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陶瓷廢料在建筑材料中的應用進展

文檔作者：欒向峰曹遠尼肖理紅彭紅建謝佑卿文檔來源： 1 中南大學化學化工學院 2 中南大學材料科學與工程學院		點擊數：	更新時間： 2021年04月20日
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陶瓷廢料在建筑材料中的應用進展／欒向峰等 · 145 ·
陶瓷廢料在建筑材料中的應用進展
欒向峰 ，曹遠尼 ，肖理紅 ，彭紅建 ，謝佑卿 ，
(1 中南大學化學化工學院，長沙410083；2 中南大學材料科學與工程學院，長沙410083)
摘要 隨著社會經濟及陶瓷行業(yè)的迅猛發(fā)展，建筑陶瓷廢料日益增多，環(huán)境污染也日趨嚴重，因此陶瓷廢料的
再利用近年來成為A-q1關注的焦點。利用陶瓷廢料生產建筑材料，既能使資源得到有效利用，又可以減少對環(huán)境的
污染和破壞。綜述了陶瓷廢料的分類以及在建筑材料中的應用，重點討論了利用陶瓷拋光廢料制備建筑材料的最新
制備工藝，最后展望了陶瓷廢料的應用前景，并分析了在陶瓷廢料的回收利用中亟待解決的問題。
關鍵詞 陶瓷廢料制備工藝建筑材料
中圖分類號：TU52 文獻標識碼：A DOI：10．11896／j．issn．1005—023X 2015．013．028
Progress in Application of Ceramic W aste in Building M aterials
LUAN Xiangfeng ，CAO Yuanni ，XIAO Lihong ，PENG Hongj ian ，XIE Youqing '
(1 School of Chemistry and Chemical Engineering，Central South University，Changsha 410083；2 School of Materials Science
and Engineering，Central South University，Changsha 410083)
Abstract W ith the rapid development of social economy and the ceramic industry，building ceramics waste is
increasing day by day，the environmental pollution is becoming more serious．Therefore，ceramic waste recycling be—
come the focus of attention in recent years．Applying ceramic waste in the production of building materials can make
efficient use of resources but also can reduce the pollution and damage to the environment．The classification and appli—
cation in building materials of ceramic waste are reviewed in this article，with special focus on the latest manufacturing
process and its features about using ceramic polishing waste．Finally the application of ceramic waste is prospected and
