利用陶瓷废料制备瓷质仿古酒坛的研究

本文通过研究各种废料的来源和主要特性，以及各种废料的化学组成来确定该种废料是否可以用来制备仿古瓷质酒坛的坯体原料。并进一步分析了各种废料的引入量对仿古瓷质酒坛的影响，通过测试仿古瓷质酒坛的性能，获得质量较好的仿古酒坛。因此，废料回收既可以高效利用废料，又能产业化生产的坯体配方，因此，在陶瓷行业值得推广。

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　　1、前言

　　随着社会经济及建筑卫生陶瓷工业的快速发展，建陶工业废料日益增多，它不仅对城市环境造成巨大压力，而且还限制了城市经济的发展及建陶工业的可持续发展。据了解，每年厂家为处理这些废渣的费用高达几百万甚至上千万，加大了厂家的负担，影响了生产的速度，所以进行陶瓷工业废料的处理与利用，开展企业清洁生产非常重要。

　　随着陶瓷产品产量的增加，废料的量也越来越多。根据不完全统计，仅佛山陶瓷产区各种陶瓷废料的年产量已经超过400万吨，而全国陶瓷废料的年产量估计在1000万吨左右，如此大量的陶瓷废料已经不是简单填埋就可以解决的问题。同时，建筑卫生陶瓷行业生产需要消耗大量的能源和粘土、长石、石英等不可再生的矿物资源，随着陶瓷工业的飞速发展，陶瓷矿产资源消耗巨大且浪费严重，造成许多优质陶瓷原料资源濒临枯竭，而且较高的价格也限制了其应用。而且随着经济的日益发展和社会的进步，环境已经成为人们关注的焦点，2012年2月29日，中华人民共和国第十一届全国人民代表大会常务委员会第二十五次会议已通过并重新修改了《中华人民共和国清洁生产促进法》，法则中将第十二条修改为国家对浪费资源和严重污染环境的落后生产技术、工艺、设备和产品实行限期淘汰制度。

　　针对以上情况，陶瓷废料的循环利用，开展企业清洁生产已成为陶瓷企业的一项责任和义务。本文对陶瓷行业废料进行了资源化研究，使其变废为宝，采用陶瓷废料作为主要原料来生产瓷质仿古酒坛。

　　2、实验内容

　　2.1实验原料

　　本实验所使用的原料主要有两部分，一部分是常用的仿古酒坛坯体原料广西钾钠砂和从化黑坭；另一部分是陶瓷废料，主要包含坯体废料、烧成废料、抛光废渣三种。

　　2.2工艺流程

　　本文利用废料生产低温仿古酒坛的生产工艺流程示意图如图1所示。

　　2.3烧成

　　由于抛光废渣中含SiC、MgCl和MgO，其助熔效果非常强，烧成范围窄，大量引入坯料配方中无法在传统瓷质酒坛的窑炉中烧结，因此，要大量消耗抛光废渣。除了原料和配方对抛光废渣的利用很重要外，制定一个新的烧成曲线也是至关重要的。实践证明，窑炉前温一定要高，因为配方始熔点低，前温高有助于尽快把有机物排清，保证产品不夹心；中温带要长，因为配方烧成范围窄，高温度点低，容易过烧。即烧成区要短，中高温带要拉长。图2为利用废渣生产低温仿古酒坛的烧成曲线图。  

