拋光磚拋磨廢料的綜合利用

鄭彩華 諶俊 朱方才 吳彤

（清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東清遠511510）

0 引言

近年來，我國建筑陶瓷業(yè)迅猛發(fā)展，在促進社會經(jīng)濟快速發(fā)展的同時，也帶來了急劇增加的廢料廢渣。這些廢料廢渣不但對城市環(huán)境造成巨大壓力，而且限制了陶瓷業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

拋光磚是建筑陶瓷產(chǎn)品中的一種，其表面光亮如鏡且平滑細膩，但在生產(chǎn)過程中經(jīng)刮平定厚、研磨拋光及磨邊倒角等一系列深加工時會產(chǎn)生大量的拋光廢料。據(jù)測試統(tǒng)計，生產(chǎn)每平方米拋光磚可產(chǎn)生1.5kg拋光廢料，磨頭損失約0.6kg，即每平方米拋光磚可產(chǎn)生2.1kg左右的廢料[1]。這樣，全國年產(chǎn)拋光磚幾十億平方米將會產(chǎn)生幾百萬噸的拋光廢料，如此大量的廢料已不能簡單地采用填埋處理，必須有效回收利用，否則對周邊環(huán)境將造成嚴(yán)重破壞。因此，如何將這些廢料進行回收利用已成為生產(chǎn)廠家和環(huán)保部門十分關(guān)注并急需解決的問題。本文通過查閱大量文獻資料，了解了目前國內(nèi)外對拋光廢料的回收利用現(xiàn)狀，并就如何行之有效地大量消耗掉拋光廢料提出了自己的見解，希望能夠為拋光廢料的回收利用研究提供一定的幫助和啟發(fā)。

1 拋光廢料的來源與組成

拋光磚制品經(jīng)高溫?zé)珊?，須?jīng)刮平定厚、粗拋、中拋、精拋及磨邊倒角等一系列深加工處理，在處理過程中，形成了由水、磨屑、磨粒、磚屑及磚渣等組成的污水，污水再經(jīng)過絮凝、沉降及壓濾得到廢渣。因此，拋光廢渣主要是由制品表面被磨削的細屑和磨料及有機物組成，從化學(xué)成分來看，主要是硅、鋁、鈣、鉀、鈉、鎂的氧化物，少量碳化硅、高溫樹脂及污水處理時加入的絮凝劑等。

2 國內(nèi)外綜合利用現(xiàn)狀

2.1 用于制備多孔材料

2.1.1 用于制備多孔輕質(zhì)建筑材料[1]

華南理工大學(xué)的稅安澤等人研制出利用拋光廢渣制備一種以閉口氣孔為主兼具保溫隔熱功能的新型輕質(zhì)建筑材料。此項研究就是直接利用拋光渣中的有機高溫樹脂在高溫?zé)蓵r分解發(fā)泡的原理，以拋光渣、高溫砂、低溫砂、粘土等為主要原料，按照一定配比組成配合料，加入少量三聚磷酸鈉與聚甲基纖維素，加水球磨，經(jīng)干燥、成型燒成而制得產(chǎn)品。該方法中雖然拋光渣的用量可達30～60％，但產(chǎn)品須高溫?zé)?，成本較高，與低成本加氣混凝土免燒材料相比，市場競爭力較小，從而難以真正消耗掉拋光廢料。

2.1.2 用于制備多孔陶瓷透水磚[2]

佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院的周松青等人研究出一種以陶瓷廢料作為主要原料，低成本制造高附加值透水磚的方法。該方法首先將潔具品、各類墻地磚次品和破損陶瓷破碎至粒徑小于1.65mm，按照一定質(zhì)量比例把拋光磚粒子和聚輕球混合制成物料A，磨屑和膨潤土等粉狀料、添加劑加水拌合成泥漿B，然后將物料A和B混合均勻，加入潔具粒子攪拌、陳腐，經(jīng)壓制成型、燒成制得透水磚。依此方案生產(chǎn)的透水磚不僅大大降低了生產(chǎn)成本，陶瓷廢料的加入量可達75％，但拋光廢料的用量卻不到20％，以此能消耗掉的拋光廢料遠遠不能與其巨大的產(chǎn)出量相比。

2.1.3 用于制備多孔吸聲材料

文獻[3-4]記載：首先將拋光廢料作為主要原料來制備一種輕質(zhì)陶粒，工藝流程見圖1，其技術(shù)性能指標(biāo)為：容重600Kg/m3，筒壓強度為1.72MPa，吸水率≤18.7％。然后以微孔吸聲結(jié)構(gòu)原理為主要設(shè)計依據(jù)，按一定質(zhì)量比將膨脹水泥、粉煤灰、陶粒及其它添加劑在水泥砂漿攪拌機中攪拌0.5min，得到均勻的干混合料，再加水?dāng)嚢杓s5m in，然后將發(fā)泡劑加入混合漿料中攪拌，得到流動性較好的混合漿料，經(jīng)成型、脫模，即可得到氣孔均勻的多孔材料。其中陶粒中拋光廢料的含量達到60％，多孔吸音材料中拋光廢料的含量可達30～40％。雖然該材料中拋光廢料的消耗量相對較高，但工藝流程較復(fù)雜。

