摘 要：本文综述了低劣质原料的分类及其在陶瓷生产中的应用现状，提出了低劣质原料在未来的应用和发展前景，指出了低劣质原料必须从技术创新、产业结构、企业管理和人员意识等方面来提高其综合利用效率，并在提高低劣质原料利用比例的同时，着重实现产业化，使低劣质原料特别是陶瓷企业自身产生的陶瓷废料实现真正的“零排放”和循环利用。
关键词：低劣质原料；陶瓷废料；废渣；综合利用
1 前 言
陶瓷是具有中国特色的产业，在全世界早已成为“中国”的代名词。数据显示，2009年我国陶瓷砖的产量近60亿平方米，约占世界产量的2／3。随着陶瓷工业的快速发展，不但消耗了越来越多的优质矿物原材料，陶瓷工业废料的日益增多也给环境造成了巨大的压力。据统计，2009年佛山地区各种陶瓷废料的年产量已经超过了600万吨，而全国陶瓷废料的年产量估计达到了1500万吨。如此大量的陶瓷废料对环境造成了极其恶劣的影响，严重制约和限制了陶瓷工业的可持续发展。因此，如何综合利用陶瓷废料、钢厂矿渣和煤矸石等低劣质原料已经成为科技和环保部门的当务之急。综合利用低劣质原料, 大力推动循环经济，不仅有利于优质陶瓷矿物原料的保护，也是陶瓷企业节能减排、保护环境、降低污染的重要途径和手段，同时推动企业利润的快速增长，提升企业产品的综合竞争力，有利于陶瓷行业的可持续发展。
２低劣质原料的分类
低劣质原料主要包括各种工业固体废弃物和劣质矿物原料。工业固体废弃物又包括各种工业尾矿、废渣和废料，如陶瓷制品生产过程中，由于球磨、造粒、成形、干燥、施釉、焙烧、搬运及贮存等工序中产生的废坯料、废釉料、烧成废料、研磨抛光渣和破损的陶瓷制品等陶瓷废料；钢铁工业废渣、化工废料、玻璃废料、耐火材料废料、铬盐废渣、粉煤灰、磷矿渣、金矿尾渣、稀土废渣和煤矸石等工业废渣。劣质矿物原料主要指千枚岩、红粘土、瓷石尾砂和页岩等天然原料。
３陶瓷消纳低劣质原料的现状
3.１陶瓷废料制备功能性陶瓷
许多陶瓷厂为响应国家“清洁生产”和“节能减排”的环保政策，对自身产生陶瓷废料回收利用的研究已取得了突破性进展。陶瓷废料不仅可以由陶瓷厂直接加以回收利用，用于制造传统陶瓷墙地砖，而且可以用其生产各种功能性陶瓷。
3.1.1制备透水砖
由于多孔陶瓷具有良好的耐热、耐化学侵蚀性能且便于维护，因此成为过滤材料发展的主要方向。近年来利用各种陶瓷废料制备多孔陶瓷受到了人们的重视。我国一些研究者经过多年的努力，研制出多种利用陶瓷厂废料生产多孔陶瓷的工艺方法。
周松青[1]等人利用破损陶瓷和陶瓷废料为主要原料，低成本制造高附加值的陶瓷透水砖。方案的成功实施在一定程度上解决了破损陶瓷和陶瓷废料的环保问题，使资源得到循环利用，并能获得良好的经济效益。按照这些方案来生产透水砖，陶瓷破损料和陶瓷废料的加入量最多可占到75%～85%。以上研究解决了陶瓷生产中所产生的破损陶瓷和废料的再利用问题， 特别是解决了抛光砖磨屑再利用难、洁具次品再利用技术可行但经济上不可行的难题，大大降低了透水砖的生产成本，有利于透水砖的推广。
河南兴盛陶瓷有限公司的韩复兴[2]等人对陶瓷废弃物生产多孔陶瓷进行了研究。首先将固体废弃物加工成一定粒度的粉料备用，将各种原料称量并混合均匀后，装入不锈钢模具中，放入电炉内烧制。配料中以土粉作填充料，瓷粉作骨料，粉煤灰和釉粉作发泡基础料，另有发泡剂煤粉和助泡剂硼酸、硝酸钠等。该方法所研制出的多孔陶瓷具有容量低、强度高等优良性能，适用于新的墙体材料，亦可用于制造广场透水砖。利用建陶厂固体废弃物生产多孔陶瓷，不需增添设备，废料利用率高，经济和社会效益好。
