浙江省建筑材料科学研究所池跃章董晓峰沈光银

摘要:本文主要根据抛光砖废渣、河道淤泥的化学组成物理、性能等特性，结合现行烧结多孔砖的生产工艺，通过对淤泥和抛光砖泥渣的优化组合，研制环保型烧结多孔砖。

关键词:抛光砖、废渣、河道淤泥、烧结多孔砖。

1、前言

加强环境、生态、资源保护是我国一项重大经济政策，也是国民经济和社会发展中的一项长远的战略方针，建设节约型社会，是我国经济社会持续发展的目标之一。抛光砖是近几年发展起来的高档建筑装饰材料，日益受到广大用户的青睐，就以浙江省生产抛光砖的企业为例，生产线二十余条，而全国生产线上百条。由于采用抛光生产工艺，必定带来抛光物质和半成品的在抛光时所产生的废渣，据统计：每生产一平方米抛光砖产生废渣量约达1.95kg，全国抛光砖生产线每年可产生废渣几十万吨，会产生一定的后期处理和环境污染问题。目前，国内外大都采用地下埋放的方法处理，这又需堆场，从经济和环境上讲都不合算，既占用土地，又影响或污染周边环境。淤泥是粘土砖生产的替代原料，利用我省密布水网的淤泥和丰富的滩涂、海涂淤泥制砖，即解决了毁田制砖问题，又疏浚了河道提高了抗洪、通航能力，一举多得。但淤泥由于含水量过高，脱水周期较长，同时干燥收缩和干燥敏感性过大，也使它必须与优质粘土或瘠性料掺合使用，从而限制了它的应用范围。

合理利用二次再生资源，减少周边环境污染，造福人类是当前人们所关注的课题。本文主要根据抛光砖废渣、河道淤泥的化学组成、物理性能等特性，结合烧结多孔砖的生产工艺的机理，通过对淤泥和抛光砖废渣的优化组合，研制环保型烧结多孔砖。着重将废渣和淤泥混合，使高塑性的淤泥塑性降低，还可使过软的泥料硬化，减少或消除挤出过程中的分层，降低砖坯干燥收缩和干燥敏感性，以满足生产烧结多孔砖的工艺要求，并达到处置消纳废渣和淤泥的目的。

2、原料分析

2.1、抛光砖废渣化学组成和物理性能

抛光砖废渣主要为抛光砖在生产过程中由玻化砖在表面抛光时与砂轮磨料研磨产生的渣泥，颗粒细度细，为瘠性料，其含石英和玻璃相、莫来石等晶相。

抛光砖废渣主要化学成分经化学分析，其化学组成为：

Al2O3　18～21%,SiO2　67～70%，Fe2O3　<1%,K2O+Na2O6～8%，少量的SiC、Si3N4及色料等。

2.2、淤泥化学组成和物理性能

淤泥是一种以含水铝硅酸盐为主的各种矿物的混合物。为矿物岩石碎屑和有机腐化物等组成的混合物，矿物晶体中含有长石等多种熔剂型矿物和有机物质。颗粒较细，可塑性高，经物理性能分析，其塑性指数(IP)为13～15，属易熔粘土，焙烧后呈浅红色。

淤泥主要化学成分经化学分析，其化学组成为：

Al2O3　12～15%,SiO2　55～60%，Fe2O3　6～8%,K2O+Na2O6～8%，CaO+MgO　<1%，有机质及化合水5%左右。

3、试验室试验

3.1、掺合比试验

试验料经烘干，根据原材料的特性，将废渣：淤泥以不同掺合量进行配比试验，人工混料均匀后，按试验要求成型、编号，测定其成型难易程度、干燥收缩率、干燥敏感系数等(见表1)，并在设定的不同烧结温度下进行烧结程度、烧结温度范围、烧成线收缩和吸水率试验，求得最佳配合比。

掺合比试验表1

编号

配合比(%)

淤泥

抛光砖废渣

A1

100

0

A2

90

10

A3

85

15

A4

80

20

A5

75

25

A6

70

30

A7

65

35

A8

60

40

3.2、烧结温度和烧结温度范围试验

将不同配比试样分别在烧结炉内分别在900℃、950℃、1000℃、1050℃、1100℃、1150℃、1200℃烧成，然后进行烧成收缩和吸水率的测定。

3.3、物理性能

3.3.1试样塑性指数、干燥线收缩的测定(见表2)

试样塑性指数、干燥线收缩表2

编号

含水率(%)

塑性指数Ip

干燥线收缩(%)

A1

36.05

13.19

6.0%

A2

34.41

12.26

5.6%

A3

34.05

12.06

4.6%

A4

33.69

11.85

3.8%

A5

32.98

11.45

2.8%

A6

31.58

10.65

1.5%

A7

29.53

9.48

0.5%

A8

28.21

8.73

0.1%

3.3.2试样砖不同烧结温度下的烧成收缩和吸水率的测定(见表3)

试样收缩和吸水率表3

试样编号

A-1

A-2

A-3

A-4

A-5

A-6

A-7

A-8

干燥收缩(%)

6.07

5.60

4.63

3.80

2.77

1.47

0.40

0.07

900℃

烧成收缩(%)

0.5

0.3

0.2

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

吸水率(%)

17.7

18.7

18.8

18.7

22.9

22.2

25.5

25.7

950℃

烧成收缩(%)

0.5

0.5

0.2

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

吸水率(%)

