抛光砖污泥在广场砖坯体配方中的循环利用

    祁国亮+周燕

    摘 要:本文针对目前抛光砖污泥易于发泡而难回收的现状，通过实验探索，成功将其用于广场砖坯体配方中，并进行试生产实验，得到产品的抗折强度为41 MPa，莫氏硬度不低于6级，其他性能均能满足生产要求。该回收工艺不需要更改现有的广场砖生产工艺，有利于循环利用，实现废料零排放。

    关键词：抛光砖污泥；发泡；循环利用

    1 引言

     抛光砖污泥是指在抛光砖厂回收处理废水后残留的污泥，其产生主要来源于抛光工序，此工序产生的污泥占总量的80%以上。抛光工序产生的污泥以抛光砖废屑为主，其余为部分抛光磨头磨损产生的碎屑。由于抛光所用的抛光磨头是以氯氧镁水泥为黏合剂、碳化硅为磨料制成的，直接回用于瓷砖坯体会导致1150 ℃以上烧制时，产生明显的发泡、膨胀、变形缺陷。因而，目前抛光砖污泥主要采用堆填的方式处理，但会带来以下几方面危害：

     （1） 侵占土地。抛光砖污泥的堆填需要侵占大量土地资源。

     （2） 污染水体。露天堆填的抛光砖污泥受雨水冲刷，使其中的有害物质流入自然水体系中，造成水体污染。

     （3） 堵塞下水管网。抛光砖污泥中含有很多絮状高温树脂，冲入排水系统后，容易堆积，阻塞下水管网。

     （4） 污染土壤。抛光砖污泥中可能含有一些重金属离子，这些离子会深入并污染土壤，而对农田的污染则会直接危害到人体健康。

     （5） 污染空气。抛光砖污泥干燥后，很容易扬尘，而扬尘中含有大量絮状高温树脂、陶瓷颗粒、氯氧镁水泥颗粒、碳化硅颗粒，人体吸入后，容易导致矽肺等疾病的产生。

     目前，抛光砖污泥主要用来生产多孔轻质建材，主要是利用碳化硅等组分在高温烧结时会产生气体进而发泡的特性。但该工序中需对抛光砖污泥进行二次处理，成型后要采用高温烧结，且烧结后的制品多半膨胀变形严重，需要增加切割抛磨等工序，因此生产工艺过程复杂，能耗大。

     广场砖是陶瓷地砖的一种。主要用于休闲广场、市政工程、园林绿化、屋顶美观、花园阳台、商场超市、学校医院、汽车4S店等人流量较多的公共场合。其砖体色彩简单，体积小，多为凹凸面的形式，具有防滑、耐磨、强度高、修补方便等特点。

     广场砖生产中也会添加一些回用废料，主要是一些瘠性固体废料，可用作广场砖坯体的骨料，提高坯体强度。抛光砖污泥因高温烧制时会发泡，形成多孔结构，降低制品强度，抗压能力弱，而且发泡膨胀后需要进一步的后续加工，使工艺复杂化。目前，尚未见有将抛光砖污泥用于生产广场砖的报道。

    2 试验过程

    2.1试验用原料及化学组成

     试验所用原料化学组成如表1所示，不足100%的部分为灼减量。试验配方组成见表2。

     其中长石可以是沂水长石、秦庄长石或两者的复合，砂为临朐砂；塑性粘土由章丘土和黑泥混合而成，其中章丘土与黑泥的质量比为0.3~1。熟焦宝石是一种耐火粘土。增强剂为本领域常用的添加剂，其组分一般为纤维素等能提高成型后坯体强度的组分，可使生坯强度达到1.5 MPa以上，减少后续的生坯破损。

    2.2工艺流程

     配料，加水球磨，所得浆料比重为1.68~1.70 g/mL，浆料粘度：涂4杯，流速控制在60~90 s，浆料含水率为33.5%~36%，浆料细度控制在250目筛余6.0%~8.0%。

