废陶瓷回收再利用现状分析

贾嘉豪，方海燕，翟梦杰，盛 泉，杨 慧

（安徽巢湖学院化学与材料工程学院，安徽 巢湖 238000）

中国历史悠久，拥有璀璨的陶瓷文化，以丰富和精致的陶瓷产品享誉世界。从20世纪90年代初起，中国已经成为世界上最大的陶瓷生产国和消费国。但是，我国每年产生的陶瓷废料高达1 800 万t，堆积如山（见图1），严重影响人们的生活[1]。陶瓷生产需要消耗大量自然矿物资源、能源和水资源，普遍存在严重的污染物排放问题和废料废渣处理问题，背离了新时代的绿色发展要求。当前，环境保护和节能降耗要求日益提高，如何通过陶瓷废料合理利用，降低生产过程中的资源消耗和环境污染，实现陶瓷行业的可持续发展显得尤为迫切。

图1 废陶瓷

1 陶瓷废料来源与分类

陶瓷工业废料是指在成型、干燥、处理、烧结和储存过程中产生的废物，主要有四种类型。一是坯体废料，即陶瓷制品在焙烧前所形成的废料，主要包括两部分：施釉废料和空体废料。二是废釉料，包括陶瓷制品生产过程中形成的污水和污水经净化处理后形成的固体废料。三是焚烧废物，陶瓷制品在焙烧过程中会产生废料。四是陶瓷碎渣。经过平面、研磨抛光和边倒角后，产品深加工过程中会产生大量砖屑。在抛光砖的生产工序中，生产l m2的抛光砖产生约2.1 kg 的抛光废料。根据这一数据计算，中国陶瓷行业每年产生抛光废物（包括抛光废渣和废水）约1 200 万t[1]。

2 国内外废陶瓷的回收再利用现状

2.1 生产陶瓷砖

目前，陶瓷厂工业废料回收利用的研究已经取得突破性进展。废弃的泥料在回收后可以添加到瓷砖坯料中，将碎屑剔除并去除铁。对于废料、废渣和废弃窑具以及高温焙烧的废物，可以将其粉碎至小于5 mm 的粒度，然后以3w%的比例添加到瓷砖或西式瓷砖中。另外，人们利用这些废渣和废泥作为主要原料，成功生产出仿古砖。毫无疑问，这是将垃圾转化为财富并降低成本的好方法。

抛光废渣用作发泡原料，通过结合陶土材料如黏土、石英和钾长石等，制备具有良好抗变形性能的轻质陶瓷砖；开发具有热膨胀系数和轻质砖坯适配的高温釉和低温釉料；通过双釉方法，制具有良好釉质的轻质釉面砖。测试结果表明，轻质陶瓷砖釉面具有优异的防污性能，抗折强度达8.47 MPa，导热系数为0.39 W/（m·k）[2]。

2.2 生产多孔陶瓷

多孔陶瓷可以使用陶瓷厂废料生产。在多孔陶瓷工业的生产中，土粉用作填充料，瓷粉用作骨料，粉煤灰和釉粉用作发泡基料，也用发泡剂煤。将各种原料称量并均匀混合，然后置于不锈钢模具中，再放入电炉中烧制[3]。

2.3 制备水泥

陶瓷废料被用作水泥生产的廉价原料，可以实现陶瓷和水泥两大产业的有机结合，既能大量处理陶瓷废料，亦可实现陶瓷和水泥两大产业可持续发展。

陶瓷废料颗粒大多是不规则的鳞片状，具有良好的可磨性。为了改变这种情况，可以处理和控制入磨陶瓷废料，处理粗碎陶瓷废料，然后用破碎机细破至粒径小于20 mm。掺入陶瓷废料不会影响水泥的粉磨效果，却可以增加水泥的比表面积。

2.4 开发固体混凝土材料

固体废弃物混凝土材料（简称SWC）是一种环保材料，人们可以以陶瓷废料为主要原料，并用水泥和高强黏结剂制备SWC 材料，而利用SWC 材料生产的免烧型路面方砖，其性能符合我国免烧型道路砖的标准要求[4]。陶瓷废料在破碎过程中产生大量粉末，这些粉末可以直接充当SWC 的添加物。相关试验表明，破碎废砖的松散堆积密度基本符合建筑用骨料标准，粉碎后的颗粒等级用砂子调整。

2.5 用作阻尼减振材料

压电陶瓷生产过程中，极化和测量等工序会产生大量废渣，如何对其进行处理已成为一个世界难题。梁瑞林根据自己提出的新型阻尼减振机理，成功地将压电陶瓷废料应用于阻尼减振沥青中，并将该废料用于氯化丁基橡胶阻尼减震材料中，获得了良好的效果[5]。因此，压电陶瓷废料可以用作阻尼材料，前景广阔。