the problem to be solved in the recycling of ceramic waste is analyzed．
Key words ceramic waste，manufacturing process，building materials
0 引言
改革開放以來，陶瓷行業(yè)迅猛發(fā)展，我國已成為世界上
陶瓷生產第一大國，產品出口到160多個國家和地區(qū)，年出
口總量與金額均居世界首位。陶瓷行業(yè)日漸成為我國國民
經濟中的一個重要產業(yè)，也成為推動區(qū)域經濟發(fā)展的新動
力。但是，陶瓷產業(yè)高污染、高能耗、高排放的現狀嚴重制約
著行業(yè)的發(fā)展。由于陶瓷廢料無法降解，其中又含有化學物
質，從而嚴重污染了人們賴以生存的水、空氣和土壤環(huán)境。
在廣東佛山、潮州等陶瓷產業(yè)密集度高、經濟發(fā)達的地區(qū)，陶
瓷行業(yè)對空氣、土地等的環(huán)境污染現象更為嚴重。特別是近
20年的高速發(fā)展，隨著產量的增加，陶瓷廢料尤其是拋光磚
廢料的數量越來越多，據統(tǒng)計僅佛山陶瓷產區(qū)，各種拋光磚
廢料的年生產量已經超過200萬t(陶瓷廢料總量預計400
萬t)，全國拋光磚廢料的年生產量估計在500萬t左右(陶瓷
廢料總量預計1000萬t)。如此大量的陶瓷廢料已經不能用
簡單的填埋方法來解決，必須對這些廢料進行合理加工處理
或再利用，否則陶瓷廢料“山”將越堆越高，嚴重破壞人類的
生態(tài)環(huán)境【1]。因此，如何將陶瓷廢料合理利用，變廢為寶，已
成為陶瓷生產企業(yè)和環(huán)保部門共同關注的問題l=2]。
目前，建筑材料除了在性能上追求輕質、高強度、低吸水
率、低導熱系數之外，如何降低生產成本也是各廠家競爭的
焦點。利用各類劣質原料來制備高強度的輕質建材是降低
成本的有效途徑，因此陶瓷廢料進入了人們的視野。陶瓷廢
料在建筑材料領域的應用前景非常廣闊，為有效處理這些數
量巨大的陶瓷廢料，國內外科研工作者進行了大量的研究工
作，并取得了初步的成果。許多企業(yè)和科研單位利用特殊的
工藝生產多孔陶瓷、陶粒、陶瓷磚、水泥，并將陶瓷廢料用于
開發(fā)固體混凝土材料。近年來隨著科學技術的不斷發(fā)展，新
的制備工藝層出不窮并且創(chuàng)造了巨大的經濟和社會效益。
1 陶瓷廢料的分類
陶瓷廢料主要是指在陶瓷制品生產過程中，由于成型、
干燥、施釉、搬運、燒成及貯存等工序而產生的廢料_3“]，通常
分類為：
(1)坯體廢料，主要是指陶瓷制品燒成之前所形成的廢
*湖南省環(huán)保廳資助項目(2014-22)；湖南省知識產權局資助項目(2014e警004)；中南大學貴重儀器設備共享基金(CSUZC2Ol4020)
欒向峰：男，1992年生，碩士生，研究方向為功能材料E-mail：luanxiangfeng@163．com 彭紅建：通訊作者，男，1971年生，博士，
副教授，研究方向為功能材料E-mail：phi108@163．com
· 146· 材料導報A：綜述篇 2015年7月(上)第29卷第7期
料，包括上釉坯體廢料及無釉坯體廢料。
(2)廢釉料，是指在施釉過程中所形成的污水經凈化處
理后產生的固體廢料，通常含有重金屬元素，按其化學含量
可分為有毒廢釉料和有害廢釉料。
(3)燒成廢料，是陶瓷制品經焙燒后生成的廢料，主要是
因燒成廢品在貯存和搬運等工序中損壞而產生的。
(4)廢石膏，在日用陶瓷和衛(wèi)生陶瓷的生產過程中，使用
了大量的石膏模具，由于模具的機械強度較低，使用時間短，
極易損壞而成為石膏廢渣。
(5)廢匣缽，采用重油或煤作為燃料的陶瓷窯爐，由于重
油及煤的機械不完全燃燒損失及化學不完全燃燒損失偏高，
形成了大量未燃燼的游離碳，極易污染陶瓷制品，因此日用
陶瓷制品通常采用隔焰加熱的方式進行焙燒。而獲得隔焰
加熱方式最經濟的方法是采用匣缽焙燒，由于匣缽多次承受