     将浆料陈腐24 h以上，输送至喷雾干燥塔造粒，形成的颗粒粉料中通过60目的颗粒占到75%，粉料含水率5%~7%。

     将粉料输送至压机冲压成型，模具规格为220 mm×220 mm×15 mm，对应烧成制品的规格为200 mm×220 mm×13.5 mm，成型压力为11000±500 kN。

     成型后将坯体送入干燥窑干燥，干燥窑温度为120~180 ℃，周期为45~55 min。

     干燥后的坯体入辊道窑氧化气氛烧成，烧成周期50~60 min，烧成温度1180~1200 ℃。

     出窑后拣选分级得到成品。

    2.3坯体配方结果分析

     该工艺制备的广场砖，抗压强度大于40 MPa，其中4#配方略有膨胀，但尚在可以接受的范围内。通过实验分析，抛光砖污泥在高温氧化气氛下发泡是因为其中的碳化硅在高温氧化气氛下会发生氧化反应，产生一氧化碳、二氧化碳，其反应方程式为：

     SiC (s)+2O2→SiO2+CO2↑（1）

     2SiC(s)+3O2→2SiO2+2CO↑（2）

     碳化硅在高温氧化气氛中首先发生氧化反应，表面生成一层玻璃态、粘度高的二氧化硅膜，氧气在二氧化硅膜中的扩散非常慢，所以在较低的温度下很难继续氧化。抛光砖污泥发泡的根本原因就是由于抛光砖磨头碎屑里的碳化硅发生氧化反应，排出气体所致。

     抛光砖污泥在1150 ℃就有发泡现象，而理论上碳化硅发生强烈的氧化反应则需要在更高的温度（1250 ℃以上）。通过分析发现，抛光砖磨头中作为磨料粘接剂的氯氧镁水泥，在高温下分解形成的氧化镁、氯化镁会促进碳化硅在较低的温度下发生氧化反应。在高温条件下，氧化镁能溶解在玻璃态的二氧化硅中，作为二氧化硅玻璃质的变体，显著降低其黏度，导致氧容易通过二氧化硅膜接触到碳化硅的表面。氧化镁与碳化硅的氧化产物二氧化硅反应，生成低熔点的硅酸盐，使氧化产物转成液态，增加了氧在氧化产物中的扩散速度，促进氧化的进行。

     氯化镁在高温条件下会分解为氧化镁，反应方程式如下：

     MgCl2·6H2O→MgO+2HCl+5H2O （3）

     反应生成的氧化镁能阻碍二氧化硅形成保护膜，从而促进碳化硅的继续氧化，产生发泡。而反应产生的氯化氢会干扰碳化硅保护膜的形成，加剧碳化硅的氧化。因此氯化镁促进碳化硅氧化的作用比氧化镁更强烈，因而发泡更严重。

     所以，抛光砖污泥里的碳化硅发生的氧化反应是其发泡的根本原因，而氯化镁和氧化镁会促使滤泥在较低的温度下发泡。

     为验证以上分析，制定如下对比实验。以4#配方为基础，再额外添加镁元素含量较高的滑石（3MgO·4SiO2·H2O）。结果发现，随着滑石的不断引入，坯体发泡加剧，制品膨胀变形度随滑石引入量增加而变大。经过测算分析，在1#~8#的广场砖配方体系中，原料中镁元素含量小于0.3%（wt%）时，才能确保烧后的坯体膨胀变形在可接受范围内。

     另外，5#配方广场砖基本无膨胀，尺寸偏差优于4#配方，这是因为熟焦宝石是一种耐火粘土，会引入大量的氧化铝和氧化硅，从而增加高温烧结时的液相黏度，抑制发泡。同理，选用高温烧结时液相黏度高的钾长石也能起到类似的有益效果。