圖1 包裹型陶粒的制備工藝Fig.1 Preparation of encapsulated ceram ic particles

圖2 赤鐵礦尾礦制備免燒磚工藝流程圖Fig.2 Fabrication of non-fired bricks w ith hematite tailing

2.2 用于水泥生產(chǎn)

2.2.1 作為硅質(zhì)原料[5]

將陶瓷廢料作為廉價原料用于水泥生產(chǎn)，實現(xiàn)陶瓷與水泥兩大工業(yè)的有機結(jié)合，無疑會產(chǎn)生很大的社會效益和經(jīng)濟效益。吳清仁、孫創(chuàng)奇、陳光等人研究了拋光磚廢料對水泥熟料煅燒及其性能的影響。研究表明，拋光磚廢料對生料易燒性、熟料巖相結(jié)構(gòu)及強度均有影響，隨廢料加入量的增加，生料易燒性變差，熟料中f-CaO含量增加。因此，將拋光磚廢料作為硅質(zhì)原料生產(chǎn)硅酸鹽水泥熟料時的摻入量極低。

2.2.2 作為混合材[6]

拋光磚廢料以硅酸鹽礦物為主，具有一定的活性，這為其作為水泥混合材提供了條件。蘇達根、王功勛、鐘小敏等人分析了拋光廢料的組成和火山灰性。結(jié)果表明，拋光廢料火山灰試驗合格，具有一定的潛在水硬性，早期活性高于粉煤灰。但拋光廢料中由拋光磨頭和絮凝劑引入了一定量的氯，且含有一些高溫樹脂，從而制約了其作為水泥混合材的應(yīng)用[7]。

當(dāng)前，水泥企業(yè)正向大型化發(fā)展，對原料及混合材的需求也在擴大。單個陶瓷廠的拋光廢料可能滿足不了水泥企業(yè)龐大的需求，而各個陶瓷廠的拋光廢料成分不一定完全一致。這樣一來，水泥企業(yè)為了保證熟料和水泥質(zhì)量及生產(chǎn)的穩(wěn)定性，拋光廢料用于水泥生產(chǎn)也成了“紙上談兵”，只是處于理論研究，而未得到實際的應(yīng)用。

2.3 用于生產(chǎn)內(nèi)墻釉面磚

廣東宏陶陶瓷有限公司通過技術(shù)研發(fā)，成功引入18％的陶瓷拋光廢渣等作為原料生產(chǎn)陶瓷釉面磚，并得到專家確認[6]。內(nèi)墻釉面磚也是建筑陶瓷產(chǎn)品中的一大類產(chǎn)品。如果能用拋光廢料生產(chǎn)內(nèi)墻釉面磚，那么，拋光磚產(chǎn)出的拋光廢料，就可以作為內(nèi)墻釉面磚生產(chǎn)的原料而直接得到利用，這樣，對建筑陶瓷企業(yè)來說，這種“自產(chǎn)自銷”的循環(huán)利用方法是最科學(xué)、最有效的，是陶瓷拋光廢料能夠得以有效利用的方向所在。但需要注意的是，不同種類的拋光磚，廢料成分也不盡相同，會造成內(nèi)墻釉面磚成分的波動，從而影響質(zhì)量的穩(wěn)定性。另外，18％的拋光廢料摻入量比例太低，廢料的消耗量有限。同時，還需要采取一些抑制發(fā)泡的措施，提高了生產(chǎn)的技術(shù)難度并有可能使生產(chǎn)工藝復(fù)雜化。