室溫一高溫一室溫的循環(huán)熱應力作用及裝缽過程中的搬運、碰
撞等易于損壞而成為匣缽廢渣。
(6)拋光磚廢料，瓷質磚及厚釉磚等經刮平定厚、研磨拋
光及磨邊倒角等一系列深加工后成為光亮如鏡及平滑細膩
的拋光磚制品，在此過程中產生了大量的拋光磚廢渣。目
前，我國陶瓷廢料的年排放量預計已經超過1800萬t，其中
拋光磚廢料占據了1／2以上。大量排放的陶瓷廢料，既擠占
土地，污染環(huán)境，又大大降低了礦產資源的有效利用率，并嚴
重阻礙了陶瓷工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，因此陶瓷廢料，特別是拋
光磚廢料的資源化利用具有重要的科研價值和社會經濟意
義 。 。
2 陶瓷廢料的利用
陶瓷生產過程中所產生的廢料可分為兩大類：廢泥和廢
瓷。由于廢坯泥大部分都可以回收再利用，又稱為回坯泥。
所以，廢瓷通常被陶瓷廠稱為真正意義上的廢料_】 。我國現
在已經成為世界上最大的陶瓷生產國，如何將這些廢瓷進行
加工處理和再利用，已成為陶瓷生產行業(yè)亟待解決的問題。
用陶瓷廢料生產建筑材料，不僅能使資源得到充分有效的利
用，而且極大地減少了對環(huán)境的污染和破壞I1 。下面簡單
介紹陶瓷廢料應用于建筑材料中的最新制備工藝。
2．1 用來生產輕質高強建筑陶瓷板材
華南理工大學材料科學與工程學院的蔡曉軍等 ]以陶
瓷拋光廢料為主要原料，輔以長石、球土、石英等，通過大量
的探索性實驗，確定了制備高強輕質建筑材料的基礎配方。
實驗過程中，陶瓷拋光廢料用量為6O (質量分數)，金鵬球
土用量分別為5 (質量分數)、lO (質量分數)、15 (質量
分數)、20 (質量分數)，在此基礎上分別改變長石與石英的
比例來進行配料。分別取各種不同配方原料100 g，水80 g，
三聚磷酸鈉0．5 g及聚甲基纖維素0．5 g，經過混合球磨3O
rain，干燥過30目篩，然后在壓機上以15 MPa壓制成型，在
烘箱中干燥至恒重，最后分別在快速升溫電爐中于1160℃ 、
1180℃保溫20 min燒成，隨爐溫冷卻后得到樣品。通過測
試樣品的體積密度、吸水率、抗壓強度，確定基礎配方為：拋
光廢料6O (質量分數)、球土5 (質量分數)、長石25 0／o(質
量分數)、石英1O (質量分數)。綜合考慮各因素之間的相
互作用，選取了球磨時間、燒成溫度、保溫時問以及添加劑量
這4個主要的影響因素進行正交實驗，確定了最佳的制備工
藝條件：球磨時間42 rain，燒成溫度1170℃ ，保溫時間15
min，添加劑量5．5％(質量分數)。通過正交實驗得到的優(yōu)化
條件更加準確可靠，同時引人少量添加劑可以增加試樣材料
的強度以滿足實際應用的要求。
在應用學科里，板材的定義為“寬度尺寸為厚度尺寸2
倍以上的鋸材 ”]。由于陶瓷輕質板材擁有更好的抗折強度
和耐潮性能，且采用了60 以上的拋光廢料，真正實現了陶
瓷固體廢料的循環(huán)綜合利用，是一種符合可持續(xù)發(fā)展政策的
新型環(huán)保輕質板材。功能性輕質陶瓷板材在有效保護環(huán)境
的同時又具有良好的產品性能，是極優(yōu)的綠色墻體裝飾材料
和藝術裝飾材料口 。
采用濕法擠出成形法生產的新型陶瓷輕質板材應用于
建筑行業(yè)，不僅具有優(yōu)越的性能，也為消化拋光廢料提供了
一條全新的路徑。廣東摩德娜科技股份有限公司的李展華
等[1 ]研究了適用于新工廠的陶瓷輕質板材生產工藝流程，如
圖1所示。
至亟垂亙]．[三 口+lj至鑾亟口 至 I配I．J箍l I造
噩 亙 ) 亙夏] 二j [] I料J J l l稅
l墮墮墊堂些 H 王堡H 塑盛卜l 型卜．1魚莖 壁l
圖1 新工廠中陶瓷輕質板材的生產工藝流程圖
Fig．1 Production flow chart of lightweight ceramic