    2.4施釉工艺与结果分析

     选用8#配方作坯体，坯体干燥后在其表面施一层面釉，通过面釉遮盖砖体表面潜在的色脏斑块。面釉配方见表3。

     面釉的含水率约为35%，比重约为1.55 g/mL，细度350目筛余约1.6%。

     以上面釉配方和工艺参数在实际生产中可根据具体情况进行适当调整。为了丰富装饰效果，可以在面釉配方中添加适量的色料，制成色釉。

     待干燥后的坯体冷却后，每片表面均匀喷洒3~5 g水润湿，采用喷或淋的方式施面釉，每片施釉19~21 g。

     入窑烧成，烧成工艺同8#配方。制品出窑冷却后，经拣选分级得到成品。

     为了进一步丰富装饰效果，采用喷釉的方式施装饰釉，装饰釉在面釉上形成装饰釉点。施釉后入窑烧成，出窑后拣选分级得到成品。

     装饰釉配方见表4。

     装饰釉的釉浆含水率约为35%，比重约为1.65 g/mL,350目筛余为0.1%~0.3%。通过喷釉的方式在面釉上形成釉点，每片用釉量为0.3~0.4 g，烧成后，在砖面上形成凸起的装饰釉点，除了丰富装饰效果外，还使得砖面更防滑。

    2.5试生产工艺参数

     按滤泥配方单装球30 t（干料），喷粉，然后在生产线批量试验，进行一次烧成，主要生产工序的工艺参数控制如下：

     （1） 原料车间主要生产工艺参数

     泥浆比重：1.68~1.70 g/mL；

     泥浆黏度：涂4杯流速60~90 s；

     泥浆含水率：33.5%~36%；

     泥浆细度：250目筛余6.0±0.3%；

     粉料含水率：6.0%~7.0%；

     粉料级配：60目筛上不低于75%。

     （2） 烧成车间主要生产工艺参数

     成型压力：11000±500 kN；

     成型规格：200×200 mm；

     成型厚度：13.2±0.2 mm；

     干燥温度：120~180 ℃；

     干燥周期：45~55 min；

     半成品干燥强度：1.5 MPa；

     喷水：4±1 g；

     喷面釉：20±1 g；

     面釉比重：1.55±0.01 g/mL；

     喷点釉：0.3~0.4 g；

     最高烧成温度：1185~1190 ℃；

     烧成周期：53~57 min。

     （3） 试生产坯体、面釉和点釉配方

     试生产坯体、面釉和点釉配方如表5、表6和表7所示。

    （下转第35页）

     （4） 产品性能

     产品性能如表8所示。

    3 结语

     通过实验研究，制定出满足广场砖生产工艺的滤泥配方体系，在广场砖生产中可实现全部滤泥的循环再用。并且，不需要更改现有的广场砖生产工艺，滤泥从污水站出来直接进球，不用分离，从而有利于循环发展，实现废料零排放，降低生态负担。在废料的循环利用处理上，为陶瓷行业提供了一种新的思路。

    摘 要:本文针对目前抛光砖污泥易于发泡而难回收的现状，通过实验探索，成功将其用于广场砖坯体配方中，并进行试生产实验，得到产品的抗折强度为41 MPa，莫氏硬度不低于6级，其他性能均能满足生产要求。该回收工艺不需要更改现有的广场砖生产工艺，有利于循环利用，实现废料零排放。

    关键词：抛光砖污泥；发泡；循环利用

    1 引言

     抛光砖污泥是指在抛光砖厂回收处理废水后残留的污泥，其产生主要来源于抛光工序，此工序产生的污泥占总量的80%以上。抛光工序产生的污泥以抛光砖废屑为主，其余为部分抛光磨头磨损产生的碎屑。由于抛光所用的抛光磨头是以氯氧镁水泥为黏合剂、碳化硅为磨料制成的，直接回用于瓷砖坯体会导致1150 ℃以上烧制时，产生明显的发泡、膨胀、变形缺陷。因而，目前抛光砖污泥主要采用堆填的方式处理，但会带来以下几方面危害：