陈平等[3]以50%～70%陶瓷废料与30%～50%的瓷石、滑石等为基础物料, 加入一定比例的粘结剂和发泡剂, 如煤粉、木屑等, 采用干压法成形, 并在1150～1200℃范围烧成。采用合适的工艺条件, 调节好颗粒级配、基础配料的粒度和配比、成形压力及烧成制度等, 制得了透水系数为3.2×10-4㎝/s、抗折强度为18.4MPa、抗压强度为19.7MPa 的环保型渗水砖。
3.1.2制备轻质陶粒和陶瓷材料
近年来，国内外开始了利用工业废料生产轻质陶瓷材料。轻质陶粒容重小、内部多孔、形态与成分较均一，具有一定的强度和坚固性，因而具有质轻、耐腐蚀、抗冻、抗震和良好的隔绝性、保温、隔热、隔音、隔潮等功能特点，可以广泛应用于建筑、化工、石油等部门。在建筑方面，可以作为轻骨料制备混凝土和轻质墙体保温板，也可以作为填料填在空心墙或窑的衬层中进行隔热保温。
郑树龙[4]等人通过在配方中引入一定比例含水量为35%的陶瓷抛光废渣，重新喷雾、成形、烧制, 生产出具有高强及多孔结构的新型轻质建筑陶瓷材料。产品质量轻、强度高，便于运输施工，具有极低的材料导热系数，可应用于建筑物外墙，具有良好的建筑节能性能，是良好的绿色新型建筑材料, 具有广泛推广的意义。
武汉理工大学的王凯[5]等人利用废陶瓷为主要原料，配合珍珠岩尾矿粉、赤泥等原料，经过粉碎、过筛、颗粒混合配料、混合湿磨、造粒成球、干燥、预热、烘烧、冷却、成品、破碎、过筛等工序在较低温度下可烧成性能指标符合要求的陶粒。
缪松兰[6]等人利用建筑陶瓷生产中产生的抛光渣为主要原料，成功制备了一种体积密度460～750kg/m3、抗压强度为9.8～13.1MPa、抗折强度5.7～7.1MPa、耐碱性98.1％～98.7％、导热系数0.121W／(m·K)、隔音量26～32Db、热稳定性350℃至20℃水中3次不裂和抗冻性-15～15℃冻融循环20次的轻质陶瓷材料。针对抛光渣可塑性低、烧成温度偏高等问题，研究人员添加了高可塑性的镁质粘土与熔剂性原料，采用可塑法成形或者压制法成形，烧成温度低于1200℃，烧成时间2h左右，通过优化工艺制度与调整烧成制度，研制出了以闭口气孔为主，无渗透性的轻质陶瓷材料。
3.2陶瓷废料制备传统陶瓷
3.2.1制备瓷质仿古砖
广东金意陶陶瓷有限公司通过建设2500m2固体废物处理中心，集中分类、收集、均化、处理陶瓷行业各类固体废物，稳定固体废物化学成分和理化性能。首次将陶瓷行业生产过程中所产生的各种陶瓷废渣（废泥、废坯、废砖、废渣和粉煤灰）同时加入仿古砖坯体配方中，并使仿古砖配方中固体废物利用率大于30%，产品吸水率小于0.5%。项目的成功实施，为建筑陶瓷行业开辟一条环保新路，同时创造了巨大的经济效益和社会效益。日本爱和陶公司的李玉峰[7]通过稳定陶瓷废料的性能，经过多次试制和研发，也成功地利用陶瓷废坯、废泥作为主要原料生产仿古砖。
3.2.2制备新型轻质陶瓷砖
金建福[8]等人以废陶瓷碎片为主要原料，加入适量在高温时能产生大量气体的原生矿物的混合物和无机复合矿化剂，通过优化配方和工艺，制得集轻质、高强、隔热、隔音、防渗、抗冻、耐化学腐蚀等特性于一身的多功能、高性能轻质玻化陶瓷，并已在电力行业湿法脱硫排烟系统中得到成功的应用。此外，广东金意陶陶瓷有限公司、佛山欧神诺陶瓷有限公司和华南理工大学等企业和科研机构也利用陶瓷废料开发出新型轻质建筑陶瓷砖。