plates in flew factory
此工藝實現了輕質板材生產過程中幾項重要的技術突
破：(1)原料處理的問題。在生產中，需要將原料分級堆放、
同級均化以做到物盡其用，用有所值。白度高的原料可以用
作表面裝飾材料，加上雕刻、飾面，附加值顯著提升；白度低
的原料只能作隔墻、底板，價格低廉。(2)防止產品變形的問
題。要防止產品變形，需要把握配方結構和燒成方式這兩項
關鍵技術。(3)輕質板材中發(fā)泡氣孔的均勻問題。為使發(fā)泡
氣孔穩(wěn)定均勻，一是要控制燒成溫度均勻，二是保證原料的
穩(wěn)定。
2．2 用來生產隔熱保溫陶瓷磚
隔熱保溫陶瓷磚具有導熱系數低、強度高、防火、抗雨水
滲透、美觀和經久耐用等優(yōu)點，能夠極大地降低建筑能耗，對
于實現節(jié)能的目標具有非常重要的意義。
利用拋光廢渣制備隔熱保溫材料的原料一般可分為兩
大類_】 ：劣質原料(主要原料)，拋光廢渣、紅泥、頁巖、粉煤
灰、煤渣、玻璃碎片等；輔助原料，鈉長石、高溫砂、滑石、鋰長
石、發(fā)泡劑、穩(wěn)泡劑、有機添加劑等。輔助原料中的各種添加
劑可以用來改善工藝，提高產品性能。羅淑芬等口 以陶瓷廢
渣為主要原料，以膨潤土、河道淤泥、玻璃粉等為輔助原料，
并增加適量的分散劑三聚磷酸鈉和增塑劑羧甲基纖維素，研
陶瓷廢料在建筑材料中的應用進展／欒向峰等 · 147 ·
究了添加劑對吸水率、抗壓強度、氣孔率等方面的影響，并分
析了燒成溫度對氣孔率、抗壓強度的影響，研制出導熱系數
在0．30 w／(m·K)以下、抗壓強度在10 MPa以上的輕質隔
熱陶瓷磚。主要工藝流程為：將研制好的基礎配方原料、復
合添加劑、外加0．5 三聚磷酸鈉，混合球磨，其中m(料)：
m(水)一1：0．45；過250目篩余為2 ～2．5 ，烘干過篩并
造粒；干壓成形，干燥，燒成；獲得6O mm×240 mm×8 mm
規(guī)格的陶瓷磚。在此工藝中，隨著添加劑量的增加，開孔氣
孔率增加，導致產品吸水率上升。當添加劑的使用量超過一
定程度后，氣孔率沒有明顯增加而氣孔直徑則不斷增大，導
致抗壓強度降低。隨著煅燒溫度的不斷升高，陶瓷的抗壓強
度不斷下降。當煅燒溫度低于1220℃ 時，氣孔率隨溫度升
高有明顯增加。煅燒溫度在1200～1220℃之間，添加劑逐
漸分解形成大部分封閉氣孔，而隨著溫度繼續(xù)升高，氣孔并
沒增多，而是逐漸增大，導致產品強度急劇下降。最后，當復
合添加劑的用量為2 ～3％ 、煅燒溫度為1210~1230℃ 時
磚坯的氣孔率和抗壓強度等指標效果最佳。
目前，陶瓷工業(yè)內隔熱保溫材料的生產工藝如圖2所
示。如果要達到良好的隔熱保溫效果，材料內部的氣孔應分
布均勻且為封閉氣孔，同時具有低吸水率。只有高氣孔率的
小孔徑氣孔才能滿足外墻應用的抗凍性要求_2 。拋光廢
渣的用量對材料的容重、強度、吸水率、導熱系數都有顯著的
影響。在實際生產過程中，拋光廢渣的用量要根據其成分進
行調配，其用量一般為3O ～65 。為有效改善產品性能，
可選擇性加入塑化劑或者非塑性原料。加人無機或有機塑
化劑可以提高坯料的可塑性，而加入B、熟料、瓷粉或瘠性粘
土等非塑性原料可以降低坯料的可塑性以減少干燥收縮凹 。
此生產工藝的關鍵在于對成形壓力和燒成溫度的控制。壓
力過大會造成制品黑心、氣孔不均，而壓力過小則易導致制
品強度不夠。燒成過程中應特別注意發(fā)泡溫度段的升溫速
率，升溫過快使坯體發(fā)泡不足，升溫過慢則易導致相鄰氣孔
突破貫穿長大。因此，在生產過程中應根據需要綜合平衡材
料的各項性能，確定最佳的工藝條件。
岫匡
圖2 隔熱保溫材料的生產工藝流程
Fig．2 The production process of insulation materials
2．3 用來生產免燒磚
目前，國內學者對陶瓷廢料的回收利用做了大量的研
究，在生產過程中大都采用了燒結工藝。景德鎮(zhèn)陶瓷學院材