     （1） 侵占土地。抛光砖污泥的堆填需要侵占大量土地资源。

     （2） 污染水体。露天堆填的抛光砖污泥受雨水冲刷，使其中的有害物质流入自然水体系中，造成水体污染。

     （3） 堵塞下水管网。抛光砖污泥中含有很多絮状高温树脂，冲入排水系统后，容易堆积，阻塞下水管网。

     （4） 污染土壤。抛光砖污泥中可能含有一些重金属离子，这些离子会深入并污染土壤，而对农田的污染则会直接危害到人体健康。

     （5） 污染空气。抛光砖污泥干燥后，很容易扬尘，而扬尘中含有大量絮状高温树脂、陶瓷颗粒、氯氧镁水泥颗粒、碳化硅颗粒，人体吸入后，容易导致矽肺等疾病的产生。

     目前，抛光砖污泥主要用来生产多孔轻质建材，主要是利用碳化硅等组分在高温烧结时会产生气体进而发泡的特性。但该工序中需对抛光砖污泥进行二次处理，成型后要采用高温烧结，且烧结后的制品多半膨胀变形严重，需要增加切割抛磨等工序，因此生产工艺过程复杂，能耗大。

     广场砖是陶瓷地砖的一种。主要用于休闲广场、市政工程、园林绿化、屋顶美观、花园阳台、商场超市、学校医院、汽车4S店等人流量较多的公共场合。其砖体色彩简单，体积小，多为凹凸面的形式，具有防滑、耐磨、强度高、修补方便等特点。

     广场砖生产中也会添加一些回用废料，主要是一些瘠性固体废料，可用作广场砖坯体的骨料，提高坯体强度。抛光砖污泥因高温烧制时会发泡，形成多孔结构，降低制品强度，抗压能力弱，而且发泡膨胀后需要进一步的后续加工，使工艺复杂化。目前，尚未见有将抛光砖污泥用于生产广场砖的报道。

    2 试验过程

    2.1试验用原料及化学组成

     试验所用原料化学组成如表1所示，不足100%的部分为灼减量。试验配方组成见表2。

     其中长石可以是沂水长石、秦庄长石或两者的复合，砂为临朐砂；塑性粘土由章丘土和黑泥混合而成，其中章丘土与黑泥的质量比为0.3~1。熟焦宝石是一种耐火粘土。增强剂为本领域常用的添加剂，其组分一般为纤维素等能提高成型后坯体强度的组分，可使生坯强度达到1.5 MPa以上，减少后续的生坯破损。

    2.2工艺流程

     配料，加水球磨，所得浆料比重为1.68~1.70 g/mL，浆料粘度：涂4杯，流速控制在60~90 s，浆料含水率为33.5%~36%，浆料细度控制在250目筛余6.0%~8.0%。

     将浆料陈腐24 h以上，输送至喷雾干燥塔造粒，形成的颗粒粉料中通过60目的颗粒占到75%，粉料含水率5%~7%。

     将粉料输送至压机冲压成型，模具规格为220 mm×220 mm×15 mm，对应烧成制品的规格为200 mm×220 mm×13.5 mm，成型压力为11000±500 kN。

     成型后将坯体送入干燥窑干燥，干燥窑温度为120~180 ℃，周期为45~55 min。

     干燥后的坯体入辊道窑氧化气氛烧成，烧成周期50~60 min，烧成温度1180~1200 ℃。

     出窑后拣选分级得到成品。

    2.3坯体配方结果分析

     该工艺制备的广场砖，抗压强度大于40 MPa，其中4#配方略有膨胀，但尚在可以接受的范围内。通过实验分析，抛光砖污泥在高温氧化气氛下发泡是因为其中的碳化硅在高温氧化气氛下会发生氧化反应，产生一氧化碳、二氧化碳，其反应方程式为：

     SiC (s)+2O2→SiO2+CO2↑（1）

     2SiC(s)+3O2→2SiO2+2CO↑（2）

     碳化硅在高温氧化气氛中首先发生氧化反应，表面生成一层玻璃态、粘度高的二氧化硅膜，氧气在二氧化硅膜中的扩散非常慢，所以在较低的温度下很难继续氧化。抛光砖污泥发泡的根本原因就是由于抛光砖磨头碎屑里的碳化硅发生氧化反应，排出气体所致。

