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陶瓷廢料的利用現(xiàn)狀

文檔作者：楊小乘文檔來源：廣東省建筑材料研究院		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年04月07日
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材料研究與應用廣東建材2013年第5期
陶瓷廢料的利用現(xiàn)狀
楊小乘
(廣東省建筑材料研究院)
1前言
隨著社會經(jīng)濟及陶瓷工業(yè)的快速發(fā)展，陶瓷工業(yè)廢
料日益增多，不僅對城市環(huán)境造成巨大壓力，而且還限
制了城市經(jīng)濟的發(fā)展及陶瓷工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，所以陶
瓷工業(yè)廢料的處理與利用非常重要。目前，我國陶瓷工
業(yè)廢料的處理與利用程度比較低，資金緊缺，致使大量
廢渣擠占耕地，使水和空氣受到污染。特別是近20年的
高速發(fā)展，陶瓷業(yè)隨著產(chǎn)量的增加，廢料的數(shù)量越來越
多，根據(jù)不完全統(tǒng)計：僅佛山陶瓷產(chǎn)區(qū)各種陶瓷廢料的
產(chǎn)量就已經(jīng)超過400萬噸，而全國陶瓷廢料的年產(chǎn)量估
計在1000萬噸左右，如此大量的陶瓷廢料已經(jīng)不是簡
單填埋就可以解決的問題，而且隨著經(jīng)濟的日益發(fā)展和
社會的進步，環(huán)境已成為人們關注的焦點，陶瓷廢料的
填埋不僅耗費人力物力，還污染地下水質(zhì)，如何變廢為
寶，化廢料為資源，已經(jīng)成為科技和環(huán)保部門的當務之
急。
我國是陶瓷生產(chǎn)大國，自1992年起，日用陶瓷和建
筑衛(wèi)生陶瓷的產(chǎn)量就雄居世界首位，但并不是世界級的
陶瓷生產(chǎn)強國，這主要反映在產(chǎn)品的質(zhì)量不高，產(chǎn)品檔
次較低。當今世界上工業(yè)發(fā)達國家對廢料的處理和循環(huán)
利用十分重視，如英國等工業(yè)發(fā)達國家有很多做法值得
我們學習。我國必須高度重視對陶瓷生產(chǎn)中廢料的在循
環(huán)和利用，把它提高到環(huán)境材料學的高度加以研究和利
用，提高到全民綠色環(huán)保的高度加以重視和解決[1]。
2陶瓷廢料的形式
陶瓷生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的廢料可分為兩大類——
廢泥和廢瓷。前者從原料處理、混料、球磨到配料制備、
成型、干燥的全過程都會產(chǎn)生。其中坯料又可分為可塑
泥料、壓制用粉料和注漿料；坯料的制各又可分為壓濾、
真空練泥、噴霧干燥：成型又有很多種方法，如擠壓、輥
壓、冷壓、熱壓、組合燒注等。成型后的半成品還須經(jīng)過
干燥、入窯，這些加工工序包括中間運輸?shù)榷紩a(chǎn)生廢
泥和廢坯，通稱為廢坯泥。由于這些廢坯泥大部分都可
以回收再利用，又稱為回坯泥。
一12一
廢瓷通常被陶瓷廠稱為真正意義上的廢料。有些工
廠將很少量的廢瓷加工成廢瓷粉后溶入到配方中，大部
分作為廢料棄之不用，或運走或在附近堆積起來，既占