料學院的羅浩樂等l23J以建陶拋光磚廢渣為主要原料，經過球
磨、造粒、壓制成形、干燥、燒成制備出性能較好的輕質外墻
磚 華南理工大學材料科學與工程學院的稅安澤等E24]以陶
瓷拋光廢料為主要原料，輔以高溫砂、低溫砂以及各種粘土，
經過混合球磨、干燥過篩、壓制成型、烘箱干燥、燒結制備出
一種以閉口氣孔為主兼具保溫隔熱功能的新型高強度輕質
建筑材料。但通過燒結工藝對陶瓷廢料加以利用，會增加生
產成本和能源的消耗并且對環(huán)境造成更大程度的污染。
國內利用粉煤灰制備免燒磚的研究E25 26 報道較多，而使
用陶瓷拋磨廢料制備免燒磚的研究報道極少。東北大學的
李麗匣等_2 用陶瓷拋光磚粉、廢瓷磚、水泥以不同比例配合
生產出了不同強度等級的免燒磚。在此試驗中，首先將廢瓷
磚經人工砸碎，用顎式破碎機破碎至5 mm以下，再經對輥破
碎機破碎至2 mrl以下作為免燒磚試件的粗骨料，其制作過
程如圖3所示。
圖3 免燒磚制作流程
Fig．3 Th e flowsheet of making non-baked brick
陶瓷拋光磚粉是活性廢渣，其含有的活性成分能與水泥
及其他組分發(fā)生反應，生成新的膠凝物質，從而產生一定的
強度。所以，陶瓷拋光磚粉經處理后用于生產免燒磚可節(jié)省
水泥，降低生產成本。它在免燒磚的配合料體系中不僅可以
集料，而且還有增強膠結作用_2 。廢瓷磚屬于非活性廢渣，
不參與水泥的水化反應，只是起集料的作用。但用廢瓷磚作
為原料，密度較大，制出的磚質量大，不利于免燒磚的輕質
化[2 。因此，采用非活性廢渣和活性廢渣配合使用，二者優(yōu)
勢互補制出的免燒磚性能更好?；钚詮U渣陶瓷拋光磚粉質
輕，而且活化后有膠凝增強作用，磚的強度高，質量輕，而廢
瓷磚硬度高，正好彌補了活性廢渣的不足。二者以一定比例
配合使用時要比單用一種更有優(yōu)勢，同時使陶瓷工業(yè)的兩種
廢物都得到有效利用。為有效提高免燒磚的強度，廣東清遠
職業(yè)技術學院的諶俊等口。。使用陶瓷拋磨廢料替代部分石粉
和砂制備了強度提高2～3倍的免燒磚，并且明顯降低了生
產成本。此工藝采用FN101—2A烘箱除去陶瓷拋磨廢料中
水分，將未加入激發(fā)劑的原料編號為A，加入激發(fā)劑的原料
編號為B。每次稱重7塊試樣裝入JJ一5型膠砂攪拌機進行混
料，攪拌3 min后將攪拌均勻的物料裝填人自制的試驗磚模
具(模具尺寸為50 minx 50 mmX30 ram)；在Y32型油壓機
上壓制成形，脫模后放入SHBY一40B型養(yǎng)護箱養(yǎng)護28 d，養(yǎng)
護溫度為(2O±1)℃ ，養(yǎng)護濕度大于8O ；最后用100 kN微
機萬能力學試驗機測定磚的抗壓強度。
實驗中所采用的激發(fā)劑由物質的量比為1：1的硫酸鈉
和石灰混合自制而成。激發(fā)劑易于與陶瓷拋磨廢料中的二
氧化硅和氧化鋁形成水化鋁酸鈣(ASH)、水化硅酸鈣
(CsH)、鈣礬石(AFt)，這些產物可顯著提高免燒磚試塊的強
度。在免燒磚的配方中，以陶瓷拋磨廢料替代部分石粉和
砂，既減少了環(huán)境污染，又大幅降低了磚的原料成本，最大成
本降低率可達到26．8 。因此，此工藝的生產配方可以推廣
至實際的工業(yè)生產之中，具有較好的應用價值。
2．4 用于制備新型環(huán)保復合型混凝土
混凝土是當代最主要的土木工程材料之一，不僅在各種
圈圈
· 148· 材料導報A：綜述篇 2015年7月(上)第29卷第7期
土木工程中使用，在造船業(yè)、機械工業(yè)、海洋開發(fā)、地熱工程
中，混凝土也是重要的材料。陶瓷廢料的化學成分與混凝土
制品原料較為接近，用于混凝土制品的制備一方面可減少混
凝土制品工業(yè)對天然資源的消耗，另一方面也為陶瓷廢料的
處理提供了一條新途徑。萬冬梅等_3 利用陶瓷廢料開發(fā)固
