朱敬賢，潘利敏，謝志軍，黃玲艷

（廣東蒙娜麗莎新型材料集團(tuán)有限公司，佛山 528000）

1 前言

陶瓷原料是陶瓷的根本,是陶瓷工業(yè)的糧食,是組織陶瓷生產(chǎn)的基礎(chǔ)。非金屬陶瓷原料是不可再生資源,而目前我國(guó)陶瓷原料資源的開采,缺乏科學(xué)合理的規(guī)劃和綜合利用措施,致使資源利用率很低。這就要求對(duì)資源進(jìn)行綜合開發(fā)利用,以節(jié)約資源。隨著陶瓷工業(yè)的迅速發(fā)展,工業(yè)固體廢棄物的種類和數(shù)量也越來越多,不但對(duì)環(huán)境造成了污染,而且還是一種資源的嚴(yán)重浪費(fèi),同時(shí),廢棄物的處理問題也給企業(yè)帶來了無形的壓力。陶瓷礦產(chǎn)資源消耗巨大且浪費(fèi)嚴(yán)重,造成許多優(yōu)質(zhì)陶瓷原料資源瀕臨枯竭,而且較高的價(jià)格也限制了其應(yīng)用。因此,從陶瓷原料選擇與資源綜合利用角度來看,工業(yè)固體廢棄物的再利用是一個(gè)很不錯(cuò)的選擇。大力開發(fā)利用低質(zhì)原料和工業(yè)廢料,不僅有利于優(yōu)質(zhì)陶瓷原料的保護(hù),還可以降低生產(chǎn)成本,提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,有利于陶瓷行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2 采用先進(jìn)工藝技術(shù)提高資源利用率

2.1 各類天然巖石的利用

為了更好地節(jié)約優(yōu)質(zhì)原料,降低成本,提高資源效益,各類天然巖石的應(yīng)用就尤顯重要。硅灰石是一種低硅酸鈣類礦物,主要產(chǎn)于酸性侵入巖與不純的石灰?guī)r的接觸變質(zhì)帶中,在燒成中它是助熔劑,出現(xiàn)鈣長(zhǎng)石的反應(yīng)溫度比粘土質(zhì)坯體生成莫來石的溫度低,出現(xiàn)液相的溫度也低。因此,硅灰石是一種適用于低溫快燒的陶瓷原料。透輝石是鏈狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽類礦物,單斜晶系,晶體常呈粒狀或針狀。透輝石有與硅灰石相類似的性質(zhì),且熔點(diǎn)較硅灰石低,膨脹系數(shù)也較硅灰石小,變化緩慢。透閃石是一種雙鏈狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽礦物,屬閃石族中的單斜角閃石亞族,透閃石的工藝性能與硅灰石相似。硅灰石、透輝石、透閃石和葉臘石等是快燒的好原料,其他,如霞石正長(zhǎng)巖、鏗長(zhǎng)石、珍珠巖、斜長(zhǎng)巖和鈣鎂橄欖石等均可代替長(zhǎng)石作為陶瓷的熔劑原料用于各類陶瓷制品中[1,2]。但是由于硅灰石、透輝石等低溫快燒原料都具有燒成范圍較窄的缺點(diǎn),若沒有先進(jìn)可靠的工藝技術(shù)和相應(yīng)的設(shè)備,低溫快燒原料很難推廣?？蒲性盒?yīng)與企業(yè)合作，在天然巖石的利用方面做些新工藝、新技術(shù)的應(yīng)用研究,提高資源利用率。