3.2.3制备外墙砖
曹毅轩[9]等人利用超过70%的冶炼废渣、硫酸渣、隧道窑的炉灰等工业废渣和低于30%的可塑性粘土及少量坯体增强剂生产瓷质外墙砖，在较低温度下迅速共熔而形成足够玻璃相，烧成后产品吸水率达到有关标准。
3.3工业废料制备陶瓷砖
3.3.1钢铁工业废料制备陶瓷砖
湖南大学的裴立宅[10]等人以湖南涟钢的高炉渣和钢渣（矿渣利用量为质量分数50％以上）以及天然矿物为主要原料，用熔融法制备得到了性能优良的CaO-A12O3-SiO2系玻璃陶瓷。武汉理工大学的陈吉春[11]等人以武钢程潮铁矿的低硅铁尾矿为原料，根据其主要成分特点，设计出一种四元体系的微晶玻璃原料，经选择合理的工艺制度和晶核剂，在控制条件下制取了以透辉石为主晶相的微晶玻璃，也取得了一定的成果。
3.3.2粉煤灰和煤矸石制备陶瓷砖
粉煤灰是煤燃烧后的产物，外观呈灰黑色。其成分由于各地所用煤的产地、煤粉的细度、燃烧的条件而不同。吴建峰[12]等利用粉煤灰、赤泥等工业废料制备出高性能的清水砖，其气孔率达40%～50%，抗折强度可达50～80MPa；烧成温度范围在1110～1140℃之间，在烧成温度范围内，样品的性能和结构均可达标。此砖不但节能、利废, 还具有质轻、保温、隔音等优点。
邓斌[13]等用煤矸石、粉煤灰、石墨尾矿、垃圾焚烧灰等工业固体废料制造出环保生态砖，其工艺如下：粘土、长石等原料细磨→加入固体废料→混合→造粒→压制成形→干燥→烧成，其制品性能达到国际标准，且固体废料的加入量达70%以上。
3.3.3稀土、铬盐和选矿尾渣制备陶瓷砖
成都开发中心利用稀土废弃物成功研制出稀土色料和稀土釉粉。经专家验收认为，它们既能替代陶瓷生产工艺中所必需的锆英砂、氧化锌以及硼砂、纯碱等原材料，又可有效缩短烧成时间，同时提高产量、质量，并且无污染。
长沙理工大学的叶昌[14]通过在铬渣中加入一定量的添加原料，在适当的温度下煅烧，通过固相反应，制得陶瓷高温色料，然后将色料加入陶瓷坯料中，经高温煅烧，使其致密化固化，达到铬渣的解毒和综合利用的目的。
范恩荣[15]利用一些工业废料和选矿尾渣配制陶瓷颜料，作了如下研究: 将含有2%、4.2%、6.6%的锰矿石浮选尾矿作为着色剂配合料制成的砖坯，在1020℃下于氧化气氛中烧成，可分别获得具有均匀色泽的淡咖啡色、深咖啡色和黑色砖。
3.4劣质矿物原料制备陶瓷砖
刘属兴[16]等人对瓷石尾砂、粉煤灰、千枚岩、红粘土等劣质原料进行了化学分析、矿物分析，以这些劣质原料为主要原料，试制出低温快速烧成外墙砖坯体。
韩复兴[17]等人利用广东肇庆四会本地的劣质原料和废弃料进行了原矿性能、泥浆性能、粉料性能及烧结性能等试验，并对部分原料进行了化学分析。在实验基础上，利用这些劣质原料试制出了二次烧内墙砖。生产实践表明：利用四会本地劣质原料和原料尾矿生产二次烧内墙砖，不仅具有原料成本低的优点，而且还可以大幅度缩短球磨时间，降低了生产能耗。
4 陶瓷消纳低劣质原料的发展前景
