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陶瓷生產(chǎn)中固體廢棄物的處理

　　評(píng)論：　更新日期：2020年09月07日

陶瓷產(chǎn)業(yè)的繁榮發(fā)展為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出了巨大的貢獻(xiàn)，但陶瓷屬于高能耗、高污染行業(yè)，其所帶來(lái)的生態(tài)和環(huán)境問(wèn)題近年來(lái)也日益顯現(xiàn)。在陶瓷材料的制備和使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢料，而目前大部分的廢料采用露天堆放或填埋的方式處理，因此了解陶瓷廢料的來(lái)源及其再生利用方式具有重要意義。

陶瓷廢料來(lái)源與分類(lèi)

生坯廢料

主要是指陶瓷制品燒成之前所形成的廢料，一般是由于生產(chǎn)線堵坯、碰撞而產(chǎn)生，包括有釉坯體廢料及無(wú)釉坯體廢料。坯體廢料可以直接作為原料使用，加入量可達(dá) 8%。

廢釉料

主要指因配料錯(cuò)誤或被污染等原因而不能直接使用的釉料或顏色釉。因成本較高，廢釉料一般不會(huì)被直接丟棄，而是以少量比例摻入其它釉料中重新利用。顏色釉通常因含有重金屬元素等有毒、有害元素，需由專(zhuān)門(mén)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行回收。

燒成廢瓷

是陶瓷制品在燒成過(guò)程中由于變形、開(kāi)裂、缺角等生成的廢料，主要是燒成廢品和在貯存和搬運(yùn)等過(guò)程中因損壞而造成的廢料。

污泥廢料

生產(chǎn)線上由于生坯破損、沖洗地面等沉淀于水溝中的污泥，主要為未燒結(jié)的陶瓷廢料，其成分較為復(fù)雜，除了坯料、釉料外，還會(huì)有其他的一些雜質(zhì)。

磨邊廢料

為了降低對(duì)原料品質(zhì)的要求和減少燒成過(guò)程的控制難度，建筑陶瓷出窯后的磚坯尺寸往往大于鋪貼時(shí)的尺寸，因此需要對(duì)出窯的陶瓷磚進(jìn)行磨邊處理才能使尺寸達(dá)到使用要求，該過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量的磨邊廢料。

拋光廢料

拋光磚和拋釉磚為了獲得光亮、細(xì)膩的表面需要經(jīng)過(guò)拋光研磨處理，該過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量的拋光廢料，也稱(chēng)為拋光渣。

陶瓷廢料的危害

重金屬污染

日用陶瓷或陳列瓷的釉料和裝飾顏料中往往含有鉛(Pb)、鎘(Cd)等重金屬元素。建筑陶瓷的沉淀污泥和磨邊、拋光污泥中也常常含有一定量的重金屬元素，這些有害元素主要來(lái)源于表面裝飾的顏料和墨水。陶瓷廢料若未能正確處理，殘留的重金屬元素遷移至土壤和水中會(huì)對(duì)排放地周邊的生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。

大氣污染

一些陶瓷廢料如沉淀污泥、拋光廢料等顆粒細(xì)小，露天堆放風(fēng)干后極易隨風(fēng)進(jìn)入空氣中，形成揚(yáng)塵，造成周邊環(huán)境污染，甚至威脅到人們的健康。

水污染

出窯后的產(chǎn)品需要經(jīng)過(guò)拋光和打蠟處理，從而使表面光亮細(xì)膩和易于清潔。該過(guò)程會(huì)使用各種拋光助劑和蠟水等添加劑，這些添加劑一般由重金屬氧化物、硬脂酸、石蠟和硅溶膠等復(fù)合而成。拋光工序后這些添加劑隨著污水一起排放，對(duì)環(huán)境造成污染。

另外，拋光廢料顆粒細(xì)小，為了加快顆粒的沉淀以便于收集，需在水處理過(guò)程中加入無(wú)機(jī)絮凝劑聚合氯化鋁(PAC)或有機(jī)絮凝劑聚丙烯酰胺(PAM)。在合成 PAM 時(shí)殘留的丙烯酰胺(AM)是有毒的，且 PAM 在降解的過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生 AM 類(lèi)物質(zhì)。AM 對(duì)生物的危害非常大，可通過(guò)職業(yè)性接觸和飲水等進(jìn)入人體后引起急性、亞急性、慢性中毒。