2.2 低品質(zhì)原料的除鐵增白方法

我國(guó)陶瓷原料資源豐富,但大多是含鐵較高的低品質(zhì)原料,如：我國(guó)現(xiàn)有高嶺土儲(chǔ)量為4.8億t,而煤系高嶺土有100億t,但煤系高嶺土中大多含鐵較高。陶瓷原料由于含鐵高使其品質(zhì)大大下降,產(chǎn)品的白度受到很大的影響,產(chǎn)品上不了檔次,難以滿足市場(chǎng)的需求,這就迫切要求對(duì)含鐵高的低品質(zhì)原料進(jìn)行加工處理。目前除鐵增白的方法有物理法、化學(xué)法和生物法。物理法分水洗法、磁選法和浮選法,其中，水洗法成本不高,但是對(duì)白度提高不大,而磁選法和浮選法對(duì)白度的提高效果較好。目前磁選法應(yīng)用較廣,各種高梯度磁選機(jī)的研究和應(yīng)用也得到了重視,因?yàn)楦咛荻却胚x法產(chǎn)量大,利于機(jī)械化生產(chǎn)?；瘜W(xué)法分為還原法、氧化法和還原氧化法，但化學(xué)法成本一般都很高，因此很少被使用。生物法微生物浸出技術(shù)成本較低，環(huán)境污染小，是一種有發(fā)展前景的新的增白方法。

3 綜合利用工業(yè)固體廢棄物、尾礦

3.1 工業(yè)固體廢棄物的利用

不少工業(yè)固體廢棄物可以作為建筑衛(wèi)生陶瓷的原料，以擴(kuò)大陶瓷原料資源的來源。廢棄物用于陶瓷方面的研究比較多，主要集中在建筑陶瓷、多孔陶瓷、高性能陶瓷中，其中，后兩者的應(yīng)用還有待深入研究。用于建筑陶瓷生產(chǎn)的廢棄物主要是粉煤灰和工業(yè)廢渣；用于泡沫、多孔陶瓷和高性能陶瓷生產(chǎn)的廢棄物主要是粉煤灰和煤矸石。玻璃工業(yè)廢棄物在陶瓷工業(yè)中的應(yīng)用主要是將玻璃纖維廢料轉(zhuǎn)變成玻璃粉末，并將該粉末與添加劑混合物顆?；幚恚蝗缓髮㈩w粒狀粒子成形為陶瓷生坯；最后加熱燒結(jié)成為陶瓷產(chǎn)品，其燒結(jié)溫度為700～1000℃，大大降低了能源和天然資源的消耗。另外，還可以將赤泥與花崗石碎屑和碎玻璃混合，通過熔化和結(jié)晶生產(chǎn)玻璃陶瓷材料。陶瓷工業(yè)固體廢料的再利用主要是對(duì)陶瓷廠自身產(chǎn)生的工業(yè)廢料加以回收利用，現(xiàn)在廢白瓷粉在陶瓷坯體中的循環(huán)利用技術(shù)已經(jīng)非常成熟，并在陶瓷釉中也得到了廣泛的應(yīng)用。陶瓷釉中引入廢瓷粉，不僅可以充分利用廢陶瓷，利于環(huán)境保護(hù)，而且還可以降低釉料的燒成溫度、改善坯釉結(jié)合性能、提高釉面質(zhì)量。

3.2 尾礦的利用

高嶺土、瓷石是陶瓷的主要原料，在礦山開采加工中大量尾砂的泛濫和廢棄，給社會(huì)、環(huán)境帶來巨大危害，同時(shí)也是對(duì)礦產(chǎn)資源的極大浪費(fèi)。通過攻關(guān)研究，在景德鎮(zhèn)實(shí)現(xiàn)了尾砂無尾礦選礦新工藝，對(duì)其選礦產(chǎn)品進(jìn)行開發(fā)應(yīng)用，以及直接以尾砂為主要原料研制出多種尾砂制品，具有很好的社會(huì)、環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益，從而使陶瓷原料尾砂綜合利用取得新進(jìn)展，新突破[3]。只要尾礦沒有放射性，不危害人體健康且容易生成玻璃體，都可以考慮用作生產(chǎn)玻璃陶瓷的原料，利用尾礦及其它工業(yè)輔料生產(chǎn)的玻璃陶瓷主要用作建筑裝飾材料，它因具有機(jī)械強(qiáng)度高、耐腐蝕性好等優(yōu)點(diǎn)而被譽(yù)為21世紀(jì)的建筑材料。