中国是当今世界上传统陶瓷生产量最大的国家，陶瓷工业也成为了国内多个地区的经济支柱产业。随着我国可持续发展战略的实施，对环境保护提出了更高的要求。降低环境污染和对低劣质原料的综合再生利用是环保的两个主要发展方向，以资源化和无害化为原则，以开发高附加值和多功能新材料为目标，低劣质原料再利用受到全世界特别是发展中国家的广泛关注。因此，必须从以下几个方面来加强和提高低劣质原料综合利用的效率：
（1） 必须积极深入地加强低劣质原料综合利用技术的攻关，根据低劣质原料的理化性能不同，合理应用在不同的陶瓷产品中。逐步提高低劣质原料的利用效率，使低劣质原料的使用从研发、小试、中试阶段，逐步实现真正的产业化。
（2） 国家必须出台政策调整陶瓷产品结构，限制大量使用不可再生矿物资源，鼓励发展环保、节能建筑陶瓷、卫生洁具和日用瓷等环境友好型的高新陶瓷产品，并优先支持低劣质原料在陶瓷企业产业化的项目。
（3） 必须提高陶瓷企业的管理水平，从细节着手，把节能减排落实到生产的各个工序中。
（4） 必须提高整个陶瓷行业从业人员特别是陶瓷技术人员的环境意识，使其在陶瓷技术研发和攻关中时刻把生产环保产品放在首位。
相信在国家发展循环经济的大格局下, 陶瓷产业可以逐步打造成新型绿色产业, 而且可以在发展相关产业循环经济和加快建设节约型社会中做出更大的贡献。
参考文献
［1］ 周松青,林伟,肖汉宁等.利用破损陶瓷和陶瓷废料制造陶瓷透
水砖[J].佛山陶瓷,2007(8):7～10.
［2］ 韩复兴.陶瓷厂废料生产多孔陶瓷的研究[J].陶瓷研究,2002
（1）：24～26.
［3］ 陈平,王瑞生.绿色环保型渗水砖的研制[J].中国陶瓷工业,
2003(2):13～18.
［4］ 郑树龙,唐奇,卢斌.陶瓷砖抛光废渣回收利用及产品的性能研
究[J].佛山陶瓷,2007(12):16～17.
［5］ 王凯,钟金如.废日用陶瓷等固体废物制备高强轻质陶粒的研
究[J].硅酸盐通报,2006(1):20～22.
［6］ 缪松兰,马光华,李清涛等.建筑陶瓷抛光废渣制备轻质陶瓷材
料的研究[J].陶瓷学报,2005,26(2):71～78.
［7］ 李玉峰.陶瓷厂废料的开发和利用[J].佛山陶瓷,2003(3):16～18.
［8］金建福,钦征骑.利用废陶瓷制备高性能轻质玻化陶瓷及其应
用[J].江苏陶瓷,2005,3(6):30～32.
［9］曹毅轩,崔宏兵,韩美玲等.利用工业废渣生产瓷质外墙砖的
研究[J].佛山陶瓷,2001(9):11～14.
［10］ 裴立宅,肖汉宁.钢铁工业废渣制备玻璃陶瓷的研究[J].现代
技术陶瓷,2004(1):10～13.
［11］ 陈吉春,陈盛建.低硅铁尾矿微晶玻璃研制[J].非金属矿,
2005,28(1):25～27.
［12］ 吴建锋,王东斌等.利用工业废渣制备艺术型清水砖的研究[J].
武汉理工大学学报,2005,27(5):46～49.
［13］ 邓斌.利用固体废料植被陶瓷环保生态砖的探索[J].郴州师
范高等专科学校学报,2003(2):54～56.
［14］ 徐研.用粉煤灰生产陶瓷制品[J].粉煤灰综合利用,2005(5):
27～28.
［15］ 范恩荣.利用工业废料生产彩色墙砖[J].今日科技,1996(4):
11～12.
［16］ 刘属兴,任永国,黄胜发.以瓷石尾砂、粉煤灰、红粘土等劣质
原料试制外墙砖[J].陶瓷学报,2005(4):34～38.
［17］ 韩复兴,李小雷.利用四会本地劣质原料生产二次烧内墙砖 [J].佛
山陶瓷,2008(7):4～7.