3 用拋磨廢料生產(chǎn)免燒墻體磚的探討

3.1 用拋磨廢料生產(chǎn)免燒墻體磚的理論分析

隨著粘土磚逐步的被禁止使用，各種新型的墻體材料應(yīng)運而生。在眾多墻體材料中，免燒磚以其制備工藝簡單、成本低占有較強的優(yōu)勢。免燒磚主要分為粉煤灰磚、混凝土普通磚、煤渣磚等?，F(xiàn)在用于建房的主要是粉煤灰磚、混凝土普通磚兩大類。粉煤灰磚是以粉煤灰或水泥為主要原料，摻加適量石膏、外加劑、顏料和集料等，經(jīng)坯料制備、成型、高壓或常壓蒸汽養(yǎng)護而制成的實心粉煤灰磚?；炷疗胀ùu是以水泥和砂、碎石或卵石等普通集料為主要原料，或以水泥和陶砂、陶?；蚺蛎浾渲閹r等普通集料為主要原料，經(jīng)原料制備、加壓或振動加壓、養(yǎng)護而制成。根據(jù)文獻[4，8]，粉煤灰與陶砂、陶粒的主要成分就是二氧化硅和氧化鋁，以及氧化鈣、氧化鎂、氧化鉀、氧化鈉等化學(xué)成分，拋光廢料的化學(xué)成分與其基本一致。劉家弟、高天廣[9]以花崗巖石材生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的粉末廢料為原料，加入少量石灰、混合外加劑及河沙，經(jīng)配料、攪拌、陳化、成型、靜停、蒸壓養(yǎng)護制得建筑砌墻磚。朱建新[10]利用石粉生產(chǎn)彩色路面磚和墻體磚以及陳章、謝建成分別利用赤鐵礦尾礦和建筑垃圾粉料制備免燒墻體磚[11，12]等，這些研究都為拋光廢料生產(chǎn)免燒墻體磚提供了理論基礎(chǔ)和技術(shù)指導(dǎo)。

3.2 用拋磨廢料生產(chǎn)免燒墻體磚的技術(shù)路線

用拋光磚拋磨廢料生產(chǎn)免燒墻體磚的技術(shù)難題主要是：拋磨廢料粒度很細，據(jù)初步分析，400目方孔篩篩余量僅為11.2％左右，且屬于脊性料，沒有粘接性，無法進行壓制成型。因此，要解決這一難題主要應(yīng)從以下三個方面開展研究：

（1）粘結(jié)劑及添加劑的選擇和配方研究；

（2）磚坯配方（主要是骨料的用量）研究；

（3）成型工藝研究。

圖2是利用赤鐵礦尾礦制備免燒墻體磚的工藝流程圖[11]。結(jié)合此流程圖將拋磨廢料與骨料、粘結(jié)劑（如水泥）等按照一定比例混勻，加水（添加劑先溶于水中）攪拌，經(jīng)合理的成型工藝壓制成型后養(yǎng)護即可得到產(chǎn)品。產(chǎn)品應(yīng)符合免燒墻體磚的國標(biāo)要求。

4 展望

目前，國內(nèi)關(guān)于利用拋光磚拋磨廢料制備免燒墻體磚這一研究的報道極少。隨著拋光磚產(chǎn)量的增加，產(chǎn)生的拋磨廢料也越來越多，將拋磨廢料用于生產(chǎn)免燒墻體磚不僅能夠防止廢料堆積造成的環(huán)境污染，還能有效地廢物利用并具有市場優(yōu)勢，也將在一定程度上解決制約拋光磚可持續(xù)發(fā)展的難題，從而實現(xiàn)經(jīng)濟與環(huán)保的和諧發(fā)展。

1稅安澤，夏海斌，曾令可等.利用拋光磚廢料制備多孔保溫建筑材料.硅酸鹽通報，2008，27（1）：191～195

2周松青，林偉，肖漢寧等.利用破損陶瓷和陶瓷廢料制造陶瓷透水磚.佛山陶瓷，2007，8：7～10

3曾令可，金雪莉，稅安澤等.拋光磚廢料制備吸音材料.人工晶體學(xué)報，2007，36（4）：898～903

4侯來廣，曾令可，金雪莉等.利用拋光磚廢料制備包裹型免燒陶粒的研究.新型建筑材料，2006，8：72～74

5吳清仁，孫創(chuàng)奇，陳光等.陶瓷拋光磚廢料和磷石膏對硅酸鹽水泥熟料煅燒及其巖相結(jié)構(gòu)的影響.水泥，2008，2：11～15

6喬木，王欣丹，王艷等.拋光磚拋光廢料的回收利用途徑分析.中國陶瓷，2011，47（1）：25～28

7蘇達根，王功勛，鐘小敏.陶瓷拋光磚粉的組成及火山灰性能研究.水泥技術(shù)，2008，4：22～24

8程剛，楊新亞，吳江紅.利用水淬礦渣和粉煤灰制備免蒸磚的研究.新型建筑材料，2010，1：29～31

9劉家弟，高天廣.花崗巖石材粉末廢料生產(chǎn)建筑砌墻磚的研究.礦產(chǎn)保護與利用，1999，6：50～52

10朱建新.利用石粉生產(chǎn)彩色路面磚和墻體磚的技術(shù)及效益分析.新型建筑材料，2009，8：42～43.

11陳章，張一敏，陳鐵軍.外加劑對鄂西赤鐵礦尾礦免燒磚性能的影響.金屬礦山，2010，5：179～182

12謝建成.一種采用建筑垃圾粉料制備承重墻體磚的新型工藝.磚瓦，2010，8：44～46