土地又污染環(huán)境。我國是世界最大的陶瓷生產(chǎn)國，陶瓷
廢料的數(shù)量之大和對環(huán)境的污染必須高度重視，要迅速
加以解決。將陶瓷工業(yè)固體廢棄物資源化，運用綠色設
計技術對陶瓷產(chǎn)品的生命周期進行重新的設計與安排，
要求其符合環(huán)境保護要求，對生態(tài)環(huán)境無害，資源與能
源得到最有效地消耗配置”研究綠色設計技術，走可持
續(xù)發(fā)展道路是實現(xiàn)中華民族的偉大復興的重要策略。
3陶瓷廢料的利用
根據(jù)來自英國陶瓷研究協(xié)會(Ceramic Research)
的報導，在英國的一些瓷磚工廠一直使用高達40％的再
循環(huán)廢瓷料，是通過添加陶器和日用瓷以及衛(wèi)生瓷廢瓷
到自行產(chǎn)生的廢瓷中，包括素坯、未燒成的釉料、加工的
釉料和裝飾產(chǎn)品的廢料。當瓷磚是白色的產(chǎn)品，就不使
用紅色和其它深色的廢料，提供加工好廢瓷粉的工廠會
和瓷磚廠隨時聯(lián)系。廢瓷加工要遵循就近的原則，設在
瓷區(qū)或其附近以減少由長途運輸帶來的費用。
廢瓷加工和再循環(huán)利用及推廣應用吸引了陶瓷專
家、環(huán)境保護者和政府部門的關注，具有環(huán)境和經(jīng)濟雙
重效應。
3．1用來生產(chǎn)陶瓷磚[21
建筑陶瓷在從事生產(chǎn)時也會造成許多種類的工業(yè)
廢料。如用于淘洗原料及沖刷設備排出的廢泥水、燒成
后的瓷磚廢品、不可再用的匣缽與窯具等。當前，對陶瓷
廠自身產(chǎn)生的工業(yè)廢料的回收利用的研究己取得突破
性進展。廢棄的泥水經(jīng)回收、揀去雜物、除鐵外，又可以
添加入瓷磚的配料中用于瓷磚坯料。沒有上釉的生坯可
以全部化漿回用。對上釉的生坯廢品，粗陶廠可適當按
比例混入泥料重復使用，而大部分日用瓷廠不宜回用，
否則將影響釉燒質(zhì)量[33。對于廢品、廢匣缽與廢窯具之
類經(jīng)過高溫燒成的廢料，也可采用重新粉碎加工方法，
粉碎后可作硬質(zhì)料利用。將其磨碎成粒徑在0．5以下，
萬方數(shù)據(jù)
廣東建材2013年第5期材料研究與應用
然后按照一定的比例添加到瓷磚或其他產(chǎn)品的配料中闖。
3．2用來生產(chǎn)仿古磚嘲
仿古磚嚴肅古樸，多為石面狀、毛邊，對溪水率和尺
寸的穩(wěn)定性要求不高。將廢坯、廢泥通過干燥、破碎過篩
加工后用作仿古磚的坯料，無原材料費用，粉料制造費
用極低。結合廢坯、廢泥的化學成分及特性，還可開發(fā)、
生產(chǎn)風格不同的藝術磚。既環(huán)保又降低陶瓷產(chǎn)品成本。
愛和陶公司根據(jù)分析比較廢坯、廢泥與瓷磚的化學組成
(表1)，成功研發(fā)出了仿古磚(表2)。
表1直j匿、■：坭與童質(zhì)磚料的化學霸L成比較表(Wt％)
A1艦Si02 Fe203 CaO 1wgo K20 Na20 Ti02 灼減
瓷質(zhì)
磚料21．42 66．97 O．36 0．58 0．15 1．46 4．61 0．26 4．12
費生
坯20．85 66．92 0．6 O．93 0．55 1．3 3．9l 0．43 4．5l
廢泥20．0l 65．83 0．65 0．9 O．5l l_47 4．66 0．53 5．44
裹2試燒結果
生坯強度吸水率收縮率
試樣名稱 燒成呈色 (MPa) (％) (％)
