陶瓷廢料在炻質(zhì)陶瓷磚生產(chǎn)中的應(yīng)用可行性

張國濤 楊景琪 吉永發(fā) 黃辛辰

摘 要：以發(fā)泡陶瓷廢渣、瓷質(zhì)釉面磚生產(chǎn)壓濾泥作為主要原料，輔以硅灰石、石粉、黏土等礦物，確定合理的燒成制度，制備低收縮3 ～ 6%吸水率的炻質(zhì)磚坯體配方。研究表明，在坯體配方中加入發(fā)泡廢渣15 ～ 25%，壓榨泥15 ～ 20%，其產(chǎn)品收縮率控制在2 ～ 3%，其中加入發(fā)泡廢渣10%，壓榨泥15%，燒成后的坯體性能最優(yōu)異，收縮、燒失、抗折強(qiáng)度、吸水率均達(dá)到國標(biāo)和企業(yè)內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：發(fā)泡陶瓷廢渣; 壓榨泥; 炻質(zhì)磚; 坯體; 可行性

1 前 言

在生產(chǎn)發(fā)泡陶瓷隔墻板過程中，由于其后期鋸帶切割加工會(huì)產(chǎn)生約15 ～ 20%的加工廢料（細(xì)粉、表皮等），而發(fā)泡廢渣的化學(xué)成分與拋光渣相似，含有未發(fā)生反應(yīng)的碳化硅微粉。另外在陶瓷磚生產(chǎn)和加工過程中會(huì)產(chǎn)生污泥，污泥通過水處理后壓濾成泥餅，這種慮泥不同于瓷質(zhì)拋光磚來源單一（拋光磨邊碎屑細(xì)粉、壓制成型廢粉等）成分相對(duì)穩(wěn)定，壓濾泥來源復(fù)雜，大致可以分為以下幾種，如壓制成型、噴霧干燥、釉線底釉面釉、印刷釉、陶瓷噴墨墨水、保護(hù)釉、熔塊干粒、干粒懸浮劑、全拋釉拋光磨邊泥等，在炻質(zhì)磚坯體燒成溫度較低，將壓榨泥作為中溫原料，與發(fā)泡廢渣配合使用制備細(xì)炻質(zhì)陶瓷坯體，為發(fā)泡陶瓷廢渣、壓榨泥找到了新的應(yīng)用途徑，提升資源利用率。

2 實(shí) 驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)基本設(shè)想

發(fā)泡陶瓷廢渣化學(xué)組成類似于拋光渣，且發(fā)泡陶瓷隔墻板生產(chǎn)時(shí)使用SiC微粉，高溫發(fā)泡后還殘留有微量的SiC未完成反應(yīng)，且SiC在1000 ～ 1100℃就已經(jīng)有發(fā)泡作用，可以有效彌補(bǔ)大吸水率產(chǎn)品因物相反應(yīng)出現(xiàn)的收縮。另外，陶瓷磚生產(chǎn)過程中也會(huì)產(chǎn)生大量的壓濾泥，特別是釉線工藝方面產(chǎn)生的廢料成分最為復(fù)雜，原因在于釉線釉料中為調(diào)整和改善燒成質(zhì)量，配方中會(huì)引入大量的低溫熔塊作為熔劑，陶瓷墨水和干粒懸浮劑中含有大量有機(jī)成分，熔塊干粒與懸浮劑混合形成干粒保護(hù)釉，使用過程中干粒或多或少會(huì)有浪費(fèi)，導(dǎo)致干粒進(jìn)入壓濾泥中。整體來看，不同產(chǎn)品生產(chǎn)工藝不同，釉料、坯體配方也會(huì)有明顯差異，這樣就會(huì)造成壓濾泥的總體成分波動(dòng)很大，但均化處理后，也是優(yōu)質(zhì)的中溫原料，很適合較低溫度下燒成制備陶瓷磚坯體。鑒于此，考慮將發(fā)泡廢渣、壓榨泥同時(shí)引入炻質(zhì)磚坯體配方中，確保產(chǎn)品坯體物理性能如抗折強(qiáng)度、吸水率等，改善產(chǎn)品的收縮等，探索一種低收縮3 ～ 6%吸水率炻質(zhì)磚坯體配方并研究該技術(shù)方案的可行性，以此降低生產(chǎn)成本，將廢料合理高效應(yīng)用。坯體配方設(shè)計(jì)見表1。

2.2 原料

實(shí)驗(yàn)使用發(fā)泡陶瓷隔墻板切割加工廢料、瓷質(zhì)磚生產(chǎn)壓榨泥作為主要原料，并使用一些輔助礦物原料，如原礦泥、膨潤(rùn)土、廣寧砂、高鋁泥、硅灰石、廣西砂、中溫石粉等，其原料的化學(xué)組成如表2所示。

