陶瓷原料选择与资源综合利用
时间：2021-01-07 16:01:40 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要：目前，我国陶瓷原料资源的开采缺乏科学合理的规划和综合利用措施，致使资源利用率很低。本文论述了陶瓷原料的选择与资源综合利用，对解决需求增长与资源短缺的问题提出了两种参考方案。一是采用先进工艺技术对劣质原料优用；二是综合利用工业固体废弃物及尾砂，节约现有资源的同时也保护环境。同时，本文还重点论述了建设大型陶瓷原料生产基地，实现原料标准化对于资源综合利用的重要性、紧迫性，并分析了当前遇到的困难。
关键词：陶瓷原料； 资源；选择；综合利用；原料标准化
1 前言
陶瓷原料是陶瓷的根本，是陶瓷工业的粮食，是组织陶瓷生产的基础。非金属陶瓷原料是不可再生资源，而目前我国陶瓷原料资源的开采，缺乏科学合理的规划和综合利用措施，致使资源利用率很低。这就要求对资源进行综合开发利用，以节约资源。随着陶瓷工业的迅速发展，工业固体废弃物的种类和数量也越来越多，不但对环境造成了污染，而且还是一种资源的严重浪费，同时，废弃物的处理问题也给企业带来了无形的压力。陶瓷矿产资源消耗巨大且浪费严重，造成许多优质陶瓷原料资源濒临枯竭，而且较高的价格也限制了其应用。因此，从陶瓷原料选择与资源综合利用角度来看，工业固体废弃物的再利用是一个很不错的选择。大力开发利用低质原料和工业废料，不仅有利于优质陶瓷原料的保护，还可以降低生产成本，提高企业的经济效益，有利于陶瓷行业的可持续发展。
2 采用先进工艺技术提高资源利用率
2.1 各类天然岩石的利用
为了更好地节约优质原料，降低成本，提高资源效益，各类天然岩石的应用就尤显重要。硅灰石是一种低硅酸钙类矿物，主要产于酸性侵入岩与不纯的石灰岩的接触变质带中，在烧成中它是助熔剂，出现钙长石的反应温度比粘土质坯体生成莫来石的温度低，出现液相的温度也低。因此，硅灰石是一种适用于低温快烧的陶瓷原料。透辉石是链状结构的硅酸盐类矿物，单斜晶系，晶体常呈粒状或针状。透辉石有与硅灰石相类似的性质，且熔点较硅灰石低，膨胀系数也较硅灰石小，变化缓慢。透闪石是一种双链状结构的硅酸盐矿物，属闪石族中的单斜角闪石亚族，透闪石的工艺性能与硅灰石相似。硅灰石、透辉石、透闪石和叶腊石等是快烧的好原料，其他，如霞石正长岩、铿长石、珍珠岩、斜长岩和钙镁橄榄石等均可代替长石作为陶瓷的熔剂原料用于各类陶瓷制品中[1，2]。但是由于硅灰石、透辉石等低温快烧原料都具有烧成范围较窄的缺点，若没有先进可靠的工艺技术和相应的设备，低温快烧原料很难推广。科研院校应与企业合作，在天然岩石的利用方面做些新工艺、新技术的应用研究，提高资源利用率。
2.2 低品质原料的除铁增白方法
我国陶瓷原料资源丰富，但大多是含铁较高的低品质原料，如：我国现有高岭土储量为4.8亿t，而煤系高岭土有100亿t，但煤系高岭土中大多含铁较高。陶瓷原料由于含铁高使其品质大大下降，产品的白度受到很大的影响，产品上不了档次，难以满足市场的需求，这就迫切要求对含铁高的低品质原料进行加工处理。目前除铁增白的方法有物理法、化学法和生物法。物理法分水洗法、磁选法和浮选法，其中，水洗法成本不高，但是对白度提高不大，而磁选法和浮选法对白度的提高效果较好。目前磁选法应用较广，各种高梯度磁选机的研究和应用也得到了重视，因为高梯度磁选法产量大，利于机械化生产。化学法分为还原法、氧化法和还原氧化法，但化学法成本一般都很高，因此很少被使用。生物法微生物浸出技术成本较低，环境污染小，是一种有发展前景的新的增白方法。
3 综合利用工业固体废弃物、尾矿
3.1 工业固体废弃物的利用
不少工业固体废弃物可以作为建筑卫生陶瓷的原料，以扩大陶瓷原料资源的来源。废弃物用于陶瓷方面的研究比较多，主要集中在建筑陶瓷、多孔陶瓷、高性能陶瓷中，其中，后两者的应用还有待深入研究。用于建筑陶瓷生产的废弃物主要是粉煤灰和工业废渣；用于泡沫、多孔陶瓷和高性能陶瓷生产的废弃物主要是粉煤灰和煤矸石。玻璃工业废弃物在陶瓷工业中的应用主要是将玻璃纤维废料转变成玻璃粉末，并将该粉末与添加剂混合物颗粒化处理；然后将颗粒状粒子成形为陶瓷生坯；最后加热烧结成为陶瓷产品，其烧结温度为700～1000 ℃，大大降低了能源和天然资源的消耗。另外，还可以将赤泥与花岗石碎屑和碎玻璃混合，通过熔化和结晶生产玻璃陶瓷材料。陶瓷工业固体废料的再利用主要是对陶瓷厂自身产生的工业废料加以回收利用，现在废白瓷粉在陶瓷坯体中的循环利用技术已经非常成熟，并在陶瓷釉中也得到了广泛的应用。陶瓷釉中引入废瓷粉，不仅可以充分利用废陶瓷，利于环境保护，而且还可以降低釉料的烧成温度、改善坯釉结合性能、提高釉面质量。
3.2 尾矿的利用
高岭土、瓷石是陶瓷的主要原料，在矿山开采加工中大量尾砂的泛滥和废弃， 给社会、环境带来巨大危害，同时也是对矿产资源的极大浪费。通过攻关研究，在景德镇实现了尾砂无尾矿选矿新工艺，对其选矿产品进行开发应用，以及直接以尾砂为主要原料研制出多种尾砂制品，具有很好的社会、环保和经济效益， 从而使陶瓷原料尾砂综合利用取得新进展，新突破[3]。只要尾矿没有放射性，不危害人体健康且容易生成玻璃体，都可以考虑用作生产玻璃陶瓷的原料，利用尾矿及其它工业辅料生产的玻璃陶瓷主要用作建筑装饰材料，它因具有机械强度高、耐腐蚀性好等优点而被誉为21世纪的建筑材料。
4 建设大型原料生产基地
提高资源利用率一个重要的任务就是提供性能稳定的陶瓷原料，因为提高和稳定陶瓷产品质量的根本是要稳定陶瓷原料，这就希望陶瓷原料深加工企业所产原料的化学组成、矿物组成、粒度组成等方面要在不影响生产的范围内波动，才能保证生产处于一种稳定的状态[4]。
4.1 建设大型原料生产基地所存在的问题
我国是一个陶瓷大国，陶瓷生产的历史源远流长，当然这与其得天独厚的陶瓷资源是分不开的。但由于目前天然的优质原料越来越少，甚至出现枯竭， 数量众多的是质量一般的原料，可谓是“好的不多，多的不好”。而且从全行业来看原料加工水平和监控水平都很低，难以满足现代化陶瓷工业生产的要求，这就要求尽快建立规模化的原料生产基地，使我国原料深加工形成标准化、系列化和专业化生产。原料的标准化有利于陶瓷行业的发展，但目前仍存在很多问题和困难。
