陶瓷废料在建材行业的应用范文

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【摘要】

本文重点阐述了陶瓷废料在陶瓷行业及混凝土行业的再利用情况，以及在建材行业其它领域的应用现状，并对应用中还需解决的问题进行了总结。

【关键词】

陶瓷废料；陶瓷；混凝土；建材

1前言

据中国建材数量经济监理学会统计2015年我国陶瓷砖产量约为107.2亿m2，行业每年将产生两千万吨以上的废料。陶瓷废料产生于陶瓷生产的各个工序，不同类型的陶瓷产品废料产生的工序和数量又有所不同。其中建筑陶瓷因生产连续化水平高、产量大，尤其是抛光类产品产生的废料居多，此外，产品成型率低的艺术瓷、骨质瓷及多孔陶瓷在产品成型工序也会产生较多的废料。废料的产生不但造成了资源浪费，同时对环境产生了危害，因此陶瓷废料的循环再利用成为陶瓷企业和相关科研单位急需解决的课题。随着各科研部门及陶瓷企业研究的深入，陶瓷废料的再利用已逐步延伸到不同的领域，因陶瓷废料的成分与建筑材料原料的成分相似，故在建筑材料领域的应用更为广泛。

2陶瓷废料在陶瓷行业的应用

2.1制作陶粒陶瓷废料因其化学组分与陶瓷原料最为相似[1]（抛光废料与陶瓷原料化学成分对比见表1），但陶瓷废料中高温黏度较小的氧化物含量较高，直接掺入陶瓷原料中会影响产品质量，所以早期研究主要集中在轻质陶粒上。陶粒是以陶瓷废料为主原料经高温烧结制备而成的产品，目前陶粒已广泛用于建筑材料领域，例如作为二次原料应用于混凝土、墙体保温板、墙体填料及窑炉隔热保温层等。陶粒的再利用工艺简单，废料利用率高，是一种较为有效的再利用途径。同时，陶粒的再利用范围还在不断拓展，如利用陶粒制备地铁吸音材料[2]，这不仅拓宽了陶粒应用领域，也为陶瓷废料的实际应用提供了参考。

2.2用作陶瓷坯料陶瓷废料作为坯料用于陶瓷生产的研究已取得一定的进展，但因建筑陶瓷或日用、美术陶瓷对原料的要求较高，所以废料的利用率也受到一定的限制。而对原料要求不太苛刻的陶瓷产品成为废料再利用的主要对象[3～4]，例如仿古砖、手工艺砖等。仿古砖对颜色纯度、吸水率、尺寸稳定性等要求不高，陶瓷废料可以部分甚至全部代替仿古砖的坯用原料；手工艺术砖也是应用较为成功的种类之一，因陶瓷废料再利用中存在的主要问题有缺陷多、粗糙毛边、色差重、形状不规则，而手工艺术砖把这些残缺美诠释为手工砖的艺术美感，巧妙的利用了这些缺陷。

2.3生产保温隔热多孔材料因陶瓷废料用于陶瓷坯料时会产生针孔起泡等缺陷，用作多孔材料的原料能充分利用其自身发泡性能。陶瓷废料在生产保温隔热多孔材料中的应用研究，前期集中在掺入的可行性上，后期才逐步上升到提高掺入量及解决变形问题上。蔡晓军等人[5]利用抛光废渣制备出具有保温隔热功能的新型轻质建筑材料，其中废料利用率可达60%；佛山欧神诺陶瓷股份有限公司已利用陶瓷废料成功开发出可以浮在水面的新型轻质生态建筑材料；蒙娜丽莎陶瓷有限公司已能大规模生产大规格的保温隔热陶瓷板，且陶瓷废料的掺入量最高可达80%。陶瓷废料在保温隔热建材领域的再利用不但使多孔材料的自发泡机理得到了深入研究，同时使规模化、大型化生产成为现实。

2.4制备陶瓷透水砖有研究[6]表明将陶瓷废料添加到陶瓷透水砖中可制备合格的透水砖，在此基础上还可以添加生活垃圾生产透水砖，但未进一步研究如何在不影响产品质量的情况下提高陶瓷废料利用率。透水砖与建筑陶瓷相比对颜色和尺寸要求较低，陶瓷废料用于透水砖生产适应性强，发展空间大。

3陶瓷废料在混凝土中的应用

陶瓷废料用作水泥混合材是研究方向之一。陶瓷废料作为水泥混合材除需满足活性要求外，还要符合水泥化学成分要求。具有火山灰活性的陶瓷玻化砖废料、瓷质废料、炻质劈开砖废料和陶质废料均可作为混合材使用[7]，其强度随废料中玻璃相含量的增加而增加，同时随着掺量的增加，水泥的强度会先增加后减小，并存在最佳值。于立刚等人[8]对卫生陶瓷及建筑陶瓷地砖废料做了活性试验比对，结果表明两种废料均符合活性混合材的标准要求。当抛光砖废料掺量小于10%时[9]，陶瓷废料的加入对水泥强度有贡献，可作为较高强度水泥混合材使用，而当掺量超过一定值后将对水泥强度产生副作用，同时应注意氯离子含量超标的问题。废弃陶瓷制作再生粗骨料代替天然碎石是另一研究方向。通过筛分制作符合混凝土粗骨料要求粒径的粗骨料，与天然粗骨料相比，再生陶瓷骨料的密度低、吸水率高、压碎指标小，所以在实际应用中需调整混凝土配合比，此外陶瓷骨料与砂浆的粘结性能不如天然骨料，随再生陶瓷骨料的代替率的增加抗压强度减小[10]，因此限制了再生陶瓷骨料的大量使用。