     抛光砖污泥在1150 ℃就有发泡现象，而理论上碳化硅发生强烈的氧化反应则需要在更高的温度（1250 ℃以上）。通过分析发现，抛光砖磨头中作为磨料粘接剂的氯氧镁水泥，在高温下分解形成的氧化镁、氯化镁会促进碳化硅在较低的温度下发生氧化反应。在高温条件下，氧化镁能溶解在玻璃态的二氧化硅中，作为二氧化硅玻璃质的变体，显著降低其黏度，导致氧容易通过二氧化硅膜接触到碳化硅的表面。氧化镁与碳化硅的氧化产物二氧化硅反应，生成低熔点的硅酸盐，使氧化产物转成液态，增加了氧在氧化产物中的扩散速度，促进氧化的进行。

     氯化镁在高温条件下会分解为氧化镁，反应方程式如下：

     MgCl2·6H2O→MgO+2HCl+5H2O （3）

     反应生成的氧化镁能阻碍二氧化硅形成保护膜，从而促进碳化硅的继续氧化，产生发泡。而反应产生的氯化氢会干扰碳化硅保护膜的形成，加剧碳化硅的氧化。因此氯化镁促进碳化硅氧化的作用比氧化镁更强烈，因而发泡更严重。

     所以，抛光砖污泥里的碳化硅发生的氧化反应是其发泡的根本原因，而氯化镁和氧化镁会促使滤泥在较低的温度下发泡。

     为验证以上分析，制定如下对比实验。以4#配方为基础，再额外添加镁元素含量较高的滑石（3MgO·4SiO2·H2O）。结果发现，随着滑石的不断引入，坯体发泡加剧，制品膨胀变形度随滑石引入量增加而变大。经过测算分析，在1#~8#的广场砖配方体系中，原料中镁元素含量小于0.3%（wt%）时，才能确保烧后的坯体膨胀变形在可接受范围内。

     另外，5#配方广场砖基本无膨胀，尺寸偏差优于4#配方，这是因为熟焦宝石是一种耐火粘土，会引入大量的氧化铝和氧化硅，从而增加高温烧结时的液相黏度，抑制发泡。同理，选用高温烧结时液相黏度高的钾长石也能起到类似的有益效果。

    2.4施釉工艺与结果分析

     选用8#配方作坯体，坯体干燥后在其表面施一层面釉，通过面釉遮盖砖体表面潜在的色脏斑块。面釉配方见表3。

     面釉的含水率约为35%，比重约为1.55 g/mL，细度350目筛余约1.6%。

     以上面釉配方和工艺参数在实际生产中可根据具体情况进行适当调整。为了丰富装饰效果，可以在面釉配方中添加适量的色料，制成色釉。

     待干燥后的坯体冷却后，每片表面均匀喷洒3~5 g水润湿，采用喷或淋的方式施面釉，每片施釉19~21 g。

     入窑烧成，烧成工艺同8#配方。制品出窑冷却后，经拣选分级得到成品。

     为了进一步丰富装饰效果，采用喷釉的方式施装饰釉，装饰釉在面釉上形成装饰釉点。施釉后入窑烧成，出窑后拣选分级得到成品。

     装饰釉配方见表4。

     装饰釉的釉浆含水率约为35%，比重约为1.65 g/mL,350目筛余为0.1%~0.3%。通过喷釉的方式在面釉上形成釉点，每片用釉量为0.3~0.4 g，烧成后，在砖面上形成凸起的装饰釉点，除了丰富装饰效果外，还使得砖面更防滑。