4 建設(shè)大型原料生產(chǎn)基地

提高資源利用率一個(gè)重要的任務(wù)就是提供性能穩(wěn)定的陶瓷原料，因?yàn)樘岣吆头€(wěn)定陶瓷產(chǎn)品質(zhì)量的根本是要穩(wěn)定陶瓷原料，這就希望陶瓷原料深加工企業(yè)所產(chǎn)原料的化學(xué)組成、礦物組成、粒度組成等方面要在不影響生產(chǎn)的范圍內(nèi)波動(dòng)，才能保證生產(chǎn)處于一種穩(wěn)定的狀態(tài)[4]。

4.1 建設(shè)大型原料生產(chǎn)基地所存在的問題

我國(guó)是一個(gè)陶瓷大國(guó)，陶瓷生產(chǎn)的歷史源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，當(dāng)然這與其得天獨(dú)厚的陶瓷資源是分不開的。但由于目前天然的優(yōu)質(zhì)原料越來越少，甚至出現(xiàn)枯竭，數(shù)量眾多的是質(zhì)量一般的原料，可謂是“好的不多，多的不好”。而且從全行業(yè)來看原料加工水平和監(jiān)控水平都很低，難以滿足現(xiàn)代化陶瓷工業(yè)生產(chǎn)的要求，這就要求盡快建立規(guī)?；脑仙a(chǎn)基地，使我國(guó)原料深加工形成標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和專業(yè)化生產(chǎn)。原料的標(biāo)準(zhǔn)化有利于陶瓷行業(yè)的發(fā)展，但目前仍存在很多問題和困難。

（1）原料的產(chǎn)地不同，其形成年代、地質(zhì)年代、成因及周圍環(huán)境等也各不相同，因而組成和性能也會(huì)有很大差別。因此，把所有的不同產(chǎn)地的原料性能穩(wěn)定在某一范圍內(nèi)，是需要大量的技術(shù)和資金支持。

（2）礦山的開采不專業(yè)化，而且很多是私人開采，其技術(shù)含量低下，對(duì)資源的開采也很盲目，開采后也只是簡(jiǎn)單的破碎就送到陶瓷廠。

（3）精選加工的技術(shù)要求較高，生產(chǎn)成本較高，在我國(guó)的陶瓷生產(chǎn)企業(yè)中應(yīng)當(dāng)形成一種進(jìn)高品質(zhì)原料出高價(jià)位產(chǎn)品的氛圍。而目前的情況是大部分的中低檔產(chǎn)品自身的附加值較低，承受不起標(biāo)準(zhǔn)化原料的價(jià)位。原料標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)所面對(duì)的市場(chǎng)范圍仍然很窄。

（4）我國(guó)的陶瓷企業(yè)是大而全、小而全，原料無固定的開采地點(diǎn)，造成了對(duì)礦山的濫采亂掘，這樣，一方面使得原料開采利用率很低,浪費(fèi)了寶貴的資源,另一方面形成了不論產(chǎn)品檔次如何,大家都盡可能使用優(yōu)質(zhì)原料的局面,從而加速了資源的過快枯竭,而且傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式使大多數(shù)陶瓷廠都有完備的原料加工體系,幾乎是每家一個(gè)原料加工車間,一套設(shè)備。因此,有一部分生產(chǎn)企業(yè)對(duì)原料的標(biāo)準(zhǔn)化不夠重視。加之原料生產(chǎn)部門因其自身財(cái)力、人力所限,使原料很難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化要求，并且原料標(biāo)準(zhǔn)化需要占據(jù)一部分原料加工投資,使大量的資金分散使用,不能從根本上解決問題。