通過以上原料作為基礎(chǔ)，原料經(jīng)過預(yù)處理（如均化、破碎等工序）后，通過球磨、制粉、壓制成型、干燥，在實(shí)驗(yàn)室高溫?zé)Y(jié)電爐燒成，燒成溫度在1050 ～ 1100℃之間，保溫時(shí)間5 ～ 10 min，樣品通過按照GB/T3810-2006測(cè)試吸水率、抗壓強(qiáng)度等數(shù)據(jù)，并與正常使用細(xì)炻質(zhì)陶瓷磚做對(duì)比分析。

2.3 實(shí)驗(yàn)技術(shù)方案設(shè)置

為達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，以大生產(chǎn)炻質(zhì)磚坯體配方（化學(xué)組成如表3）作為對(duì)比樣品，根據(jù)原料化學(xué)組成計(jì)算得出3個(gè)基礎(chǔ)配方（表4、表5）進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室對(duì)比試驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)方案A：實(shí)驗(yàn)室燒成溫度1100℃保溫10 min，升溫速率10℃/min，與正常生產(chǎn)粉料對(duì)比結(jié)果，如表6所示。

實(shí)驗(yàn)方案B：實(shí)驗(yàn)室燒成溫度1050℃保溫15 min，升溫速率10℃/min，與正常生產(chǎn)粉料對(duì)比結(jié)果，如表7所示。

實(shí)驗(yàn)方案C：實(shí)驗(yàn)室燒成溫度1065℃保溫15 min，升溫速率10℃/min，與正常生產(chǎn)粉料對(duì)比結(jié)果，如表8所示。

實(shí)驗(yàn)方案D：實(shí)驗(yàn)室燒成溫度1090℃保溫15 min，升溫速率10℃/min，與正常生產(chǎn)粉料對(duì)比結(jié)果，抗折強(qiáng)度及對(duì)應(yīng)吸水率數(shù)據(jù)見表9。

3 檢測(cè)與結(jié)果分析

實(shí)驗(yàn)方案A：以發(fā)泡陶瓷廢渣和瓷質(zhì)釉面磚生產(chǎn)壓榨泥引入炻質(zhì)磚坯體中，1100℃保溫10 min試燒后，燒成收縮明顯減小，吸水率較正常生產(chǎn)粉料明顯小，分析原因：發(fā)泡廢渣中殘余的SiC微粉在1100℃溫度作用下出現(xiàn)發(fā)泡跡象，從而抵消了坯體在燒結(jié)過程中的收縮，另外，實(shí)驗(yàn)3個(gè)配方中Na含量較標(biāo)樣K料較高，促使在較低溫度下發(fā)生燒結(jié)，坯體致密導(dǎo)致吸水率降低明顯。

實(shí)驗(yàn)方案B：在較低燒成溫度下，A/B/C和K料均發(fā)生收縮變化，但基于3個(gè)試樣中K、Na量偏高而燒成溫度低，坯體致密迅速，收縮反應(yīng)大，而此時(shí)SiC微粉可能未到發(fā)泡溫度或者坯體中液相量不夠無法包裹氣體發(fā)泡，從而出現(xiàn)收縮偏大的情況，其試樣吸水率小于標(biāo)樣（K料）吸水率，可佐證此推論。

實(shí)驗(yàn)方案C：在實(shí)驗(yàn)方案B的基礎(chǔ)上，略升燒成溫度后，3個(gè)試樣的收縮明顯減小，其原因在于SiC微粉的發(fā)泡作用而吸水率略有提升但無明顯變化。

實(shí)驗(yàn)方案D：在C的基礎(chǔ)上燒成溫度不變，只減短保溫時(shí)間，抗折強(qiáng)度性能優(yōu)于K料，收縮變化略小，吸水率無明顯變化。

4 小 結(jié)

（1）將瓷質(zhì)釉面磚壓榨泥和發(fā)泡廢渣引入炻質(zhì)轉(zhuǎn)坯體，可明顯降低燒成溫度，具備制備性能優(yōu)異的炻質(zhì)轉(zhuǎn)的可能性。

（2）合理控制發(fā)泡渣和壓榨泥的用量，可以控制產(chǎn)品的收縮，高溫變形等，為克服平整度的問題，可考慮作為小規(guī)格產(chǎn)品的坯料配方使用，如300 mm以下規(guī)格凹凸面模具類仿古磚。

（3）以壓榨泥和發(fā)泡廢渣制備炻質(zhì)轉(zhuǎn)的燒成溫度建議控制在1065℃以下或者更低，需視實(shí)際生產(chǎn)而定。

（4）配方中引入發(fā)泡廢渣10%，壓榨泥15%，燒成后的坯體性能最優(yōu)異，收縮、燒失、抗折強(qiáng)度、吸水率均達(dá)到國標(biāo)。

以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果及推測(cè)均是在實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)高溫電爐中完成，只是給生產(chǎn)提供了一種可行性方案和思路，但在實(shí)際生產(chǎn)過程中使用壓榨泥和發(fā)泡廢渣需要結(jié)合實(shí)際情況對(duì)配方進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

參考文獻(xiàn)

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