摘 要：通过研究疏浚泥沙处理资源循环利用技术，将目前堆放成为环境难题的疏浚泥变为可有效利用的资源，代替天然矿物原料研究生产建筑陶瓷的可行性，解决目前疏浚泥沙处理的环境污染、占用耕地及重金属渗出等问题，开发具有良好装饰效果的高档陶瓷建材，实现建陶行业的资源循环利用。
关键词：疏浚泥；资源循环利用；建筑陶瓷
1前 言
水体底泥污染是一个重要的环境问题。底泥中的污染物主要是重金属、氮磷为主的营养物质和难降解的有机物。底泥的处理方法主要有原位处理和异位处理，原位处理的技术还不成熟，目前底泥处理多是进行异位处理，即疏浚。港口、航道为维持正常泄洪能力和保证内陆航道的畅通，保证湖泊的水质及蓄洪能力，所进行的疏浚工程会产生巨大的疏浚泥。珠江三角洲地带水资源丰富，每年产生的疏浚泥超过8000万m3。由于疏浚底泥具有泥量大、含水率较高、组成成分复杂的特点，容易产生二次污染，处置不当将对环境造成不利影响。
我国目前处于高速发展期，工程建设项目数量也日益递增，对建陶的需求也与日俱增，随着现有天然泥、砂等原料的消耗，建陶原料的供给不足带来的矛盾也将日益突出，特别是优质天然粘土的需求矛盾更为明显。就广东省而言，自1999年《广东省采石取土管理规定》颁布后，开山取土逐步受到限制，更加剧了原料不足和建筑陶瓷产能日益增长的矛盾。目前，广东省众多建陶企业纷纷向周边省区如广西、湖南、江西等地购买矿物原料，运输距离的增加大大提高了产品成本，或转移到近原料产地发展，而且国家日益严格的护山护河措施，也逐步覆盖到内陆省份，传统的原料获取方式长此以往很难补足原料缺口和支持陶瓷行业的持续发展。
本文研究使用疏浚泥沙作为再生资源生产建筑陶瓷技术，将目前在河海工程成为堆放难题的疏浚泥资源化利用代替天然粘土，一方面可减少疏浚泥对环境的严重破坏，而且有效减少建陶行业对优质天然矿物原料的需求和开采。对建筑陶瓷行业可持续发展及环境工程、河海工程均具有重要意义。
2 疏浚泥沙性能分析
疏浚泥多以淤泥、粘土为主，矿物成分主要是伊利石、绿泥石、高岭石、蒙脱石等粘土矿物，此外还有长石、石英等非粘土矿物，部分夹杂有少量的白色贝壳等。化学组分主要为SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、烧失量（有机质）等，这一化学组成非常接近于陶瓷原料中常用的高岭土及蒙脱石胶结物，研究利用疏浚泥代替天然粘土作为胶结物，同时高岭石类矿物可在高温下形成SiO2·2Al2O3莫来石晶相，长石、石英等形成玻璃体，通过配方调整达到疏浚泥资源化利用和新陶瓷原料来源的双重目的。
本研究的取样为佛山某地疏浚泥1#样品，120℃恒温干燥后样品对应的化学成分如表1。
从表1中可以看出，1#样品的化学组成同普通建筑陶瓷生产中所使用的混合泥化学成分近似，烧失量也基本类似，但铁含量、碱金属、碱土金属含量偏高，特别是其中Fe2O3含量远高于普通所使用的混合泥，会带来烧成氧化不好及降低配方温度等问题。
疏浚泥有机质含量高，烧成过程易将粘土质矿物中的氧化铁还原，疏浚泥中的贝壳屑等也将分解释放出膨胀性气体CO2，在快烧情况下，如排气不好，会以微小封闭气泡的形式均匀分散于熔化液相中，如生产抛光砖产品，可能产生针孔、熔洞等缺陷降低产品质量。此外，疏浚泥中较高的铁含量会使坯体颜色变暗，故采用釉面装饰方法，生产仿古釉面砖产品。
此外，对于使用疏浚泥沙生产建筑陶瓷，对其中可能富含的重金属要考虑满足建筑陶瓷的环境标志产品技术要求，对1#样品进行了可溶性铅、镉及固体污染物可溶性铬测试，测试结果见表2。从检测结果来看，其铅、镉含量满足《环境标志产品技术要求陶瓷砖》（HJ/T297-2006）的相关技术指标，铬含量满足（GB15618-1995) 土壤环境质量标准一级要求。通过对配方的调整并采用相适应的釉面配方，将疏浚泥应用于建筑陶瓷，其技术路线是可行的。
3 样品制备
因疏浚泥胶结性强、含水率高、铁含量高，作为一种陶瓷原料不但要考虑其化学成份中的SiO2和Al2O3含量，还要考虑Fe2O3含量和有机质的烧失、浆料的性能等多个影响因素，特别注意的是为稳定配方原料，取样地点不同的疏浚泥应均化后方可使用。配方中使用的其他原料化学分析见表3。
经反复实验确定，按表4的干重质量比例配比原料。过程如下：取疏浚泥及各原料进行干燥，按干料比例1:0.5加入水，少量CMC及水玻璃、STPP共同混合球磨，测试浆料细度达到250目筛余为0.3%～0.8%后放浆过100目筛，浆料经微波干燥、手工造粉、陈腐后以15MPa压力用小压机成形为300mm×300mm规格陶瓷样品，进烘箱于180℃恒温干燥至坯体含水率<0.5%，再放入辊道窑在1195℃下烧成，烧成时间为68min。
4 样品性能分析
对所制备的陶瓷样品进行断裂模数、吸水率、热震性、耐酸碱等理化指标测试, 同时对环境要素的放射性进行检验，结果汇总于表5中。
我们根据环境标志产品要求对样品进行铅、镉测试，实验样品测试指标如表6所示。
从实验可以看出，实验过程方法及产品设计配方温度同一般仿古砖制品坯体制备过程类似，并未明显改变陶瓷生产工艺过程；从断裂模数、抗热震性、耐酸碱等产品检测性能上来看，疏浚泥的加入未影响陶瓷产品的各项主要指标；从重金属溶出、放射性检测等方面来看，均满足环境标志产品的要求；可见利用疏浚泥进行资源循环利用生产建筑陶瓷是可行的。
5 结 论
对江河疏浚泥沙进行研究，代替高岭土类原料生产建筑陶瓷，利用这一低品质原料替代高品质原料，资源循环利用生产建筑陶瓷，减少了天然矿物原料的消耗，具有领先水平和行业示范意义；目前国内外陶瓷行业还没有利用疏浚泥生产高档陶瓷的先例，该种技术可深入研究，工艺技术具备行业推广的可行性，该类新型陶瓷产品可作为一种循环经济和持续发展的实例。
参考文献
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