4.2 建設(shè)大型原料生產(chǎn)基地的相關(guān)措施

首先，實(shí)現(xiàn)原料的標(biāo)準(zhǔn)化要有據(jù)可依。因此，有關(guān)部門應(yīng)根據(jù)原料的產(chǎn)地、性能特點(diǎn)及應(yīng)用情況，確定各種原料的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，即其化學(xué)組成、礦物組成、粒度分布等一系列理化性能指標(biāo)的相關(guān)數(shù)據(jù)范圍。根據(jù)產(chǎn)品品種、制品性能、產(chǎn)品質(zhì)量檔次、生產(chǎn)工藝裝備水平等制定一系列陶瓷原料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，使原料的標(biāo)準(zhǔn)化有一個(gè)共同的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。如：長(zhǎng)石可分為釉用長(zhǎng)石、日用瓷用長(zhǎng)石、衛(wèi)生瓷用長(zhǎng)石、墻地磚用長(zhǎng)石等。原料標(biāo)準(zhǔn)化的過程就是利用各種選礦方法對(duì)陶瓷原料進(jìn)行一系列的洗選加工，使其性能指標(biāo)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。其加工工藝大多為傳統(tǒng)方法，而且處理成本不高，因此，在標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程中現(xiàn)有技術(shù)裝備能達(dá)到要求，不需要再投資。比如：物理方法有分級(jí)法(水簸、水力旋流、風(fēng)選、篩選)、磁選法、超聲波法等，用這些方法可除去與原料顆粒以分離狀態(tài)存在的雜質(zhì)。長(zhǎng)石、石英、粘土等系列原料均可采用此方法。正如前述，陶瓷原料的標(biāo)準(zhǔn)化和系列化所追求的就是“穩(wěn)定、均勻”、“物盡其用”，對(duì)此就應(yīng)從礦山做起，實(shí)現(xiàn)礦山開采科學(xué)化、合理化，這才是長(zhǎng)久之計(jì)。對(duì)此應(yīng)對(duì)礦山進(jìn)行生產(chǎn)勘探，系統(tǒng)地采樣進(jìn)行分析測(cè)試，以查明礦石有益、有害組分的分布規(guī)律及附存狀態(tài)，以此固定礦石類型，確定開采塊段，從而計(jì)劃開采，合理利用礦山資源，保證原料的質(zhì)量[5]。

再就是實(shí)現(xiàn)單一產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化系列化，滿足不同用戶要求。為了實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)，我們可以從原料的均化入手。為了保證原料的穩(wěn)定均一，還可采用二次均化。即首先在原料基地對(duì)各種原料按不同品位，分別進(jìn)行預(yù)均化，然后將經(jīng)過一系列工序加工成粉的各種原料，按不同品位分別入均化庫(kù)，然后再進(jìn)行二次均化，從而實(shí)現(xiàn)單一產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化和系列化。其生產(chǎn)工藝流程可以為∶選料、水洗（粘土類）、預(yù)均化、粉磨、除鐵和均化。

（1）預(yù)均化

預(yù)均化技術(shù)就是在原料的存、取過程中，運(yùn)用科學(xué)的堆取料技術(shù)，實(shí)現(xiàn)原料的初步均化，使原料堆場(chǎng)或料庫(kù)同時(shí)具備儲(chǔ)存與均化的雙重功能。原料預(yù)均化的基本原理可以簡(jiǎn)單形象地描述為“平鋪直取”。就是在堆放原料時(shí)，由堆料機(jī)連續(xù)地把進(jìn)來的物料，按一定的方式堆成盡可能多的相互平行、上下重疊、厚薄一致的料層。而在取料時(shí)，則通過選擇與堆放方式相適應(yīng)的取料機(jī)和取料方式，在垂直于料層的方向上，同時(shí)切取料層。這樣，在取料的同時(shí)就完成了物料的混合均化，起到了預(yù)均化的作用。

對(duì)每種原料按礦石的不同品位分別進(jìn)行預(yù)均化。在堆料時(shí)將原料沿料堆軸線分層，逐漸進(jìn)行堆料，而向料堆橫端進(jìn)行切取，平行料堆是在堆料時(shí)沿橫向?qū)訉佣蚜?。即?shí)現(xiàn)橫向堆料，縱向切取，從而達(dá)到初步預(yù)均化的目的，保證原料質(zhì)量的相對(duì)穩(wěn)定[6，7]。

（2）粉磨分級(jí)

對(duì)于硬質(zhì)原料，宜采用干法粉磨系統(tǒng)，而且為了適應(yīng)大工業(yè)生產(chǎn)所要求的質(zhì)量，應(yīng)采用新型高效磨機(jī)。將磨機(jī)與分級(jí)機(jī)形成一閉路系統(tǒng)，粉磨的物料經(jīng)分級(jí)機(jī)，按顆粒粗細(xì)而分級(jí)，這樣可生產(chǎn)出不同粒徑的系列產(chǎn)品，以滿足不同用戶的要求。而對(duì)于粘土，則先用水洗再超細(xì)粉碎分級(jí)，水洗可除去雜質(zhì)，用分級(jí)機(jī)分級(jí)則可形成系列產(chǎn)品，如果粘土顆粒較粗，則可經(jīng)過超細(xì)粉碎再分級(jí)。