17.0

17.3

17.7

18.2

22.6

24.2

24.9

25.1

1000℃

烧成收缩(%)

1.0

1.0

0.7

0.5

0.5

0.3

0.1

0.0

吸水率(%)

15.1

15.0

15.2

17.6

22.6

22.4

24.3

24.6

1050℃

烧成收缩(%)

1.2

1.0

0.8

0.5

0.5

0.4

0.1

0.1

吸水率(%)

15.1

10.2

9.0

17.2

22.1

21.5

23.3

23.2

1100℃

烧成收缩(%)

4.8

4.2

3.8

0.8

0.7

0.7

0.3

0.1

吸水率(%)

6.0

6.6

8.9

17.1

20.8

21.1

22.9

22.9

1100℃

烧成收缩(%)

7.9

6.5

6.0

5.4

3.4

2.6

1.8

0.9

吸水率(%)

3.4

6.6

6.7

14.4

19.3

19.8

22.6

22.6

1200℃

烧成收缩(%)

11.2

10.4

9.8

9.5

5.0

4.4

3.2

1.2

吸水率(%)

1.8

4.3

4.6

12.3

15.7

17.9

22.2

21.8

4、结果与分析

将不同配合比的砖坯试样在进行塑性指数、干燥收缩率，并在设定的烧结温度下进行烧结试验，测试烧结收缩率、吸水率、抗压强度等性能，其结果表明：

4.1随着废渣掺量的增加，试样的塑性指数随之降低；从成型的难易程度来看，当泥渣掺量为30%以上时，挤出成型较为困难；结果表明：废渣掺合量范围以20～30%为佳。

4.2随着废渣掺入量的增加，试样的烧结温度随之提高，当废渣掺量范围为20～30%，烧结温度在900～1050℃时，试样的烧结程度好，收缩小，吸水率和强度也很理想，当废渣掺量为30%以上，烧结温度在1000～1050℃时，烧结性能差、吸水率大、强度低；烧结温度在1100～1200℃时，试样的烧结程度好，收缩小，吸水率和强度也很理想，但由于烧成温度偏高，能耗增加，产品成本提高，经济不合理。

4.3从试验结果看：废渣最佳掺合量范围为20～30%，样品最佳烧结温度范围为900～1050℃。

5、批量生产试验

在实验室研究得出的试验配比和参数的基础上，根据实验室试验数据，选定较为理想的掺比料，在生产厂家的配合下，利用现有的制砖工艺生产条件下，进行了工业性试验。

5.1、配合比

抛光砖废渣︰淤泥为15︰85、20︰80、25︰75、30︰70。

5.2、生产设备

工业性试验主要生产设备：计量称、皮带输送机、双轴搅拌机、对辊机、挤出成型制砖机、轮窑。

5.3、生产工艺和技术

抛光砖废渣

搅拌

混合配料测试

计量

河道淤泥

煤渣

对辊

搅拌

对辊

成品

焙烧

干燥

挤压成型

5.3.1、成型

各原料预先按试验要求过磅称量，经混合均匀后送真空制砖机成型。

5.3.2、干燥

采用自然干燥工艺，将成型后的试验砖坯码于堆场，自然干燥。

5.3.3、焙烧

采用轮窑焙烧；焙烧温度950℃～1000℃。

5.4、试验结果与分析

批量生产试验结果，从成型的难易程度显示，由于淤泥和抛光砖废渣原料本身水分较高，挤出成型时，坯体容易变形，控制成型水分是关键；从干燥情况显示，掺入废渣与不掺废渣比较，不掺废渣的坯体干燥收缩大，坯体开裂较多，掺入废渣的坯体干燥收缩减小，坯体开裂较少，明显比粘土砖要好，烧结温度与粘土砖相近，成品无出现过烧和生烧现象。试样的主要性能指标经测试(见表4)，均较为理想，产品各项性能指标均符合GB13544-2000《烧结多孔砖》标准。

不同掺合比产品的性能表4

掺合比

检测项目

不同掺合比产品

15%

20%

25%

30%

外观质量

符合

符合

符合

符合

抗压强度(Mpa)

平均：15.90

最小：12.78

平均：13.40

最小：10.10

平均：16.30

最小：11.80

平均：12.70

最小：9.40

吸水率(%)

平均：19

最大：20.9

平均：21

最大：21.0

平均：20

最大：20.7

平均：20

最大：21.4

6、结论

根据实验室试验和工业性试验，我们认为：

1、淤泥和抛光砖废渣替代粘土生产烧结多孔砖是可行的，最大掺量可达30%以上，最佳掺量范围为20～30%，具体结合要淤泥特性。

2、淤泥和抛光砖废渣替代粘土生产烧结多孔砖，其工艺与普通制砖工艺相同，变化不大。结合其特点为：配比应掌握准确，加强搅拌挤出等工艺；适宜的最佳焙烧温度范围为950～1050℃。

3、利用淤泥和抛光砖废渣替代粘土生产烧结多孔砖的研制成功，对全面禁止使用粘土实心砖，为粘土砖生产企业寻求企业生存出路问题及利用淤泥、废渣制砖提供了一条新的途径，即解决了毁田制砖问题，又疏浚了河道提高了抗洪、通航能力，还对解决陶瓷生产企业抛光砖废渣的处理，减少环境污染起到相当大的作用，一举多得。故有一定的现实意义和较好的社会、经济效益。