陶瓷污水处理后的循环水对浆料解胶的影响
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作者: 张德佑 张俊峰
摘 要：陶瓷生产工艺过程中产生大量的污水，陶瓷企业在污水处理时，通过添加污水处理药剂，使污水澄清后循环使用，加入到球磨机内球磨制浆。由于污水处理后水中含有的阳离子和阴离子影响浆料解胶，如果解胶剂选择不当，会造成浆料水份偏高、粘度大，球磨效率降低，球磨和喷雾干燥的能耗增加。科学设计陶瓷污水处理工艺及正确选择解胶剂，对降低浆料水份和黏度，满足浆料工艺参数要求，实现水资源循环利用，节能降耗，清洁生产，推进陶瓷行业可持续发展。
关键词：陶瓷；循环利用；污水处理；工艺；解胶剂
1 前言
中国经济建设在改革开放的30多年历程中高速发展，陶瓷生产工艺技术和产销量均得到快速提升，甚至远超GDP增速。与此同时，环保意识的加强，探索治污方案成为从事陶瓷行业的技术人员及专家的课题。
陶瓷生产中产生的污水，大多数因含有多种无机和有机盐，直接排放将导致环境污染，另外从节约水资源的角度讲，也是浪费水资源。近年来，迫于生产成本及环保意识增强，陶瓷企业在“三废”（废水、废气、废渣）处理方面也在做多方面的努力，设备和技术的研究及应用日趋完善，对废水、废渣基本实现零排放。
目前，陶瓷行业基本上是在污水中添加污水处理剂，使污水中悬浮物、胶体、溶解物、油污等产生物理化学反应，形成絮凝、沉淀等物质后同水分离，分离后的水经中和、脱色澄清后循环利用，加入到原料球磨工序制浆。加入球磨机的水虽然表面看是澄清的，但由于水中可溶性离子，如Al3+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+、Rx- （阴离子型有机离子）、Cl-、SO42-离子的存在，对浆料解胶具有较大的影响，通常导致浆料参数变差：解胶不好，触变性大，流速变差，粘度增大，水份偏高；以至球磨及喷雾干燥制粉能耗增加，粉料颗粒级配不合理（假颗粒和微粉偏多），粉料压制后的坯体致密度差，强度降低，烧成后良品率低。
针对陶瓷污水处理后水中含有的有害离子，研发及应用合适的解胶剂，才能有效降低浆料水份，满足浆料生产要求。
2 污水处理
工业废水处理方法按其作用原理可分为四大类，即物理处理法、化学处理法、物理化学处理法和生物处理法。
陶瓷工业污水中主要污染物有：无机物、有机物、酚水。来源主要有四个工序：原料车间、抛光线、窑炉尾气处理的脱硫（脱硝）塔、煤气发生炉水封等，其他工序产生的污水则相对较少。
陶瓷污水通常以物理处理法、化学处理法和物理化学处理法为主，即向污水处理池添加水处理药剂，形成化学沉淀和混凝物，经过多级沉降、过滤、脱色后的清水再经中和调节pH值至中性或弱酸、弱碱性后供原料球磨使用。沉淀物经压滤后按比例加入坯料配方中。
目前陶瓷行业普遍应用的污水处理剂主要有：聚丙烯酰胺（PAM），碱式氯化铝（BAC），聚合氯化铝（ PAC），硫酸亚铁（FeSO4・7H2O）或碱式硫酸铁（Fe4（OH）2（SO4）5）。污水处理后期，酸性较高的多采用烧碱、石灰进行中和调节pH值；碱性较高的多采用硫酸或者盐酸进行中和调节pH值。在污水处理的循环利用中，无形中引入了对解胶不利的离子，影响浆料的解胶，使浆料性能变差。
抛光线产生的污水中，主要有害离子为抛光耗材料中的磨石成份所造成，大量含有Al3+、Ca2+、Mg2+、Cl-等离子，污水处理后多数Al3+、Ca2+、Mg2+形成沉淀物分离，但少量离子及Cl-还溶解于循环水中，对浆料的解胶不利。
对浆料解胶影响较大的的离子多数来源于污水处理剂、脱硫脱销塔的污水和抛光线污水，其次是煤气发生炉的酚水，再则为车间清洗设施产生的污水。这些污水中对解胶有害的离子，须采用高效解胶剂或有机解胶剂（以液体类型为主）才能对浆料有效解胶；酚水目前多数陶瓷企业不再加入原料球磨工序，而是直接用在水煤浆制备球磨工序，也是通过选择或者调整水煤浆添加剂配方来达到水煤浆解胶，使其具有最佳水份和黏度（流速），以满足工艺要求。
因污水中有害离子对陶瓷浆料和水煤浆解胶的影响，所以在选择解胶剂和水煤浆添加剂的时候，须针对性的进行实验，确定合适的解胶剂和水煤浆添加剂，以兼顾成本和效果。
3 实验内容
3.1 土样和水
实验采用广东J厂和A厂的坯体配方料进行实验，浆料参数依据各陶瓷企业的工艺参数。坯料化学成份见表1。
土样预处理：土样经晒干或自然晾干后用鄂式破碎机粉碎并通过10目筛，混合均匀备用。
水采用陶瓷企业经污水处理后加入球磨机的生产用循环水。
3.2 解胶剂
解胶剂采用佛山市富威顺化工有限公司生产的解胶剂， L021为液体解胶剂，其余的为固体解胶剂，固体解胶剂全部研磨成细粉并混合均匀备用，解胶剂的化学组成如表2所示。
3.3 试验设备及仪
