石材加工廢料的研究與應(yīng)用

石材加工廢料的研究與應(yīng)用

中國石材資源廣泛，品種眾多（主要是大理石和花崗巖）?；◢徥Y源大部分集中分布在沿海各省。山東、浙江、福建、廣東四省及廣西自治區(qū)的生產(chǎn)量幾乎占到全國花崗石產(chǎn)量的70%。山東省日照市五蓮縣是江北最大的石材產(chǎn)業(yè)基地。五蓮縣石材資源豐富,石材資源以花崗巖為主,地質(zhì)儲量達(dá)到50億m3,是建筑裝飾用的上乘材料。豐富的石材資源和廣闊的市場前景,帶動石材加工業(yè)不斷發(fā)展壯大。石材加工業(yè)已經(jīng)成為五蓮縣重要的經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)。目前,五蓮縣石材項(xiàng)目約900余家,大多以小作坊為主。石材工業(yè)是資源加工型產(chǎn)業(yè),生產(chǎn)過程仍普遍采用傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式,加工技術(shù)、設(shè)備落后,不但影響了石材生產(chǎn)效率,造成石材荒料成材率低、產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊,而且在鋸切和研磨的過程中產(chǎn)生大量邊角料、鋸屑和磨屑等廢料,直接導(dǎo)致了石材資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。生產(chǎn)加工過程產(chǎn)生大量廢棄物,對當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重破壞,尤其是石材廢水的偷排、漏排引起嚴(yán)重的地表水質(zhì)污染,使原本清潔的河流變成“牛奶河”。如何處理和合理利用石材廢料,變廢為寶,已經(jīng)成為石材加工企業(yè)以及當(dāng)?shù)卣株P(guān)注的問題。為此,五蓮縣委、縣政府對石材加工業(yè)進(jìn)行綜合整治,最大限度地降低石材工業(yè)對周圍環(huán)境的影響。根據(jù)《中共五蓮縣委五蓮縣人民政府關(guān)于加快五蓮石材工業(yè)園建設(shè)的意見》(蓮發(fā)7號),石材業(yè)發(fā)展思路為:石材加工企業(yè)全部退路入園發(fā)展,實(shí)現(xiàn)石材加工企業(yè)規(guī)模發(fā)展、提檔升級和清潔生產(chǎn),打造可持續(xù)發(fā)展的石材加工基地,爭創(chuàng)省級乃至國家級循環(huán)經(jīng)濟(jì)示范園區(qū)。1石材主要廢物的回收和化合作用石材加工廢料一般包括石材邊角料、石渣、廢粉及鋸泥等。1.1石粉復(fù)合涂料(1)利用花崗巖碎石制取涂料。首先按照不同粒徑要求粉碎,再經(jīng)篩選成碎石顆粒,經(jīng)防止風(fēng)化處理后,加入特殊配方的亞克力樹脂調(diào)制而成。這種花崗巖碎石涂料具有天然石材的質(zhì)感,且不褪色,涂刷性好,能有效防水、抗酸堿、附著力強(qiáng)、色彩多樣,不僅能改善涂料性能,涂刷效果逼真,還能使石粉得到增值,但是同樣對石粉的純度要求較高。(2)生產(chǎn)燒結(jié)磚。意大利的UNIECO磚瓦設(shè)備公司采用不同百分比的廢漿(最高添加40%的廢漿)與黏土混合得到合格產(chǎn)品;P·Torres,H·R·Femandes等在原有瓷磚生產(chǎn)工藝下,成功利用廢花崗巖泥漿代替長石生產(chǎn)瓷磚。1.2廢石粉等聚合物原料我國對石材加工廢粉的研究起步較晚,應(yīng)用技術(shù)不成熟,導(dǎo)致我國目前大部分廢粉堆積成山,無法得到充分的利用。目前國內(nèi)廢棄石料綜合利用的主要途徑如下。(1)石材邊角料可以用來生產(chǎn)小塊料及馬賽克等。由于這些廢石塊雖未成荒料,但仍有一定塊度,可以進(jìn)一步加工,生成小石塊料或者馬賽克等。(2)利用廢石料、廢石粉生產(chǎn)人造石材。人造石材包括各種人造石的板材、異型材、人造雕、仿石用具及工藝品等。