4在建筑墙体材料中的应用

蒸压加气混凝土砌块作为轻质保温隔热的新型建筑材料在消耗工业废弃物上发挥着重要的作用，陶瓷废料代替粉煤灰制备蒸压加气混凝土砌块的研究已取得一定的进展。华南理工大学王功勋等人[11]对陶瓷抛光砖粉制备蒸压硅酸盐制品从热工及水化产物组成和形貌方面进行了基础研究，研究表明陶瓷抛光粉在蒸压条件下有较高的火山灰活性，与粉煤灰相比抛光粉中参与反应的活性SiO2要多，可生成较低Ca/Si值的水化产物，其蒸压制品强度高于粉煤灰制品。有研究[12]表明掺入陶瓷废料代替一半的粉煤灰（掺入量为30%～40%）制备的蒸压加气混凝土砌块各项基本指标能符合GB/T11968-2006《蒸压加气混凝土砌块》标准要求，且在干缩性和防水性方面优于粉煤灰加气混凝土砌块。此外陶瓷废料在加气混凝土中的掺量需控制在30%左右[12]，过大会对气孔结构及混凝土力学性能产生不利影响。

5在建材行业其它领域的应用

陶瓷废料可用于沥青路面隔热层混合料，有研究[13]表明陶瓷废料沥青混凝土隔热层具有良好的降温效果，可减少路面温度波动，解决路面的车辙问题。此外，用陶瓷废料制备的多孔陶瓷亦可用于废水净化及过滤材料[14]，拓宽了陶瓷废料在建材行业再利用中的应用领域。

6应用中还需解决的问题

6.1硬质废料硬质废料是经过烧成工序的熟料，其特点是烧失量小，化学成分接近陶瓷原料，可以重新应用到陶瓷生产中。提高孰料废渣的细度以及控制杂质及铁含量是废料精加工的关键，此外硬质废料为瘠性料，会使生坯强度下降，同时缩短烧成时间，如何克服生坯强度下降以及充分利用快烧特性达到节能效果是研究的重点。

6.2抛光砖废料抛光砖废料本身具有很好的细度，但抛光过程中磨料带入了碳化硅、氯化镁、碱金属化合物及高温树脂等物质使其应用受到了一定限制。因氯离子含量高，作为水泥混合料会导致水泥氯离子超标，目前如何充分利用陶瓷废料的活性又能避开氯离子含量过高带来的不利影响，提高掺量，最大限度合理有效的利用废料是目前需要解决的问题。作为陶瓷原料，高温挥发的成分容易造成瓷砖针孔起泡，难以利用。如何解决废料再利用中杂质含量高导致的产品变形是另一急需解决的问题。

7小结

陶瓷废料在建材行业的应用主要集中在陶瓷和混凝土两大方面，在陶瓷方面的应用相对较广泛，同时在某些领域也取得了一定的成果。但是与在混凝土领域的应用最大的区别在于是否需要烧结，如无需烧结则节省了能源，取得的经济效益更加可观。如何充分发挥陶瓷废料的活性，提高在混凝土中掺量，进一步降低建材产业生产成本，提高资源利用率是今后研究的重点。

【参考文献】

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[2]侯来广，等.用抛光砖废料制备包裹型免烧陶粒的研究[J].新型建筑材料，2006，8:72-74.

[3]廖花妹，等.利用陶瓷废料制备瓷砖仿古砖的研究[J].佛山陶瓷，2014，(6)：31-33.

[4]成岳，等.利用陶瓷废料制作手工艺术砖[J].中国陶瓷工业，2010，17（6）：10-12.

[5]蔡晓军，等.利用陶瓷抛光废料制备高强轻质建筑材料的研究[J].硅酸盐通报，2011，30(4)：955-959.

[6]周松青，等.利用破损陶瓷和陶瓷废料制造陶瓷透水砖[J].佛山陶瓷,2007,8(129):7-10.

[7]苏达根，等.陶瓷废料的组成与火山灰活性研究[J].水泥技术,2009.2:24-26.

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[9]李丽匣，等.陶瓷废料生产建筑材料的试验研究[J].东北大学学报（自然科学版）,2011,32(3):419-421.

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[11]王功勋.陶瓷抛光砖粉制备蒸压硅酸盐制品[J].华南理工大学学报（自然科学版），2008，36(7)：124-127.

[12]徐志辉，等.利用陶瓷废料制备加气混凝土的研究[J].新型建筑材料,2013,01:48-51.

[13]任永利.陶瓷废料用于沥青路面隔热层混合料的性能研究[D].广州：华南理工大学，2011.

[14]陈文珊，等.废陶瓷在含铅废水处理中的应用[J].广东化工,2010,37（8）：138-139.

作者：宋婧 单位：广东省建筑材料研究院