變廢為寶 工業垃圾產衛生陶瓷技術開發
當前世界制造業與加工業正在快速發展但在產出供人類消費的精美制品或原材料能源的同時副產品工業廢料排放達到觸目驚心的地步工業廢料占大量耕地及城市生活空間同樣威脅著人類自身生存與發展有些廢料中含有許多污染環境與生態的毒性物質如某些粉塵人體吸入肺中容易致癌有些廢料經日蝕水浸排出有害人體的液汁有些廢料雖經長期掩埋仍不能自行分解等等
目前人們倡導修舊利廢生產綠色制品保護生態環境這對于大規模利用肥料生產綠色產品消除環境與廢物污染指明了方向目前工業廢料用于瓷磚坯料生產或釉料配方研究與試驗均取得成果許多廢料經過稍微處理加工直接用來生產綠色建筑陶瓷產品
另一方面我國雖然各種礦產資源儲藏量豐富但由于人口眾多按人均礦產資源計多項礦產資源仍顯匱乏陶瓷原料中的主要原料高嶺石類如蘇州土紫木節土等較純凈高嶺土資源供應日緊
其他原料儲量雖多但用于運輸加工粉碎淘洗等生產成本高如能充分開發利用當地或本企業工業廢料作為坯料可降低生產成本亦可保護生態環境
從物理性能與化學成分方面看所謂工業廢料其中含有大量可用作建筑陶瓷或衛生陶瓷產品坯料或釉料的化學物質如它們之中均含有一定數量的二氧化硅氧化鋁氧化鈣氧化鎂氧化鉀氧化鈉三氧化二磷等等其中雖然也含有少量的三氧化二鐵二氧化硫氧化銅氧化鋇氧化鈦這些物質的存在對于瓷磚的坯料或者坯胎并無大礙實踐證明從工業廢料化學成分分析看用于瓷磚坯料乃至釉料配方中是完全可能的
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近年來我國建筑衛生陶瓷行業利用電廠粉煤灰磷礦渣銅礦廢渣金礦廢渣鍋爐灰渣廢棄匣缽料河道污泥廢釩尾礦渣等工業廢料生產環保型綠色陶瓷制品的研究與推廣規模不斷擴大取得明顯經濟效益與環境保護效應
同時盡可能使用廢棄原料生產建筑衛生陶瓷產品既符合當前我國政府建立節約型社會與循環經濟的要求也在建設與發展我國陶瓷大產業的過程中同樣具有重要的意義
下面就我國目前一些瓷區采用磷礦渣高爐礦渣螢石礦渣粉煤灰礬礦尾渣等工業廢料應用于建筑衛生陶瓷產品生產的現狀做一些概略介紹
1磷礦渣
屬于磷礦開發選礦后廢棄的工業廢料此外用磷礦石生產黃磷的工藝過程中亦形成比較多的磷礦渣他們的化學成分為二氧化硅44.08%氧化鋁0.47%氧化鐵0.49%氧化鈣43.66%氧化鎂0.68%氧化鉀0.96%氧化鈉0.32%五氧化二磷0.96%三氧化硫0.08%燒失1.25%.從其化學成分看與天然硅灰石相似因此有專家認為磷礦渣其實屬于經1100度煅燒的非晶制假硅灰石
磷礦渣中往往混有碳物質及水融堿為了保證坯體燒制均勻應先在1100度以上溫度煅燒后再使用磷礦渣與硅灰石同樣為瓷磚坯料提供氧化鈣且不含揮發成分因此成為快速燒成面磚的理想原料引入磷礦渣的面磚坯料燒后有時略呈灰色但以乳白釉遮蓋即可除用于坯料外磷礦渣也被用于生產低溫釉的熔塊原料
另外磷酸鹽尾礦由于含有石英85%磷酸鈣6%粘土6%等的化學成分亦被用于生產建筑陶瓷的原料之一我國早在20世紀70年代即開始采用磷礦渣螢石礦渣等用于生產陶瓷墻地磚他們常含有較多的低熔點成分燒失量少收縮低故很適合低溫燒成生產工藝
2高爐礦渣
高爐礦渣的主要成分有二氧化硅氧化鋁氧化鈣氧化鎂等其化學成分還根據鋼鐵冶煉類型不同而有差別如屬特定的高爐礦渣其化學成分應該是穩定的高爐礦渣種類有粒狀礦渣粉碎礦渣膨脹礦渣及礦渣棉目前可用于陶瓷面磚坯料生產的以粒狀礦渣與粉碎礦渣為主近年來西方有的陶瓷企業利用煉鋼粉塵研制開發黑褐色釉料可以用于建筑衛生陶瓷制品的釉色裝飾并取得多項專利給我們很大啟發