    2.5试生产工艺参数

     按滤泥配方单装球30 t（干料），喷粉，然后在生产线批量试验，进行一次烧成，主要生产工序的工艺参数控制如下：

     （1） 原料车间主要生产工艺参数

     泥浆比重：1.68~1.70 g/mL；

     泥浆黏度：涂4杯流速60~90 s；

     泥浆含水率：33.5%~36%；

     泥浆细度：250目筛余6.0±0.3%；

     粉料含水率：6.0%~7.0%；

     粉料级配：60目筛上不低于75%。

     （2） 烧成车间主要生产工艺参数

     成型压力：11000±500 kN；

     成型规格：200×200 mm；

     成型厚度：13.2±0.2 mm；

     干燥温度：120~180 ℃；

     干燥周期：45~55 min；

     半成品干燥强度：1.5 MPa；

     喷水：4±1 g；

     喷面釉：20±1 g；

     面釉比重：1.55±0.01 g/mL；

     喷点釉：0.3~0.4 g；

     最高烧成温度：1185~1190 ℃；

     烧成周期：53~57 min。

     （3） 试生产坯体、面釉和点釉配方

     试生产坯体、面釉和点釉配方如表5、表6和表7所示。

    （下转第35页）

     （4） 产品性能

     产品性能如表8所示。

    3 结语

     通过实验研究，制定出满足广场砖生产工艺的滤泥配方体系，在广场砖生产中可实现全部滤泥的循环再用。并且，不需要更改现有的广场砖生产工艺，滤泥从污水站出来直接进球，不用分离，从而有利于循环发展，实现废料零排放，降低生态负担。在废料的循环利用处理上，为陶瓷行业提供了一种新的思路。

    摘 要:本文针对目前抛光砖污泥易于发泡而难回收的现状，通过实验探索，成功将其用于广场砖坯体配方中，并进行试生产实验，得到产品的抗折强度为41 MPa，莫氏硬度不低于6级，其他性能均能满足生产要求。该回收工艺不需要更改现有的广场砖生产工艺，有利于循环利用，实现废料零排放。

    关键词：抛光砖污泥；发泡；循环利用

    1 引言

     抛光砖污泥是指在抛光砖厂回收处理废水后残留的污泥，其产生主要来源于抛光工序，此工序产生的污泥占总量的80%以上。抛光工序产生的污泥以抛光砖废屑为主，其余为部分抛光磨头磨损产生的碎屑。由于抛光所用的抛光磨头是以氯氧镁水泥为黏合剂、碳化硅为磨料制成的，直接回用于瓷砖坯体会导致1150 ℃以上烧制时，产生明显的发泡、膨胀、变形缺陷。因而，目前抛光砖污泥主要采用堆填的方式处理，但会带来以下几方面危害：

     （1） 侵占土地。抛光砖污泥的堆填需要侵占大量土地资源。

     （2） 污染水体。露天堆填的抛光砖污泥受雨水冲刷，使其中的有害物质流入自然水体系中，造成水体污染。

     （3） 堵塞下水管网。抛光砖污泥中含有很多絮状高温树脂，冲入排水系统后，容易堆积，阻塞下水管网。

     （4） 污染土壤。抛光砖污泥中可能含有一些重金属离子，这些离子会深入并污染土壤，而对农田的污染则会直接危害到人体健康。

     （5） 污染空气。抛光砖污泥干燥后，很容易扬尘，而扬尘中含有大量絮状高温树脂、陶瓷颗粒、氯氧镁水泥颗粒、碳化硅颗粒，人体吸入后，容易导致矽肺等疾病的产生。

     目前，抛光砖污泥主要用来生产多孔轻质建材，主要是利用碳化硅等组分在高温烧结时会产生气体进而发泡的特性。但该工序中需对抛光砖污泥进行二次处理，成型后要采用高温烧结，且烧结后的制品多半膨胀变形严重，需要增加切割抛磨等工序，因此生产工艺过程复杂，能耗大。

     广场砖是陶瓷地砖的一种。主要用于休闲广场、市政工程、园林绿化、屋顶美观、花园阳台、商场超市、学校医院、汽车4S店等人流量较多的公共场合。其砖体色彩简单，体积小，多为凹凸面的形式，具有防滑、耐磨、强度高、修补方便等特点。

