拋光廢渣的結(jié)構(gòu)與性能分析

1、拋光廢渣的結(jié)構(gòu)與性能分析徐瑜（佛山市東鵬陶瓷有限公司，佛山528000）摘要：要：對(duì)佛山東鵬陶瓷廠的拋光廢渣的理化性能及高溫?zé)尚阅苓M(jìn)行了系統(tǒng)研究。采用硅酸鹽成分快速測(cè)定、XRD等測(cè)試方法研究了其化學(xué)成分和物相組成。通過(guò)添加少量粘結(jié)劑，采用半干壓成型制得樣品，研究了拋光廢渣高溫?zé)尚阅埽⒅攸c(diǎn)探討了其發(fā)泡原因。研究表明：拋光廢渣中Al2O3含量為19.29%，SiO2含量為67.55%，晶相除含石英，莫來(lái)石外，還含有少量的SiC相及氫氧

2、化鎂、氯化鎂水合物。拋光廢渣的燒成收縮呈先收縮后膨脹的趨勢(shì)，拋光廢渣的發(fā)泡原因主要是碳化硅的氧化所致。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：拋光廢渣；SiC發(fā)泡；結(jié)構(gòu)與性能；拋光磚中圖分類號(hào)中圖分類號(hào)：TB332文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：文章編號(hào)：陶瓷磚拋光廢渣主要是在陶瓷磚的研磨、拋光的過(guò)程中產(chǎn)生的，其成分主要是砂輪磨料中的碳化硅、氧化鎂、氯化鎂和磚屑等雜質(zhì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2011年我國(guó)拋光磚拋光廢渣的產(chǎn)出量高達(dá)700～800萬(wàn)噸，并呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢(shì)。

3、此外，陶瓷拋光廢渣是以漿狀廢料的形式排出，按拋光廢渣含水率約35％計(jì)算，陶瓷行業(yè)每年拋光廢料(包括拋光廢干渣和廢水)年排量約為1230萬(wàn)噸。廣東是我國(guó)陶瓷工業(yè)大省，建筑陶瓷產(chǎn)量占據(jù)了全國(guó)的半壁江山，隨之產(chǎn)生的陶瓷廢料數(shù)量也驚人不已。僅廣東佛山地區(qū)一年產(chǎn)生400～500萬(wàn)噸的拋光廢渣[1]。陶瓷拋光廢渣在燒成中容易發(fā)泡、變形問(wèn)題限制其回收利用生產(chǎn)墻地磚，大部分陶瓷廠是采用填埋方式來(lái)處理拋光廢渣。而拋光廢料的填埋，不但耗費(fèi)人力、物力，還會(huì)污

4、染地下水質(zhì)。更有一些陶瓷廠違規(guī)私自傾倒拋光廢渣，造成十分惡劣的環(huán)境污染和社會(huì)影響[2]。拋光廢料作為陶瓷原料循環(huán)再利用時(shí)，在燒成中會(huì)引起陶瓷嚴(yán)重發(fā)泡、變形，其發(fā)泡、變形問(wèn)題一直是長(zhǎng)期以來(lái)困擾拋光廢料資源化循環(huán)利用的關(guān)鍵性科學(xué)技術(shù)難題。因此，系統(tǒng)研究拋光廢渣的燒成性能及發(fā)泡機(jī)理很重要，也很有必要。本文對(duì)佛山東鵬陶瓷廠的拋光廢渣的化學(xué)成分、物相組成進(jìn)行了分析。通過(guò)在拋光廢渣中添加少量粘結(jié)劑制得樣品，研究樣品高溫?zé)尚阅堋⑽锵嘧兓?，并探討了?/p>