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經破碎后的碎礦渣呈晶體形狀屬于結構穩定的形狀其化學成分也相對穩定晶體礦渣由硅酸鹽及少量氧化物硫化物組成由于他們中氧化銅二氧化硅氧化鎂氧化鋁含量不同又分為以下幾種主要的硅酸鹽鈣的硅鋁酸鹽由二氧化硅氧化鋁二氧化鈣組成稱之為鈣黃長石含兩個二氧化硅氧化鋁氧化鈣稱為鈣長石
氧化鈣和氧化鎂的硅酸鹽兩份二氧化硅三份氧化鈣氧化鎂稱為鎂黃長石兩份二氧化硅三份氧化鈣氧化鎂稱為鎂硅鈣石
鈣的硅酸鹽二氧化硅兩份氧化鈣稱作二鈣硅酸鹽兩份二氧化硅三份氧化鈣稱為硅鈣石二氧化硅氧化鈣稱為硅灰石
上述不同的高爐礦渣中由于不含游離氧化鈣很適于用作瓷磚坯料礦渣化學成分比較穩定來源豐富原料成本低很適于配制陶瓷面磚坯料位于鋼鐵廠附近的建陶企業有條件適當引入高爐礦渣廢料用作瓷磚配方也可以開發新型環保型釉料這樣做除了降低生產成本外由于采用廢料生產產品還有可能從環保項目中獲得獎勵資金此不贅述
3螢石礦渣
螢石的主要化學成分是氟化鈣呈色為白紅藍綠紫等各種色調的透明巖石自然界中存在的螢石多數夾雜有氧化硅碳酸鈣氧化鐵和氧化鋁其熔點為1230度具有較強的助熔作用是釉料中的助熔劑原料由螢石開采加工后形成的螢石礦渣其化學成分為二氧化硅42.76%氧化鋁7.58%氧化鐵1.02%氧化鈣38.97%氧化鎂2.82%氧化鉀1.10%氧化鈉0.44%五氧化二磷51.69%三氧化硫0.2%氧化鈦0.12%氟2.00%灼減1.36%.從化學組成看螢石礦渣的主要組成是硅酸鈣所以可以替代硅灰石用于配制衛生潔具或瓷磚的坯料也可用作陶瓷釉料的助熔劑材料
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4粉煤灰
粉煤灰主要來自以煤粉為能源的火力發電廠排出的粉狀工業廢料其外觀為灰黑色目前國內各地火力發電廠產生的粉煤灰由于煤種煤粉細度燃燒條件不同化學成分有所波動但他們的二氧化硅和氧化鋁的含量均在80%以上由于其無粘結性可用作瘠性原料在瓷磚中的應用量可高達坯料配比重量的40-50%.粉煤灰的化學組成如下二氧化硅51.56%氧化鋁32.36%氧化鐵3.78%氧化鈣5.29%氧化鎂0.89%氧化鉀0.91%氧化鈉0.44%燒失量為3.38%
從其化學組成上看除氧化鐵含量高不宜于生產日用瓷（白瓷白炻器）外完全可作為瓷磚坯料河南禹州建陶廠使用粉煤灰生產地轉取得成功其地磚坯料配方組成如下粉煤灰40%-50%長石20-25%黑泥8-10%堿石20-25%滑石1-3%.制成的地磚產品性能為吸水率小于1%;抗折強度大于70MPa;瓷磚硬度大于7.由于粉煤灰成分與陶瓷粘土近似粒度細燒結性能好因此可以大量引入坯料中
我國各類火電廠每年產生的粉煤灰數以千萬噸計目前除應用于瓷磚坯料外還用作生產混凝土砌塊等新型建筑材料不過從使用量看用作瓷磚坯料的比例還很小今后應加大利用的力度
5礬礦尾渣
我國是生產金屬釩的產量大國每年形成的礬礦尾渣數量大為了用作瓷磚坯料已進行了多年的研究工作將礬礦尾渣與其他陶瓷原料進行計算配比經原料加工后再進行壓制成形或擠壓成形支撐磚坯經過高溫燒成后即為黑胎瓷磚產品由于礬礦尾渣生產的瓷磚燒結性能好色澤純正質地堅硬耐磨在使用性能及外觀上成為與黑色天然花崗巖相比肩的建筑陶瓷裝飾材料產品