瓷質(zhì)磚自料O．50 0．3 9．2 白色
廢生坯O．45 0．2 9．2 某產(chǎn)品色
廢泥O．35 0．2 9．8 灰暗
3．3用來生產(chǎn)多孔陶瓷【q
我國一些研究者經(jīng)過多年的努力，研制出～種利用
陶瓷廠廢料生產(chǎn)多孔陶瓷的方法。其采用一般陶瓷廠內(nèi)
的固體廢棄物，按形態(tài)可分為廢泥、廢料、廢瓷、沉渣和
粉塵等為原料。首先將固體廢棄物加工成一定目數(shù)的粉
料備用，粉料顆粒大小見表3。將各種原料稱量并混合
均勻后，裝入不銹鋼模具中，放入電爐內(nèi)燒制，燒成溫度
曲線如圖l所示。配料中以土粉作填充料，瓷粉作骨料，
粉煤灰和釉粉作發(fā)泡基礎料，另有發(fā)泡劑煤粉和助泡劑
硼酸、硝酸鈉等。配料時，先將發(fā)泡基礎料、發(fā)泡劑和助
泡劑混和均勻，并過100目篩三遍，然后加入填充劑和
骨料混勻后平攤于不銹鋼模內(nèi)，置于電爐內(nèi)燒制。
裹3■【棄麓粉末嗣l毫蚨小
土粉瓷粉釉粉l煤灰粉I 煤粉
20一40目I 12-20目l>180目180目l>180目
∞ 13n I■● 枷枷
ntn
圖1多孔陶瓷燒成溫度曲線
該方法所研制的多孔陶瓷溶重低，強度高，適合于
新型墻體材料，亦可用于制造廣場透水磚。利于建陶廠
固體廢棄物生產(chǎn)多孔陶瓷，不需要增添設備，廢料利用
率高，經(jīng)濟效益高，社會效益好。
3．4用于制備水泥f7l
將陶瓷廢料作為廉價原料用于水泥生產(chǎn)，實現(xiàn)陶瓷
水泥兩大工業(yè)的有機結合，無疑會產(chǎn)生很大的社會效益
和經(jīng)濟效益。既能大量處理陶瓷廢料，又可以為水泥工
業(yè)生產(chǎn)提供一種新的原材料。由于陶瓷廢料以硅酸鹽礦
物為主，具有一定的活性，在使用前只要處理得當，完全
可以作為水泥混合材大量應用于水泥工業(yè)生產(chǎn)中，生產(chǎn)
合格的較高強度水泥。在使用中應根據(jù)熟料的性能選擇
合適的配比，注意控制需水量和凝結時間，以獲得良好
的使用性能。另外，可以考慮少量摻加其它混合材以改
善水泥的顏色。
3．5用于開發(fā)固體混凝土材料網(wǎng)
固體廢棄物混凝土材料是以固體廢棄物為主要原
料，具有普通混凝土性能的一種環(huán)保材料，它可以用于
制造建筑墻材，也可以用于各種道路和其它建筑工程的
地面鋪貼材料。萬東梅以陶瓷廢料為主要原料，輔以水
泥和高強粘結劑制備了性能符合標準要求的免燒型廣
場道路磚，并探討了廢粉料和膠粘材料對該固體廢棄物
混凝土性能的影響[8]。
3．6用于回收重金屬[9-10]
目前全球陶瓷電容器的年產(chǎn)量為1400～1500億
只，其中多層陶瓷電容器產(chǎn)量占70％左右，在其生產(chǎn)和
使用過程中也生產(chǎn)大量的廢品。多層陶瓷電容器一般為
20～30層，由鈦酸鋇、鈦酸鉛及鉛、鈦、鎂、鉻等金屬氯
化物及銀、鈀內(nèi)電極漿料和端電極組成，一般金屬含
量<8％，眾所周知，我國貴金屬礦產(chǎn)資源品味低，儲量
少，每年都需要耗用大量外匯進口貴金屬原料，以滿足
國民經(jīng)濟建設的需要。從各種貴金屬廢料中回收貴金屬
日益受到人們的關注。因而從該廢料中回收銀、鈀、具有
重要意義。
3．7用于陶粒的生產(chǎn)【11】
近年來國內(nèi)外開始了利用工業(yè)廢料生產(chǎn)陶粒的研
