利用破损陶瓷和陶瓷废料制造陶瓷透水砖

摘要　利用破损陶瓷和陶瓷废料为主要原料，低成本制造高附加值的透水砖。依此方案生产透水砖，陶瓷破损料和陶瓷废料的加入量最多可占到75%，在较大范围内调整破损洁具、抛光砖、瓷片和抛光砖磨屑间的加入比例也可以适应烧成工艺。

关键词　破损陶瓷，陶瓷废料，透水砖

1前言

本研究利用破损陶瓷和陶瓷废料作为主要原料，低成本制造高附加值的透水砖；解决了破损陶瓷和陶瓷废料的环保问题，使资源得到循环利用，并能获得很好的经济效益。依此方案生产透水砖，陶瓷破损料和陶瓷废料的加入量最多可占到75%，可以在较大范围内调整破损洁具、抛光砖、瓷片和抛光砖磨屑间的加入比例来适应烧成工艺。本研究真正解决了陶瓷生产中所产生的所有破损陶瓷和废料的再利用问题，特别是解决了抛光砖磨屑再利用难、洁具次品再利用技术可行但经济上不可行的难题，大大降低了透水砖的生产成本，利于透水砖推广，保护城市抗洪系统，弥补地下水资源[1～6]。

2实验

2.1 工艺流程

利用破损陶瓷和陶瓷废料制造陶瓷透水砖的工艺流程见图1。本工艺提及的一次粒子是粉状料，主要包括熔剂和发泡剂；二次粒子是硬质颗粒料，在砖中起骨料作用，由烧成温度较高的陶瓷组成，如洁具粒子。因为破损抛光砖粒子和磨屑的烧成温度较低，含有较多的溶剂组分，故把它们作为一次粒子加入。

2.2 实验原料及设备

主要原料为洁具粒子、抛光砖粒子、抛光砖细磨屑（从佛山石湾鹰牌陶瓷有限公司生产车间的破损陶瓷及废料获得）。把洁具品、各类墙地砖次品和破损陶瓷用PEF150×250型鄂式破碎机破碎，经10目筛子过筛，采用粒度小于1.65mm的颗粒；根据试验需要再对粒度小于1.65mm的陶瓷料进行细筛分。按照规定存放粉碎的陶瓷粒子，选取有代表性的样品，测试其化学成份，如表1所示。其他原料的化学成分列于表2。按照规定重量比例把抛光砖粒子和聚轻球混合，制成物料A。根据配方要求将磨屑和各种粉状料（如石灰石、膨润土）、添加剂加水搅拌混合成泥浆，制成物料B。

2.3 样品的制备

2.3.1配方设计

本研究的基础配方坯式为：

在此配方的基础上改变抛光砖粒子、磨屑和聚轻球的添加量，以及洁具粗粒子和细粒子的比例。

2.3.2制 样

（1） 混料：将物料A和B混合均匀，再加入洁具粒子混合搅拌均匀、成粒，控制水份为7%～8%，放入料仓，陈腐。

（2） 压制成形:将上述步骤所制坯料放入压机中，压制成形，其中：压力15MPa、保压时间20s。

（3） 烧成：将砖坯放入隧道窑中烧成，烧成曲线如图2所示，最高温度为1200℃，烧成时间为432min。

3结果与分析

3.1 基础配方成瓷实验

按基础配方制成的样品（编号为NO.1）的性能指标见表3，其成瓷性能良好。

3.2 破损抛光砖添加量的影响

采用外加方式加入破损抛光砖，即：在基础配方上外加配料总质量（算上二次粒子）3%的抛光砖，样品编号为NO.2；外加6%的抛光砖，样品编号为NO.3。分别测试这三个烧成样品的吸水率、透水系数和抗折强度、不同破损抛光砖添加量对烧成样品性能的影响，其结果如图3所示。

破损抛光的增加引起透水系数的减少，其原因是这种情况下，相当于低熔点料增加，烧结程度提高，连通孔大量减少。烧结程度提高，也使得强度增加。

3.3 聚轻球添加量的影响

聚轻球也采用了外加的方式，即：在基础配方上外加配料总质量（算上二次粒子）0.4%的聚轻球，样品编号为NO.22；外加0.8%的聚轻球，样品编号为NO.33。分别测试这三个烧成样品的吸水率，不同聚轻球添加量对烧成样品吸水率的影响见图4。

由图4可知聚轻球的用量增加，吸水率增大，大量增加连通孔。本研究参考了有关标准，所检测的样品透水系数都在1×10-2以上，满足要求[7], 吸水率增大等同认为透水系数同样增加。

3.4 抛光砖磨屑的影响

在基础配方上外加配料总质量（算上二次粒子）8.0%的抛光砖磨屑，样品编号为NO.222；外加10.0%的抛光砖磨屑，样品编号为NO.333。分别测试这三个烧成样品的吸水率，不同抛光砖磨屑添加量对烧成样品吸水率的影响见图5。

由图5可知，随着抛光砖磨屑添加量的增加，吸水率上升。因为抛光砖磨屑中存在大量有机物，它们帮助成孔的作用超过了对样品烧成的助熔作用，所以吸水率随之增加而增加；本性能测试中没有检测透水系数，由吸水率增大等同认为透水系数同样增加。

3.5 洁具粒子颗粒度的影响

洁具粒子分为粗、细两种。粗洁具粒子粒度尺寸为：-10目～+16目（10目对应的粒度尺寸为1.65mm,16目对应的粒度尺寸为0.99mm）；细洁具粒子粒度尺寸为：-16目。洁具粒子全部用粗粒的样品编号为NO.2，洁具粒子全部用细粒的样品编号为NO.3，NO.1为粗细各一半；不同洁具粒子颗粒度对烧成样品性能的影响见图6。

由图6可知，洁具粒子全部用粗粒能够提高透水砖的吸水率和透水系数。这是因为粗粒洁具粒子更容易成孔，但成孔太多则会引起抗折强度的下降；衡量各方面指标和生产工艺中对生坯的影响，控制添加洁具粒子颗粒度以粗细粒子各半为佳。

4结 论

（1） 本研究可同时处理各种破损陶瓷和陶瓷废料，技术先进成熟、工艺流程合理，配方成瓷性能良好，可有效降低陶瓷透水砖的生产成本，具有较好的应用前景；

（2） 在配方中增加破损抛光砖的添加量，样品透水系数和吸水率减少，强度增加；

（3） 在配方中增加聚轻球和抛光砖磨屑的添加量，吸水率增加，有利于样品透水系数性能的提高；

（4） 加入洁具粒子作为骨料，控制添加洁具粒子颗粒度以粗细粒子各半为佳。

参考文献

1 周健儿,李平.关于我国建筑陶瓷业发展的几点思考[J].中国陶瓷工业,2003，10(5):45～47

2 蔡祖光.陶瓷工业废料废渣的处理[J].佛山陶瓷，2002,12(3):11～12

3 戴英，裴新美.玻化砖抛光废料制备陶粒的研究[J].佛山陶瓷，2003,13(6):13～14

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5 陈平, 王瑞生. 绿色环保型渗水砖的研制[J]. 中国陶瓷工业，2005，12（4）：24～26

6 YING Hairong, WU Lihua , CHEN Fu , AN Baijiang.Development of environmental protective ceramic pervious tile[J].New Building Materials，1998.32～33

7佛山乐华陶瓷有限公司.陶瓷砖产品图册，2005：57～59