（3）除鐵

原料含鐵的多少直接影響產(chǎn)品的白度和檔次，所以除鐵就顯得尤其重要。由于除鐵成本一般都較高，這就要求根據(jù)產(chǎn)品的要求選擇不同的除鐵方法。如果要求很高，可選擇二次除鐵和不同的除鐵方法并用。

（4）均化

將粉磨后的物料送到均化庫(kù)中進(jìn)行均化。均化庫(kù)可采用兩種布置形式，一種是攪拌庫(kù)和均化庫(kù)分開的形式，也就是使出磨物料先進(jìn)入攪拌庫(kù)，利用庫(kù)底充氣裝置分區(qū)輪換充氣，進(jìn)行攪拌，攪拌后的原料再入儲(chǔ)存庫(kù)。另一種為了簡(jiǎn)化工藝流程而可布置成雙層庫(kù)，上層為攪拌庫(kù)，下層為儲(chǔ)存庫(kù)。攪拌庫(kù)的原料，依靠重力卸入下面的儲(chǔ)存庫(kù)中。通過上述的二次均化即實(shí)現(xiàn)原料生產(chǎn)的簡(jiǎn)單均化，這不能稱為標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。不管是干法還是濕法，離開了在線檢測(cè)和在線調(diào)配，標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)就無從談起。

實(shí)現(xiàn)了單一產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化系列化后，廠家就可以根據(jù)自己的需要進(jìn)行配方了，也就可以實(shí)現(xiàn)陶瓷坯料和釉料的標(biāo)準(zhǔn)化。有了成份穩(wěn)定的單一產(chǎn)品，就不需要擔(dān)心配方后燒成產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性問題，這樣就提高了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，也節(jié)省了廠家研發(fā)費(fèi)用。

5 結(jié)語(yǔ)

對(duì)陶瓷原料的綜合利用在我國(guó)現(xiàn)在還只是試驗(yàn)研究階段,不過相信不久就會(huì)得到充分的應(yīng)用,這是發(fā)展的需要。其實(shí)對(duì)陶瓷原料的綜合利用不是單個(gè)廠家所能完成的,這就需要合理的分工,建設(shè)大型的原料供應(yīng)基地,實(shí)現(xiàn)原料的標(biāo)準(zhǔn)化和系列化；實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山的綜合開采；用天然巖石等原料來代替其他優(yōu)質(zhì)原料；實(shí)現(xiàn)對(duì)劣質(zhì)原料的應(yīng)用,做到劣質(zhì)劣用,優(yōu)質(zhì)優(yōu)用，綜合利用工業(yè)固體廢棄物、尾礦，節(jié)約使用資源并且保護(hù)環(huán)境。生產(chǎn)環(huán)節(jié)的明確分工和把原料加工部分分散的廢料集中使用,使原料加工的技術(shù)裝備水平迅速提高,這樣不僅有利于提高原料的質(zhì)量,也有利于相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。質(zhì)量穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)、優(yōu)價(jià)原料是我國(guó)陶瓷行業(yè)由大變強(qiáng)的前提條件,原料的標(biāo)準(zhǔn)化將使陶瓷行業(yè)走規(guī)?；l(fā)展的道路。在現(xiàn)有技術(shù)裝備水平基礎(chǔ)上,提高產(chǎn)品檔次,以利于全行業(yè)的發(fā)展。原料的標(biāo)準(zhǔn)化將帶動(dòng)整個(gè)原料加工制造業(yè)的發(fā)展。天然優(yōu)質(zhì)原料越來越少,原料精加工將是必由之路,因此，研究、開發(fā)出新型的原料生產(chǎn)工藝路線,并不斷降低生產(chǎn)成本,提高產(chǎn)品質(zhì)量,把陶瓷行業(yè)帶入良性發(fā)展的軌道將是我們的最終目標(biāo)。

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