究，由于陶瓷容重小、內(nèi)部多孔，形態(tài)、成分較均一，具有
一定的強度和堅固性，因而具有質(zhì)輕、耐腐蝕、抗凍、抗
震和良好的隔絕性、保溫、隔熱、隔音、隔潮等功能特點，
可以廣泛應用于建筑、化工、石油等部門。在建筑方面，
一13—
萬方數(shù)據(jù)
材料研究與應用廣東建材2013年第5期
韶贛高速公路水穩(wěn)層裂縫成因
及防治技術應用研究
唐凌煒
(廣東省長大公路工程有限公司)
摘要：在路面結構中，基層是直接位于面層下的結構層次，主要起承重、擴散荷載應力和改善路基
水溫狀況的作用。水泥穩(wěn)定碎石基層容易出現(xiàn)干溫縮裂縫，而現(xiàn)行規(guī)范中又缺少干溫縮性能相關的指
標。針對這一現(xiàn)狀，本文提出了基于抗干溫縮裂縫的配合比優(yōu)化設計方法。該方法綜合了水泥穩(wěn)定碎
石基層的強度、干溫縮等性能，在保證路面強度的同時，大大降低了由于干溫縮引起的開裂現(xiàn)象。
關鍵詞：水穩(wěn)層；裂縫：防止；應用
1項目應用背景
韶關市曲江至南雄公路是廣東省高速公路網(wǎng)規(guī)劃
的重要組成部分，該項目起于韶關市曲江區(qū)歐山村，與
京珠高速公路相接，止于粵贛界梅關，與江西省贛州至
大余高速公路三益至梅關段相接。
本合同段主線路面結構為：15cm未篩分碎石墊
層+19cm厚水泥穩(wěn)定碎石底基層+19cm厚水泥穩(wěn)定碎
石下基層+15cm瀝青穩(wěn)定碎石上基層(ATB一25)+6cm
(AH--50)瀝青混凝土中面層(AC一20C)+4cm細粒式瀝青
混凝土上面層(AC-13C)，低填或挖方段在底基層下增加
20cm未篩分碎石墊層。
2現(xiàn)行技術指標存在的問題
我國公路瀝青路面設計方法采用1997年由交通部
發(fā)布的《公路瀝青路面設計規(guī)范》(JTJ014一1997)。規(guī)范
規(guī)定：“根據(jù)設計彎沉值計算路面厚度，對高速公路、一
級公路及二級公路的瀝青混凝土面層和半剛性材料的
基層、底基層，驗算拉應力是否滿足容許拉應力的要
求?！?
可以作為輕骨料制備混凝土和墻體保溫板，也可以作為【參考文獻】
填料填在空心墻或窯的襯層中隔熱保溫。如佛山陶瓷研
究所與華南理工大學合作，利用廢料研制的陶粒用來生
產(chǎn)地鐵吸音材料，利用陶瓷廠的廢料做成的輕質(zhì)陶粒為
主要原料，輔以造孔劑和防水劑，采用一般的成型方法
研制成一種新型多孔地鐵吸音材料。通過性能測試分
析，該吸音材料，吸音頻率范圍寬，吸音效果明顯。
4結束語
我國是世界上最大的陶瓷生產(chǎn)國，伴隨著年復一年
巨大的原料產(chǎn)出，巨大的廢瓷堆積，成為引人關注的一
大“公害”。隨著自然資源的過度開發(fā)和消耗，及全球性
的環(huán)境污染和生態(tài)破壞，人類愈加認識到保護環(huán)境和有
效利用資源、實現(xiàn)社會和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要性和迫
切性。陶瓷廢料資源化不僅僅涉及陶瓷工業(yè)本身，近年
來，國內(nèi)外學者在陶瓷廢料生產(chǎn)水泥熟料等領域進行了
大量卓有成效的探索。陶瓷廢料應用在整個硅酸鹽領
域，乃至更廣闊的領域仍需要進一步的實踐和研究。●
一14一
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