的原料應(yīng)用于水泥生產(chǎn)。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐證明，1噸普通硅酸鹽水泥可以用掉300-400千克陶瓷廢渣、廢瓷，相當(dāng)于10家陶瓷企業(yè)每天產(chǎn)生的陶瓷廢渣的總量，對(duì)廢物回收利用，降低成本，節(jié)約原料等方面產(chǎn)生很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。截至

目前，將陶瓷廢料作為礦物摻和料用于混凝土生產(chǎn)已經(jīng)有幾十年的研究歷史，利用陶瓷廢渣不僅可以節(jié)省水泥和降低成本，還可以降低混凝土內(nèi)部升溫，改善工作性，增強(qiáng)后期強(qiáng)度，提高抗腐蝕等性能，已經(jīng)是高性能混凝土生產(chǎn)不可或缺的重要成分之一。

4.4 再生耐火材料

廢陶瓷再生耐火材料，主要是把廢陶瓷處理之后，磨成不同粒度的骨料和不同細(xì)度的粉料，用來(lái)作為生產(chǎn)不定形耐火材料的原材料，還可以用來(lái)生產(chǎn)高強(qiáng)耐堿澆注料用于水泥窯預(yù)熱器等部位。依據(jù)廢陶瓷硬度高、鐵含量低等特點(diǎn)，將其處理成一定粒度的骨料，用來(lái)生產(chǎn)耐磨澆注料用于高溫、隔熱部位的低鐵耐磨高溫隔熱單層襯里材料。

5 廢陶瓷回收利用的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

在雙碳戰(zhàn)略背景下，陶瓷行業(yè)未來(lái)將向著節(jié)約能源、節(jié)約原料消耗、三廢產(chǎn)生量盡量低、對(duì)人體無(wú)害的方向發(fā)展。這就要求企業(yè)打破原來(lái)“開(kāi)采-生產(chǎn)-應(yīng)用-廢棄”的傳統(tǒng)模式，在開(kāi)發(fā)新型生產(chǎn)材料、優(yōu)化生產(chǎn)工藝、改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)、降低生產(chǎn)排放、提高產(chǎn)品耐久性、加強(qiáng)回收利用等方面加大投入，創(chuàng)建“回收-利用-再造-再生”閉環(huán)、綠色、低碳循環(huán)發(fā)展模式。

6 結(jié)語(yǔ)

目前，陶瓷生產(chǎn)企業(yè)對(duì)陶瓷廢料的資源化再利用越來(lái)越重視，廢陶瓷的再利用途徑也越來(lái)越多，變廢為寶已經(jīng)成為解決資源短缺、實(shí)現(xiàn)資源可持續(xù)利用的重要途徑，具有很大的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。今后，在我國(guó)政策的正確引導(dǎo)下，會(huì)逐步完善廢陶瓷回收體系，更加支持廢陶瓷再利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展，我國(guó)廢陶瓷的回收再利用一定會(huì)爆發(fā)出巨大的產(chǎn)業(yè)潛能。