利用石材廢料生產(chǎn)人造石,廢料利用率較高且成本較低。儲凌等以廢石粉、不飽和聚酯樹脂作為主要原料,采用常溫成型工藝制備了人造大理石,但是其增加的成本遠(yuǎn)大于摻入廢料降低的成本,很難進(jìn)行推廣生產(chǎn)。(3)廢料用于混凝土及專用砂漿制備。廢石粉由于其粒度很小,具有良好的微粒填充作用和微集料效益。胡紅梅、程瑤等研究利用廢石粉生產(chǎn)綠色高性能混凝土,其研究表明,在合理的摻量范圍內(nèi)(≤15%),可以利用廢石粉替代水泥作為混凝土摻合料,不僅能滿足高性能要求,同時(shí)可以節(jié)約水泥,充分利用礦產(chǎn)資源,減少環(huán)境污染,具有環(huán)境保護(hù)與混凝土綠色化的雙重效益。林生鳳通過對石材廢料制備蒸壓加氣混凝土專用砌筑砂漿的研究表明,廢石粉可作為粉煤灰的替代物,用于制備蒸壓加氣混凝土專用砌筑砂漿,石粉取代率25%~50%,砂漿的各項(xiàng)性能均符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JL890-2001的要求;但廢石粉不適宜取代水泥用于配制專用砂漿。(4)廢料用于制造玻璃。在廢石粉中添加一些氧化物(二氧化硅),再與沙子、碳酸鈣等混合,按照一定的比例混合制造玻璃,其抗水性、透光性等性能都已通過技術(shù)鑒定。廢石粉的加入可以減少沙子的使用量。俞祚華等研究采用花崗巖廢料制備微晶玻璃,并取得一定成功。(5)廢料的其他利用。廢石料、廢石粉用于生活用煤中,不但能夠減少用煤量,還可以起到助燃和脫硫的作用,降低SO2有害氣體逸出量,改善室內(nèi)外的空氣質(zhì)量;在電焊條的制造中加入適量的石粉,可起造渣作用,防止焊接熔池及空氣進(jìn)入到電弧中。2五蓮石工業(yè)園廢物回收的回收利用2.1廢水處理工藝五蓮石材工業(yè)園石材加工主要生產(chǎn)工藝為鋸切、打磨,具體加工工藝流程如圖1所示。石材原料為花崗巖石,來自五蓮縣,來料進(jìn)廠首先用鋸機(jī)切割,再用切機(jī)切片,然后用磨機(jī)將石片表面打磨后即成成品。石材加工過程產(chǎn)生的主要污染物估算依據(jù)及產(chǎn)污量:(1)根據(jù)《石板材行業(yè)環(huán)境問題及其對策》、《石材加工冷卻水的循環(huán)使用》:石板材邊角料和石渣分別占板材原料的27%和6%,鋸泥中石粉量一般為石材原料的7%,冷卻劑使用量為0.7~1kg/m2毛板,鋸泥量約等于石粉量和冷卻劑量。(2)根據(jù)《石板材加工廢水處理實(shí)用技術(shù)》:一般鋸機(jī)(10片,3臺鋸機(jī)配1臺切機(jī))廢水產(chǎn)生量約14m3/(臺·h)、磨機(jī)廢水產(chǎn)生量約0.7m3/(臺·h),廢水循環(huán)利用時(shí),補(bǔ)充水量為循環(huán)水量的1%。(3)根據(jù)《石材加工行業(yè)防塵措施的效果和評價(jià)》:濕式鋸切作業(yè)場所粉塵產(chǎn)生濃度均值1.5mg/m3、濕式磨光作業(yè)場所粉塵產(chǎn)生濃度均值1.2mg/m3,鋸、切、磨均為濕法。由上可知,石材加工過程產(chǎn)生大量的石材廢料,如何資源化處理這些固體廢料,成為石材工業(yè)園面臨的最大問題與考驗(yàn)。2.2地面應(yīng)用專利技術(shù)開發(fā)五蓮石材工業(yè)園采用濕法加工工藝(鋸切、打磨均采用濕法加工),產(chǎn)生主要污染物為鋸泥(濕式粉塵)。針對鋸泥產(chǎn)生量大、水分大等特性,計(jì)劃采用翟玉波等人蒸壓鋸泥混凝土砌塊及其加工專利技術(shù)處理石材鋸泥,加工其為生產(chǎn)工程砌塊。此項(xiàng)專利充分利用了石材加工行業(yè)所生成的大量廢棄物———鋸泥,進(jìn)而制成建筑行業(yè)所用的優(yōu)質(zhì)材料,不僅具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益,而且在很大程度上減少了石材加工行業(yè)對環(huán)境的污染排放,同時(shí)具有良好的社會效益。玉蓮石材工業(yè)園鋸泥資源利用工藝流程圖見圖所示。3