     广场砖生产中也会添加一些回用废料，主要是一些瘠性固体废料，可用作广场砖坯体的骨料，提高坯体强度。抛光砖污泥因高温烧制时会发泡，形成多孔结构，降低制品强度，抗压能力弱，而且发泡膨胀后需要进一步的后续加工，使工艺复杂化。目前，尚未见有将抛光砖污泥用于生产广场砖的报道。

    2 试验过程

    2.1试验用原料及化学组成

     试验所用原料化学组成如表1所示，不足100%的部分为灼减量。试验配方组成见表2。

     其中长石可以是沂水长石、秦庄长石或两者的复合，砂为临朐砂；塑性粘土由章丘土和黑泥混合而成，其中章丘土与黑泥的质量比为0.3~1。熟焦宝石是一种耐火粘土。增强剂为本领域常用的添加剂，其组分一般为纤维素等能提高成型后坯体强度的组分，可使生坯强度达到1.5 MPa以上，减少后续的生坯破损。

    2.2工艺流程

     配料，加水球磨，所得浆料比重为1.68~1.70 g/mL，浆料粘度：涂4杯，流速控制在60~90 s，浆料含水率为33.5%~36%，浆料细度控制在250目筛余6.0%~8.0%。

     将浆料陈腐24 h以上，输送至喷雾干燥塔造粒，形成的颗粒粉料中通过60目的颗粒占到75%，粉料含水率5%~7%。

     将粉料输送至压机冲压成型，模具规格为220 mm×220 mm×15 mm，对应烧成制品的规格为200 mm×220 mm×13.5 mm，成型压力为11000±500 kN。

     成型后将坯体送入干燥窑干燥，干燥窑温度为120~180 ℃，周期为45~55 min。

     干燥后的坯体入辊道窑氧化气氛烧成，烧成周期50~60 min，烧成温度1180~1200 ℃。

     出窑后拣选分级得到成品。

    2.3坯体配方结果分析

     该工艺制备的广场砖，抗压强度大于40 MPa，其中4#配方略有膨胀，但尚在可以接受的范围内。通过实验分析，抛光砖污泥在高温氧化气氛下发泡是因为其中的碳化硅在高温氧化气氛下会发生氧化反应，产生一氧化碳、二氧化碳，其反应方程式为：

     SiC (s)+2O2→SiO2+CO2↑（1）

     2SiC(s)+3O2→2SiO2+2CO↑（2）

     碳化硅在高温氧化气氛中首先发生氧化反应，表面生成一层玻璃态、粘度高的二氧化硅膜，氧气在二氧化硅膜中的扩散非常慢，所以在较低的温度下很难继续氧化。抛光砖污泥发泡的根本原因就是由于抛光砖磨头碎屑里的碳化硅发生氧化反应，排出气体所致。

     抛光砖污泥在1150 ℃就有发泡现象，而理论上碳化硅发生强烈的氧化反应则需要在更高的温度（1250 ℃以上）。通过分析发现，抛光砖磨头中作为磨料粘接剂的氯氧镁水泥，在高温下分解形成的氧化镁、氯化镁会促进碳化硅在较低的温度下发生氧化反应。在高温条件下，氧化镁能溶解在玻璃态的二氧化硅中，作为二氧化硅玻璃质的变体，显著降低其黏度，导致氧容易通过二氧化硅膜接触到碳化硅的表面。氧化镁与碳化硅的氧化产物二氧化硅反应，生成低熔点的硅酸盐，使氧化产物转成液态，增加了氧在氧化产物中的扩散速度，促进氧化的进行。

     氯化镁在高温条件下会分解为氧化镁，反应方程式如下：

     MgCl2·6H2O→MgO+2HCl+5H2O （3）

     反应生成的氧化镁能阻碍二氧化硅形成保护膜，从而促进碳化硅的继续氧化，产生发泡。而反应产生的氯化氢会干扰碳化硅保护膜的形成，加剧碳化硅的氧化。因此氯化镁促进碳化硅氧化的作用比氧化镁更强烈，因而发泡更严重。