5、光廢渣發(fā)泡原因。目前，系統(tǒng)研究拋光廢渣的報(bào)道并不多見(jiàn)。1實(shí)驗(yàn)1.1樣品制備（1）原料的預(yù)處理：拋光廢渣經(jīng)烘干、破碎、均化后，使用標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)球磨機(jī)粉磨，拋光廢渣的粒徑在100~120目范圍內(nèi)，最后得到實(shí)驗(yàn)需要的拋光廢渣。（2）樣品制備：在預(yù)處理的拋光廢渣中加入濃度為5%的PVA溶液（添加量為拋光廢渣的8wt%），經(jīng)造粒后，分別采用天津市科器高新技術(shù)公司產(chǎn)的769YP24B粉末壓片機(jī)和咸陽(yáng)陶瓷研究設(shè)計(jì)院機(jī)械廠產(chǎn)的SY35B型實(shí)驗(yàn)室用壓樣機(jī)壓制

6、成型，在15MPa壓力下壓制成直徑為50mm、厚度約9.7mm的圓片，在20MPa壓力下壓制成120mm80mm6mm的小磚。將制備好的樣品分別在1040℃、1060℃、1080℃、1100℃、1120℃溫度點(diǎn)下燒結(jié)，以5℃min升溫至1000℃，然后以4℃min升溫至燒結(jié)溫度，保溫30min制得樣品。1.2樣品的表征根據(jù)阿基米德原理，采用靜力稱重法測(cè)定樣品的吸水率(Wa，％)、顯氣孔率(Pa，%)及體積密度(D，gcm3)；采用佛山市

7、華洋設(shè)備有限公司制型號(hào)為HYK10000A的數(shù)顯式抗折儀測(cè)試樣品的抗折強(qiáng)度，測(cè)試跨距為100mm，加載速度為0.5mmmin；采用荷蘭帕納克公下燒成，并對(duì)其燒成性能進(jìn)行分析。2.1.3.1燒成溫度對(duì)拋光廢渣體積密度的影響圖2為不同溫度下拋光廢料的體積密度隨燒成溫度的變化曲線。由圖2可知，拋光廢渣的體積密度在1060℃之前隨著溫度的升高逐漸增大，但在1060℃左右發(fā)生了轉(zhuǎn)折，樣品的體積密度隨燒成溫度的升高顯著下降。拋光廢渣在1060℃開(kāi)始

8、發(fā)泡，故1060℃~1120℃體積密度顯著下降，1120℃體積密度達(dá)到最小，是因?yàn)?160℃時(shí)拋光廢渣的孔結(jié)構(gòu)基本不再增大。故拋光廢渣的發(fā)泡溫度應(yīng)該在1060℃左右。圖2拋光廢渣的體積密度隨燒成溫度的變化曲線2.1.3.2燒成溫度對(duì)拋光廢渣燒成收縮和吸水率的影響圖3為拋光廢渣的燒成收縮和吸水率隨燒成溫度的變化曲線。如圖3所示，拋光廢渣的燒成收縮率呈先增加后減少的趨勢(shì)，最終收縮率為23.26%，即樣品膨脹23.26%。拋光廢渣樣品從104

9、0℃開(kāi)始燒結(jié)，體積變小，收縮率增大，1060℃達(dá)到最大收縮率；大于1060℃之后坯體開(kāi)始形成氣孔，隨著氣孔增大，收縮率不斷減小，最終在1120℃達(dá)到最大發(fā)泡膨脹率23.26%。由圖3可知，拋光廢渣的吸水率并沒(méi)有隨溫度的變化出現(xiàn)規(guī)律性變化。在1060℃之前，隨著燒成溫度的升高，形成的玻璃相也將隨之增多，玻璃相的粘度隨之下降，流動(dòng)性增加，玻璃相將會(huì)填充更多的氣孔[3]，使得樣品的顯氣孔率降低，吸水率變小。當(dāng)燒成溫度為1080℃時(shí)，樣品的吸水

10、率出現(xiàn)了一個(gè)拐點(diǎn)，此時(shí)的吸水率達(dá)到最大，為23.48%，之后樣品的吸水率逐漸變小，拋光廢渣由于燒結(jié)后仍有氣孔的存在，使得1120℃達(dá)到吸水率為4.25%。104010601080110011200.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.4Sintereddensity(gcm3)Sinteringtemperature(℃)拋光廢渣10401060108011001120252015105051015燒成收縮吸水率