目前有些瓷廠已利用礬礦尾渣開發研制出陶瓷墻地磚產品由于其獨特的外觀而受到市場歡迎
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6陶瓷廠的廢料
建筑衛生陶瓷企業在從事正常生產時都會造成許多種類的工業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西式瓦衛生潔具經過產品檢驗后挑選出的廢品不可再用的匣缽與窯具等等當前對于陶瓷廠自身生產的工業廢料的綜合利用與回收利用的研究已取得突破性進展廢棄的泥水經回收揀去雜物除鐵外又可以添加入陶瓷產品的配料中
對于廢品廢匣與非窯具之類經過高溫燒成的廢料則采用重新粉碎加工方法將其磨碎成粒徑在0.5毫米以下然后按3%的比例添加到瓷磚或西式瓦的配料中近年來國外的許多建陶企業都配備了帶式回轉磨機裝置專門對企業內部產生的肥料進行再加工與回收利用取得明顯的經濟效益與社會效益
國際上許多國家已經將綠色陶瓷制品定位為在生產線上不形成污染的產品當然綠色制品本身應有益于人類正常生活這是不言而喻的讓陶瓷企業真正形成無廢料排放實現良性循環的生產體制已成為許多建陶企業追逐的目標
7城市垃圾變為寶
城市垃圾為人們日常生活中形成的廢物廢渣廢料等又分為有機垃圾和無機垃圾兩類其中無機垃圾包括廢玻璃制品垃圾塵土廢棄的裝修材料舊房拆遷物等非金屬材料
經過化驗分析發現城市無機垃圾中含有二氧化硅氧化鋁等成分經過處理后可以作為陶瓷原料配入瓷磚坯料中目前美國及意大利幾家公司開發出再生技術可以使生活中的無機垃圾廢渣通過特殊的多功能焚化爐轉化成生產瓷磚的配料生產出環保型磁磚制品
據資料介紹經過處理的廢料在旋轉式高溫焚化爐中處理后廢料中的有機物被迅速氣化蒸發剩下的無機物廢料在1260-1538度高爐中熔融形成玻璃狀再生原料將再生原料與可塑性陶瓷原料經過混合研磨最后成型燒成能夠生產出環保型瓷磚產品其中再生原料的添加量高達30%以上西方國家在這方面走在了前面一些國家甚至將碎紙機殘灰污泥灰咖啡殘渣等作在循環處理制備成再生原料引入到建筑陶瓷的坯料內
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近年來我國開發河底污泥生產建筑陶瓷已取得突破性進展報載由某陶瓷研究所與高校合作展開科技攻關利用上海蘇州河底污泥為原料燒制出陶瓷工藝制品經過對河底污泥的分解篩選及工藝配方目前已生產出較潔白的陶瓷工藝品和建筑陶瓷制品及陶粒制品由此開拓出使城市河泥變廢為寶綜合利用的新途徑
我國現有數百座大中型城市每年都有大量河底污泥有待清淤預處理過去都作填埋處理既占據了寶貴的良田耕地與城鎮土地資源又容易形成新的污染源將城市河底污泥用于燒制建陶制品既緩解了環境污染又降低了建陶產品的生產成本可謂一舉兩得更重要的是為綠色建筑陶瓷生產開辟了一條新途徑河底污泥亦屬于城市生活垃圾種類其中含有40-50%的陶瓷原料成分今后對他的開發利用應逐步形成規劃與系列已取得更好的成效
總之對于建筑衛生陶瓷企業來講要繼續發展壯大必須將綠色陶瓷制品的開發與研究當作未來的發展目標盡可能利用各種工業廢料及城市廢棄物生產出符合市場要求與環保要求建筑衛生陶瓷產品既迎合當前綠色產品的要求又降低了生產成本提高了企業的經濟效益