侵占土地資源

由于缺少資金和技術(shù)支持，目前，我國(guó)大部分陶瓷廢料采取露天堆放或淺層填埋的方式處理，陶瓷廢料的隨意堆放或填埋不僅浪費(fèi)巨大的土地資源，廢料中的有害成分也會(huì)對(duì)周邊的土壤和水造成污染，綜合損失難以估量。

陶瓷廢料的資源化利用

用于制備建筑陶瓷胚料

建筑陶瓷生產(chǎn)中的生坯和沉淀污泥等未燒結(jié)廢料，由于數(shù)量較少、成分波動(dòng)大，一般以少量比例(0.5-3%)加入燒成溫度較低、產(chǎn)品質(zhì)量更容易控制的仿古磚坯體中。對(duì)于該類(lèi)未燒結(jié)廢料各陶瓷廠基本可以完全實(shí)現(xiàn)回收利用。而一些燒結(jié)廢料，如燒成或磨邊階段破碎的陶瓷磚，經(jīng)粉碎后也可以直接作為坯用原料，加入量一般小于 5%。

用于制備衛(wèi)生陶瓷坯料

衛(wèi)生廢瓷的主要利用途徑是經(jīng)破碎后作為衛(wèi)生陶瓷的坯體原料使用，利用率可達(dá) 30-40%。但由于該類(lèi)廢料體積大、硬度高，使用前需要經(jīng)多次粉碎使顆粒粒徑小于 0.4 mm(過(guò) 40 目篩)，因此如何實(shí)現(xiàn)高硬度燒結(jié)廢料的低成本高效粉碎等預(yù)處理技術(shù)是衛(wèi)生廢瓷循環(huán)利用的關(guān)鍵。

用于制備多孔陶瓷

陶瓷廢料制備多孔陶瓷是利用拋光廢料在高溫下發(fā)泡的原理，在材料內(nèi)部形成均勻封閉的氣孔，可作為輕質(zhì)保溫材料和隔音材料使用，也是如何有效利用拋光廢料研究最多的方向。

用于制備新型建筑裝飾材料

我國(guó)的日用陶瓷以高溫白瓷為主，燒成后的日用陶瓷廢料具有高白度和高硬度等特點(diǎn)，利用日用陶瓷燒結(jié)廢料硬度高、白度好的特點(diǎn)，在人造石英石中加入 15-30%的陶瓷碎片取代部分成本更高的石英砂原料，成功制備出強(qiáng)度高、耐磨性能好的新型建筑裝飾材料。

用于制備透水磚

透水磚具有透水性、保濕性和防滑性等優(yōu)點(diǎn)，可以有效抑制“城市熱島”現(xiàn)象，是一種新型的功能性道路鋪裝材料。利用陶瓷廢料制備透水磚是其有效的利用途徑之一，不僅能夠解決陶瓷廢料對(duì)環(huán)境的污染，也能夠“變廢為寶”獲得一定的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益。

用于制備免燒磚

陶瓷廢料的再生利用一般需要經(jīng)過(guò)燒成工藝，該過(guò)程會(huì)消耗大量的能源，增加成本。而免燒磚無(wú)需燒結(jié)，通過(guò)自然養(yǎng)護(hù)或常溫蒸壓即可制備，利用陶瓷廢料制備免燒磚是一種低能耗資源化利用固體廢棄物的有效途徑。

用于制備水泥基材料

陶瓷廢料主要成分為Si O2 和Al2O3，具有火山灰質(zhì)混合材料的特性，因此可作為廉價(jià)的原料用于水泥生產(chǎn)。該過(guò)程不僅可以消耗大量的陶瓷廢料，同時(shí)為水泥工業(yè)提供廉價(jià)的原料，產(chǎn)生巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

用于制備混凝土材料

近年來(lái)，將陶瓷廢料作為混凝土的骨料是其再生利用的主要研究方向之一，即將廢棄陶瓷破碎成粗、細(xì)再生骨料制備再生混凝土，并詳細(xì)研究它們的基本力學(xué)性能、耐久性、微觀機(jī)理等。

小結(jié)

陶瓷廢料本身主要由硅酸鹽材料組成，因此在再生陶瓷制品方面有著巨大應(yīng)用潛力。若能根據(jù)陶瓷廢料的環(huán)境資源屬性，開(kāi)發(fā)出針對(duì)不同種類(lèi)廢料的分類(lèi)處置與資源化綜合利用方案，將會(huì)大幅提升陶瓷廢料的利用率。同時(shí)，開(kāi)發(fā)一些特殊的利用領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)陶瓷廢料的高值化利用也是其未來(lái)的一個(gè)重要研究方向。