     所以，抛光砖污泥里的碳化硅发生的氧化反应是其发泡的根本原因，而氯化镁和氧化镁会促使滤泥在较低的温度下发泡。

     为验证以上分析，制定如下对比实验。以4#配方为基础，再额外添加镁元素含量较高的滑石（3MgO·4SiO2·H2O）。结果发现，随着滑石的不断引入，坯体发泡加剧，制品膨胀变形度随滑石引入量增加而变大。经过测算分析，在1#~8#的广场砖配方体系中，原料中镁元素含量小于0.3%（wt%）时，才能确保烧后的坯体膨胀变形在可接受范围内。

     另外，5#配方广场砖基本无膨胀，尺寸偏差优于4#配方，这是因为熟焦宝石是一种耐火粘土，会引入大量的氧化铝和氧化硅，从而增加高温烧结时的液相黏度，抑制发泡。同理，选用高温烧结时液相黏度高的钾长石也能起到类似的有益效果。

    2.4施釉工艺与结果分析

     选用8#配方作坯体，坯体干燥后在其表面施一层面釉，通过面釉遮盖砖体表面潜在的色脏斑块。面釉配方见表3。

     面釉的含水率约为35%，比重约为1.55 g/mL，细度350目筛余约1.6%。

     以上面釉配方和工艺参数在实际生产中可根据具体情况进行适当调整。为了丰富装饰效果，可以在面釉配方中添加适量的色料，制成色釉。

     待干燥后的坯体冷却后，每片表面均匀喷洒3~5 g水润湿，采用喷或淋的方式施面釉，每片施釉19~21 g。

     入窑烧成，烧成工艺同8#配方。制品出窑冷却后，经拣选分级得到成品。

     为了进一步丰富装饰效果，采用喷釉的方式施装饰釉，装饰釉在面釉上形成装饰釉点。施釉后入窑烧成，出窑后拣选分级得到成品。

     装饰釉配方见表4。

     装饰釉的釉浆含水率约为35%，比重约为1.65 g/mL,350目筛余为0.1%~0.3%。通过喷釉的方式在面釉上形成釉点，每片用釉量为0.3~0.4 g，烧成后，在砖面上形成凸起的装饰釉点，除了丰富装饰效果外，还使得砖面更防滑。

    2.5试生产工艺参数

     按滤泥配方单装球30 t（干料），喷粉，然后在生产线批量试验，进行一次烧成，主要生产工序的工艺参数控制如下：

     （1） 原料车间主要生产工艺参数

     泥浆比重：1.68~1.70 g/mL；

     泥浆黏度：涂4杯流速60~90 s；

     泥浆含水率：33.5%~36%；

     泥浆细度：250目筛余6.0±0.3%；

     粉料含水率：6.0%~7.0%；

     粉料级配：60目筛上不低于75%。

     （2） 烧成车间主要生产工艺参数

     成型压力：11000±500 kN；

     成型规格：200×200 mm；

     成型厚度：13.2±0.2 mm；

     干燥温度：120~180 ℃；

     干燥周期：45~55 min；

     半成品干燥强度：1.5 MPa；

     喷水：4±1 g；

     喷面釉：20±1 g；

     面釉比重：1.55±0.01 g/mL；

     喷点釉：0.3~0.4 g；

     最高烧成温度：1185~1190 ℃；

     烧成周期：53~57 min。

     （3） 试生产坯体、面釉和点釉配方

     试生产坯体、面釉和点釉配方如表5、表6和表7所示。

    （下转第35页）

     （4） 产品性能

     产品性能如表8所示。

    3 结语

     通过实验研究，制定出满足广场砖生产工艺的滤泥配方体系，在广场砖生产中可实现全部滤泥的循环再用。并且，不需要更改现有的广场砖生产工艺，滤泥从污水站出来直接进球，不用分离，从而有利于循环发展，实现废料零排放，降低生态负担。在废料的循环利用处理上，为陶瓷行业提供了一种新的思路。