體混凝土材料，這種方法需要使用較多的高強粘結劑且成型
比較復雜，因而并不適合廣泛應用。
隨著經濟與工程建設的快速發(fā)展，混凝土的用量也逐漸
增加，大量的砂石骨料需求對資源和環(huán)境造成巨大負擔，我
國很多地區(qū)已出現砂石骨料資源嚴重不足的現象口 。近
十幾年，再生混凝土骨料研究領域越來越廣，涉及到陶瓷、玻
璃、木材、橡膠纖維、瓦片、油棕殼等_3 。國內外學者在以廢
建筑陶瓷廢料為主要原料制備混凝土再生骨料方面取得了
較大進展。Senthamarai~”]用100 廢陶瓷取代天然粗骨料
進行試驗，發(fā)現再生混凝土抗壓強度、劈拉強度、抗折強度較
天然混凝土分別降低3．8 、18．2 、6 ，但其具有更低的拉
壓比和更好的工作性能。Correia[3 、Britoll3。 利用陶瓷進行
不同摻量(i／3、2／3、3／3)再生粗骨料試驗，發(fā)現用陶瓷再生
混凝土作非結構混凝土(路面板)是可行的，預澆水方法可以
解決骨料的高吸水率問題，抗壓強度隨摻入量的增加而減少
且抗折強度比抗壓強度減少量小，得到的再生骨料耐磨性能
更好。陶瓷再生細骨料比再生粗骨料具有更加良好的性能，
其原因在于廢陶瓷破碎產生的石粉填補了混凝土骨料之間
的空隙，改善了混凝土和易性，提高了混凝土密實度，從而提
高了混凝土的強度，對混凝土的耐久性也大有益處。
Arvind[3 ]用廢陶瓷顆粒以不同比例(30 、40 oZ、50 、60 、
7O )取代天然河沙配制混凝土細骨料進行試驗，得出陶瓷
再生混凝土抗壓強度、劈拉強度和抗折強度相比于天然混凝
土有適當的提高，工作性能和耐摩擦性能更加優(yōu)異。
陶瓷廢料除了用于制備傳統(tǒng)的混凝土再生骨料外，在環(huán)
保復合型混凝土的制備工藝上也有很大進展。福建華廈能
源設計研究院有限公司的葉長裕[3 綜述了廢棄陶瓷綜合利
用的可行性，并提出了一種用于制備環(huán)保復合型混凝土的新
工藝，如圖4所示。該工藝采用科學合理的級配碎陶瓷與公
司研制發(fā)明的EC()．CA固化劑、膠凝材料復合，形成一種新
型環(huán)保復合型混凝土。
攪 成 自 成
拌 型 然 口口n 出
機 機 養(yǎng) 堆 廠
護 場
圖4 新型環(huán)保復合型混凝土的生產工藝流程圖
Fig．4 The production flow chart of new environmentally
friendly composite concrete
在此工藝中，由于采用了ECO-CA 固化劑，混凝土的和
易性大大增強。在固化劑的作用下，經成型機壓制的生態(tài)混
凝土制品內部與外界環(huán)境保持通透性，水分得以迅速排出，
縮短了產品養(yǎng)護時間，也增強了產品的抗壓、抗磨強度，使產
品擁有比普通混凝土制品更好的外觀品質和使用性能。
2．5 用于制備綠色陶瓷產品
綠色陶瓷是指合理利用自然資源，在生產制作過程中無
環(huán)境污染、能耗低，在使用時無害于人類健康的產品。綠色
陶瓷產品對人類的生活無毒害，滿足最少資源和能源的消
耗，最佳使用性能，最小或無環(huán)境污染，最高循環(huán)再利用
率l3 。在低碳經濟時代，陶瓷產業(yè)應加大對“綠色陶瓷”的
研發(fā)，以提高資源綜合利用率并降低環(huán)境污染。瓷磚薄型化
是指在不影響瓷磚使用功能的前提下，將瓷磚厚度從原來的
1O～14 mm減少到6～10 mm。瓷磚厚度的減少，能夠有效
降低瓷磚生產中對資源、能源的消耗，減少運輸成本，降低建
筑物的荷載，是陶瓷產業(yè)低碳化的重要途徑 。除此之外，
陶瓷廢料、廢渣再利用制備綠色陶瓷產品不僅較大程度地節(jié)
約了資源，而且減輕了對環(huán)境的污染。
坯體配料
球磨
I
噴霧制粉
l
l顆?；旌喜穇_ I 撈?；旌?釉料配制
I l
沖壓成型 球釉
干燥磚坯 釉漿貯存
I
施釉 釉漿輸送