立式快速实验球磨机，电子天平（常熟市双杰测试仪器厂，型号：JJ1000，Max=1000 g，d=0.01 g，e=0.01 g），电子天平（上海良平仪器仪表有限公司，型号：FA1004，Max=200 g，d=0.0001 g，e=0.001 g），NDJ-5型涂-4粘度计，比重杯，秒表。
3.4 实验对比
精确称量实验样品：土样精确到0.05 g，水精确到0.01 g，解胶剂和增强剂精确到0.0005 g；依据生产细度要求，选择合适的球磨时间，满足浆料细度达到生产参数要求；球磨好的浆料经NDJ-5型涂-4黏度计检测流速，每一浆料连续测三次，取第二次检测数据作为浆料黏度（流速）判断浆料解胶的好坏；检测比重判断水份差异大小，比重偏差≤0.0030。
3.4.1 J面料坯料配方解胶
实验条件如下：
解胶剂为2425#和2425-B添加量为0.30%～1.4%进行试验，采用生产水同自来水比较，试验结果如表3、图1所示。 由实验可知，在自来水中，普通解胶剂（2425#）即可正常解胶，而且添加量比较正常，解胶范围在0.4%～0.6%、水份32%～34%、流速在30s～40s之间、比重在1.723。
生产水中因含有大量的有害离子，导致在正常添加量下，浆料黏度大，流速由30 s变差到100 s左右；即使解胶剂添加量增加到0.6%，流速还是偏差，达到70 s以上，解胶剂的添加量也增加到0.8%～0.9%，流速还是55 s多；在实际生产中，如果不调整解胶剂及其添加量，浆料黏度大，球磨效率低，出球较慢甚至不能出球，严重时影响正常生产。陶瓷企业原料车间为了正常出球，使流速恢复正常，一般通过提高浆料水份和解胶剂的添加量来保证浆料正常的黏度。
当污水处理后的循环水中含有较多有害离子时，需重新试验确定解胶剂型号，比如2425-A或者同液体解胶剂L-021共同使用以对浆料有效解胶。这样一来，浆料的解胶成本会有所变化，浆料粘度也同用自来水有差异，只能达到35 s左右，流速稍差5 s，但完全可满足生产工艺参数要求。
3.4.2 A仿古砖坯料配方解胶
实验条件如下：
解胶剂为515-A，添加量为0.30%～1.4%进行试验，采用生产水同自来水比较。解胶实验如表4、图2所示。 仿古砖坯料在自来水中解胶，解胶剂515-A的添加量为0.7%～0.9%范围时解胶正常。但因污水处理后的循环水作原料球磨用生产水时，解胶剂515-A的添加量增加到1.3%以上，几乎是用自来水中解胶的两倍，也就意味着解胶成本增加了一倍。
另外，浆料流速比自来水要差10 s左右，30 s提高到了40 s。这也是近期困扰该企业技术人员的问题之所在：原料（泥砂石等），工艺均未变，浆料在一段时间里黏度波动较大，黏度增大时球磨效率低下，出球困难，严重影响生产；经现场考察并分析后，同该企业技术及相关部门探讨后发现：该公司由于在污水处理工序上某一设备故障，导致污水处理药剂不能均匀添加，员工在添加药剂时，随意性较大，一天多的时候添加20～30包（25kg/包），少的时候添加5～7包，这样一来，加入球磨机的循环水中，对解胶有害的离子浓度波动较大，解胶剂的添加量却一直维持不变，甚至浆料黏度大时，出球困难；后经设备修缮后，污水处理剂的添加做到均衡添加后，问题迎刃而解。
4 结论与探讨
在陶瓷生产中，浆料解胶的好坏，关系到浆料水份、黏度、流动性的大小，好的解胶能改善浆料性能、降低水份、改善粉料性能，减少缺陷，提高成品优良率，降低能耗，实现节能降耗，清洁生产，推进陶瓷行业的持续性发展。
由于陶瓷污水处理工艺的不完善，循环水对陶瓷浆料解胶的影响较大。为避免浆料黏度大、水份高、能耗多、球磨效率低的局面，解胶剂的选择将更加严格。
影响坯釉料解胶剂的因素及注意事项如下：
（1） 因坯料配方组成的变化，尤其是矿物成份，风化陈腐程度，对解胶剂的类型、添加量均有不同需求。
（2） 污水处理剂对浆料解胶影响较大，因陶瓷行业污水处理技术的不成熟，不同企业对污水处理药剂选择及添加量的差异，甚至在同一企业因添加量的不稳定，导致浆料参数较大的波动，严重时直接影响到生产。
因此，在陶瓷污水循环利用的过程中，污水处理技术的完善，管理的规范，是保证生产正常进行前提。
针对实际生产中遇到的因污水处理问题对浆料的影响提出几点建议：
（1） 科学设计污水处理工艺，合理选择污水处理剂。在选择处理剂时充分了解其对浆料解胶的影响，降低对解胶不利离子的过多引入。另外，煤气发生炉产生的酚水，重点防止煤焦油的富聚，做到煤焦油的分离回收，尽量不要加入到水煤浆制浆中，否则将影响生产。
（2） 加强现场管理，均衡添加污水处理药剂和利用循环水，避免不利离子的富聚，导致解胶不好引起浆料黏度波动过大。
（3） 针对污水处理药剂的影响，因引入类型的不同，解胶剂类型及添加量也将发生改变，需试验确定并调整。
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