2.6 回收重金属

目前，世界上陶瓷电容器的年产量在1 400 ～ 1 500 亿件，其中多层陶瓷电容器的产量占70%，其生产和使用过程中也产生了大量废品。多层陶瓷电容器一般为20 ～30 层，它由钛酸钡、钛酸铅，铅、钛、镁和铋等金属氧化物，银、钯内电极浆料和端电极组成，一般金属含量在8%以内。人们可以从这种废料中回收贵金属，如银、钯等，意义重大。现如今，由多层陶瓷电容器废料回收银，用球磨、盐酸沉淀银、氨水络合盐酸沉淀精制钯的方法，银的回收率可达到88%，钯的回收率达到95%[6]。

2.7 生产卫生陶瓷

广东省潮州市是中国最大的工艺陶瓷生产和出口基地之一。据初步统计，潮州仅卫生陶瓷企业每年产生的工业垃圾就超过5 万t。广州枫溪陶瓷研究所积极研究废旧瓷的回收利用，成功利用陶瓷废弃物生产瓷土，然后将瓷土制成产品。该瓷土的稳定性、温度和硬度均优于普通瓷土，废瓷利用率最高可达50%[6]。这样就实现了陶瓷废弃物的循环利用，做到了减量化和无害化，促进了陶瓷产业的可持续发展。

2.8 生产陶粒

近年来，国内外对工业废料应用于陶粒的生产进行了大量研究。佛山陶瓷研究所与华南理工大学合作，以陶瓷废弃物制成的轻质陶粒为主要原料，补充造孔剂和防水剂，并通过一般的成型方法开发出新型多孔地铁吸声材料。性能测试结果表明，该吸声材料具有广泛的吸音频率范围和优异的吸声效果。

2.9 用于无土栽培的基质

对比陶瓷废料和土壤成分可知，二者含有许多共同的成分，如氧、钙、铁、硅等，其中大部分都以硅酸盐的形式存在[7]。因此，陶瓷废料可以用于无土栽培领域。笔者对此进行了研究，试验以盆栽形式种植上海青，以废陶瓷和椰壳为种植基质，与泥土种植参照对比，每天对盆栽均浇相同量的营养液或日常用水。结果发现，废陶瓷与椰壳配比为1:1 时，浇灌营养液，植物长势最好。废陶瓷完全可以应用于蔬菜的无土栽培。

表1 采用不同栽培方法的上海青生长对比

本试验实现了无土栽培的技术突破，无土栽培时，不同植物可以应用不同的营养液，加入培养植物所需的元素，不仅可以提高植物的生长速度，还可以使陶瓷废料得以利用。

3 废陶瓷回收利用的阻碍

3.1 社会重视度不够

目前，在广东佛山、赣州等陶瓷产业密集度较高的地区，当地居民普遍缺乏环境保护意识，没有正确认识到废瓷的危害性，进行废陶瓷回收处理的企业少之又少。据了解，这些地方每年废陶瓷产量高达数百万吨，而废料处理企业每年仅能处理极少数，这无疑是杯水车薪。想要实现废瓷循环利用，陶瓷企业和政府相关部门需要齐心协力[8]。

3.2 运作费用太高

目前，陶瓷废料填埋费用为20 元/t。填埋后，废陶瓷依然很难降解，容易造成二次污染。废陶瓷数量增加，使得回收时球磨磨浆的生产时间增加，造成电费和机械损耗费上升，生产成本增加。若再加上废陶瓷收购费用，每吨再生瓷的价格高于同类产品，阻碍再生陶瓷的市场推广，使得废陶瓷回收利用难以进行[8]。

3.3 相关项目扶持政策未出台

目前，废陶瓷回收利用缺乏具体的政策，税收优惠也难以落实。废陶瓷再生产品的价格偏高，单单靠企业无法解决，国家需要出台相关政策予以指导和扶持。

4 结论

如今，环境保护越来越受到人们的关注。陶瓷行业推行废料回收，既有助于节能减排，保护环境，实现资源循环利用，也有助于突破发达国家的绿色壁垒，实现自身的可持续发展。目前，中国陶瓷行业发展形势不容乐观，需要长期努力，冲破重重绿色技术障碍，全面实施废料回收，减少物耗，创造利润增长点。因此，企业要充分利用陶瓷废料，大力研发清洁陶瓷再生材料，以有效保护环境，推动陶瓷行业实现可持续发展。另外，企业开展陶瓷废料回收利用，可以提高自身竞争力。陶瓷废料回收既涉及技术问题，又涉及管理问题，需要企业各部门和每位员工的共同努力。通过废料回收利用，企业可以推广先进生产理念，加强内部管理，提高生产技术水平，提升员工的整体素质，最终实现长远发展。