分揀、鋪貼 一 煅燒
I ‘
l 干燥 f 分揀
1
包裝 f 包裝
I
L—’_J 庫
圖S 綠色陶瓷產品的生產工藝流程圖
Fig．5 The production flow chart of green ceramic products
佛山市溶洲建筑陶瓷二廠有限公司[43_經過3年的研究，
完成了高摻量使用陶瓷磚廢渣等固廢物的課題，實現了陶瓷
廢渣、廢料全循環(huán)利用生產綠色陶瓷產品。首先，對收集到
的陶瓷廢渣進行系統(tǒng)分類。然后，對陶瓷廢坯與白泥進行球
磨，泥漿細度控制在250目篩余1．5 ～3．0 ，經噴霧干燥
塔造粒；對陶瓷廢磚粒進行機械粉碎，選擇粒度在6O～120
目的顆粒；對粉煤灰、水洗泥殘渣進行篩選，選擇6O～150目
的顆粒；按配方配比計量輸送至撈粒機內均勻混合撈粒，在
撈粒過程中添加分散劑等添加劑，保證顆粒的均勻性；成形
的工作壓力控制在20~22 MPa，壓制周期為6～10次／min，
一一
陶瓷廢料在建筑材料中的應用進展／欒向峰等 ·149·
干燥溫度為14O～170℃ ，干燥時間控制在15～25 min。產 4
品生產的工藝流程見圖5。
在制備過程中，對難處理的固體廢料要進行精加工，因
此需要對各種廢渣、廢料的特性進行充分研究。通過精加工
處理后，陶瓷工業(yè)廢渣的加入量可超過8O ，廢磚等熟料廢
渣的燒失量幾乎為零，燒成過程不像生料那樣發(fā)生各種物理
化學變化，熱膨脹系數小，可適應快燒，因此采用低溫快燒技
術，可以實現廢水、廢渣零排放，廢氣污染物大幅下降。工業(yè)
廢渣含鈣、鎂等低溫成分較多，對促進燒結有一定幫助，但廢
渣中有機物含量也相對較高，需要在低溫階段放慢燒成速
度，充分排除有機物，否則會對產品質量產生影響。最終確
定的燒成溫度為1180℃ ，燒成周期28～35 min。廢渣中的
生料和熟料難于聚合，為解決坯料可塑性差的問題，使陶瓷
固體廢渣得到充分利用，除采用粘性好的粘土，適當增加粘
土的含量以外，開發(fā)的聚丙烯酸鈉坯體增強劑能起到更好的
增強作用。所采用的新的撈料工藝，使陶瓷外墻形成的裝飾
效果更具特色，產品質量更加穩(wěn)定。
3 結語
經過多年的研究和摸索，利用陶瓷廢料生產輕質高強環(huán)
保型建筑材料的工藝在不斷地完善和提高，但仍存在一些問
題值得更深入地研究和探討：(1)陶瓷廢料的利用率較低；
(2)生產制備的產品容易變形；(3)如何合理調整工藝配方，
降低材料的容重和導熱系數；(4)控制發(fā)泡氣孔的均勻和穩(wěn)
定。
陶瓷廢料的回收和利用已經受到人們的普遍重視，經過
廣大科學工作者多年來的不斷努力，陶瓷廢料的應用領域不
斷擴大，尤其在建材領域，取得了巨大的環(huán)保和社會效益。
隨著科技的不斷進步和發(fā)展，為使陶瓷廢料得到更廣泛和有
效的利用，今后應在以下幾個方面繼續(xù)深入研究：(1)利用拋
光廢渣制備多孔輕質建材應優(yōu)先考慮產品的變形缺陷及其
使用強度，陶瓷釉面磚的制備則是今后的主要發(fā)展方向；(2)
國內外學者在陶瓷廢料生產水泥熟料等領域進行了大量卓
有成效的探索，而陶瓷廢料在整個硅酸鹽領域的應用仍需要
進一步的實踐和研究；(3)截止2012年底，全國已建成的公
路聲屏障長度僅為1670 km，與發(fā)達國家相比差距太大，故對
陶瓷工業(yè)廢渣進行綜合利用，開發(fā)具有良好吸聲和隔聲性能
的多孔陶瓷聲屏障產品有巨大的應用前景l(fā)4 ]；(4)在節(jié)約資
源的途徑中，除了陶瓷廢料回收利用外，利用低品位陶瓷原
料進行生產也是節(jié)約資源的重要方法之一_4 。
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(責任編輯楊 霞)

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