　　3、结果分析与讨论  

　　3.1废料性能的分析

　　本实验主要研究了坯体废料、抛光废渣和烧成废料三种废料的相关性能，其化学组成分析如表1所示。

　　通过对废料的相关性能分析可知，坯体废料其化学成份与坯体基本相同，只是在加工过程中加入了各种色料，在回收过程中带上小量铁屑、泥尘等杂质。经过重新球磨除铁便可重新使用，为控制新粉料显色稳定，根据坯体废料的显色控制其加入量便可。烧成废料的化学成份与坯体基本相同，由于已经过煅烧，可塑性差，烧结度与长石接近，经过破碎均化后可当溶剂使用。抛光废渣则比较复杂，经过多次不同的取样分析，不同企业、不同时期的抛光废渣的成份和烧结熔融温度都不一样。经过对比分析，不同产品的抛光废渣的熔融温度，除了本身产品抛削出来的酒坛屑外，里面所含模块的损耗是关键因素。磨块主要由SiC、MgC、MgO组成。从一些抛釉酒坛、仿古酒坛生产线收集的抛光磨边废渣，这些采用软抛的产品，里面所含的模块损耗较少，在后面的研究里称为抛光废渣A；从抛光酒坛、微晶酒坛这些生产线取样，由于采用硬抛技术，模块的损耗较多，在后面的研究里称为抛光废渣B。抛光模具含有的SiC、MgCl、MgO使其始熔温度低，烧成范围变窄，极易造成过烧。因此，废渣中含模块的多少决定其烧结温度和烧成范围。综上所述，本项目采用坯体废料、烧成废料、抛光废渣几种废渣作为仿古酒坛的坯用原料来进行研究。

　　3.2配方组成对利用废渣生产低温仿古酒坛性能的影响

　　本试验主要采用坯体废料、烧成废料、抛光废渣三种废渣，以及从化黑泥、广西钾钠砂作为仿古酒坛的坯体原料。由于坯体废料、烧成废料在生产中产生的比例较小，且部分厂家可以自己消化，因此本试验只按适当比例加入，主要是研究如何大化利用抛光废渣。初步拟定的实验方案一的配方如表2所示（编号为1#~5#），配方通过称料、球磨、压制等工艺，分别在1000℃、1200℃电炉温度下烧结得到10个样品（1000℃编号为1#~5#，1200℃编号为6#~10#），对各种样品进行外表观察，以及吸水率、收缩率、抗折强度等性能方面的测试。结果显示，在1200℃下烧成得到的样品都已过烧，本文中不再讲述；在1000℃下烧成的样品其理化性能如表3所示。

　　由表3可知，1#~5#配方在1000℃条件下烧成接近瓷质酒坛，在1200℃炉温下全部膨胀、过烧。证明含有模块成份的抛光废渣大量使用在坯体配方中在1200℃无法烧结，考虑到两种废渣都要使用，因此，方案二将围绕1#配方进一步优化配方组成。1#样品吸水率比5#高，因此，通过增加抛光废渣B、 抛光废渣A的方式进一步优化配方。同时，为了继续降低其吸水率，将烧成温度提高至1050℃。因此，因此本文制定了方案二，其配方组成如表4所示。

　　以上方案二配方通过称料、球磨、压制和烧结得到各种样品，并对各种样品进行外表观察，以及吸水率、收缩率、抗折强度等方面的性能测试，样品性能对比如表5所示。

　　从表5各项性能数据显示：配方11#接近瓷质酒坛，其它配方可见都有过烧现象。以11#的配方进行大中试，发现吸水率有时偏高，达到0.13％。通过研究，把烧成温度提高5℃，吸水率且出现下降现象；若升高10℃，其吸水率不变，收缩降低0.3％；若升高13℃，吸水率又开始往上升，尺码开始增大。因此，得出11#的佳烧成范围在1050～1060℃之间，超出此温度范围，则会开始膨胀，过烧。

　　实践证明，低温仿古酒坛的佳配方为：坯体废料：8%、烧成废料：4%、抛光废渣A：24%；抛光废渣B：28%；广西钾钠砂：17%；从化黑泥：19%；烧成范围为：1050～1060℃；产品性能为：抗折强度：37MPa、吸水率：0.08％、收缩：8.5％；产品外观和尺寸都合格。  

　　4、结论

　　（1） 本实验采用坯体废料、抛光废渣和烧成废料三种废料，以及从化黑泥、广西钾钠砂作为仿古酒坛的坯体原料，可以获得理想的效果。

　　（2） 低温仿古酒坛的佳配方为：坯体废料：8%、烧成废料：4%、抛光废渣A：24%；抛光废渣B：28%；广西钾钠砂：17%；从化黑泥：19%；烧成范围为：1050～1060℃；产品性能为：抗折强度：37MPa、吸水率：0.08％、收缩：8.5％；产品外观和尺寸都合格。