陶瓷行业的节能减排与绿色陶瓷的发展

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1、陶瓷行业的节能减排与绿色陶瓷的发展1 前 言由广东省科技厅、广东省材料研究学会和广州有色金属研究院共 同主办，广东工业大学材料与能源学院、广东省环保产业协会、佛山 市陶瓷研究所协办的“广东省节能减排与环境友好新材料”研讨会于 7 月2829日在广州大学城召开，材料产业如何实现自身节能减排； 新材料、新技术如何为节能减排提供关键技术支撑；材料生产企业如 何把握新形势下的发展机遇以及新能源的利用再次成为热点话题，陶 瓷产业的节能减排形势也引起极大关注。国家科技部高新司新材料处处长王琦安针对当前我国能源和资 源不足、能耗高、环境污染严重的严峻形势，分析了主要传统材料产 业的节能减排潜力，广东省科技厅

2、高新技术发展及产业化处调研员王 可炜提出了科技创新工作的切入点和行业共性关键技术。而相关议题 如“石化材料行业节能减排技术及废弃物循环利用”、“无机材料行业节 能减排技术及废弃物循环利用”、“节能减排新材料”、“可持续能源材 料”更是有针对性地提出了各自领域的节能减排技术。本文根据现阶 段节能减排的主题，并针对陶瓷行业的特点，阐述了陶瓷产业的节能 减排与绿色陶瓷的发展趋势。2 环保压力促陶瓷行业提升发展我国是世界上陶瓷生产的第一大国，产品出口到 160 多个国家和 地区，年出口量与出口额均居世界前列。目前，广东省陶瓷墙地砖的 产量约占全国的 60%，占全球的 30%；卫生陶瓷约占全国的 50%

3、、全 球的 17%；日用和艺术陶瓷占 20%。佛山是广东建筑卫生陶瓷的主产 地，潮州是日用和工艺陶瓷的重要生产基地。广东的建筑卫生陶瓷制 造设备的研发能力在国内处于领先地位，大吨位压机、抛光机、窑炉 等关键设备的水平已经达到国际先进水平。如今广东已有国家级建筑 卫生陶瓷技术中心 1 个、省级技术中心 3 个、市级技术中心 3 个、省 级研究所 5 个、市级2 个。然而，陶瓷产业既是能源、原材料消耗大 户，又是工业污染物排放的源头，对企业周围环境影响较大，以致严 重影响陶瓷行业的整体形象。目前陶瓷企业使用的燃料包括重油、柴 油、水煤气等，都对环境有不同程度的污染。此外，陶瓷企业在生产 过程中还产

4、生了大量的废气、废水、固体废弃物等，对大气环境、河 流及土地造成了较大的污染，已成为环境部门重点治理的对象。近年 来，随着原材料价格上涨、能源紧缺，陶瓷企业的生产成本和环保压 力更日益增大，一系列内部与外部的严峻形势将加快促进陶瓷行业的 提升发展。在陶瓷行业，高能耗已成为产业发展的一个重要瓶颈。据统计， 广东的陶瓷产业超过500 亿元的产值规模，其中建筑卫生陶瓷的产值 约 100 亿元，并已形成巨大的产业链。在陶瓷生产的能源和原料消耗 方面，目前广东省生产建筑陶瓷的耗能可能远超过1600 万吨标煤， 原材料消耗 6000 万吨以上；生产卫生陶瓷的耗能为 70 万吨标煤左 右，消耗原材料 80

5、万吨左右；生产日用和艺术陶瓷耗能为50 万吨标 煤左右，原材料消耗为 72 万吨左右。显而易见，节能减排是陶瓷行 业发展的重点。为实现节能减排的目标，可通过调整配方和制备工艺， 实现固体废料的零排放，与此同时，开发低运行成本的废气、废水的 处理方法和工艺都是行之有效的手段。我国陶瓷产业能耗高、效率低，很大程度上是因为标准化水平较 低，生产过程能耗标准的制定和实施未受到普遍重视，其中大部分生 产用能设备没有能效标准，或没有强制性的监察，不能有力地推进节 能技术的创新和实际应用。据悉，目前我国涉及陶瓷制品方面的国家 标准和行业标准有350 多项，大多为产品标准和检验方法标准，而有 关陶瓷生产节能减

6、排的技术标准仅 14 项。有专家认为，在陶瓷生产 的各个主要工序都存在节能降耗的空间，如坯体干燥、烧成工序以及 现有的技术都有约2030%的节能潜力，若采用高新技术甚至可以实 现超过 50%的节能潜力，若将这些潜力有效发挥出来，将对陶瓷业的 提升发展有重要意义。3“节能减排”成陶瓷产业大势所趋随着“十一五”节能专项规划的出台，国家对高能耗高排放产业的 改革势在必行，陶瓷产业正是高能耗、高污染的行业，节能减排将成 陶瓷产业的大势所趋。在佛山， 2007 年 216 家能源审计不合格企业 的黑名单中,陶瓷企业竟占了84 家，对陶瓷企业节能、环保的改革必 然首当其冲。面对着越来越大的环保压力，陶瓷产

7、业进入了产业结构 调整的重要发展阶段。大小陶瓷企业都不得不采取各种手段寻求生存 空间，并积极开拓市场，以在产业洗牌的过程中站稳脚跟，在新的产 业布局下谋求发展。包括产业迁移、技术升级等措施都成为了各企业 的战略选择。作为近年的一大发展趋势，节能减排已经成为了 2008 年陶瓷行业的重头戏。在陶瓷工业的一般工艺流程中，能耗主要体现在原料的加工、成 形、干燥与烧成这四部分。其中干燥和烧成工序的能耗约占80%，而 窑炉是陶瓷企业最关键的热工设备，也是耗能最大的设备，可通过窑 炉结构的优化、烧成技术的创新、合理选用烧嘴、余热回收利用、大 范围采用多变量模糊控制技术以及研究开发轻质陶瓷纤维保温材料 和更

8、先进的涂层技术等来进行技术革新，挖掘节能潜力。此外，加快 产业结构调整步伐，以先进生产工艺代替落后的生产工艺，发展循环 经济，进一步扩大对各类工业废弃物的利用量，加强企业节能管理， 开发节能新工艺、新技术和新装备等是节能减排的重要手段。陶瓷企业可选用标准化、系列化生产的原料，以保证产品质量的 稳定，减少原料加工过程中的粉尘、噪音污染。另外充分利用工业废 渣、废料制造具有环保功能的墙地砖，如渗水砖、隔音砖、节能砖、 可以循环使用及可降解的墙地砖等，拓宽陶瓷生产原材料的来源。在 废水循环利用方面，可设置陶瓷废水处理设施，让废水回收再用，实 现废水的零排放，处理后的清水可以重复利用，而沉淀污泥可压滤

9、脱 水制成泥饼，重新用作制陶原料。随着陶瓷工业的迅猛发展，陶瓷废料，特别是抛光砖废料的数量 也越来越多，据统计，仅佛山陶瓷产区，各种陶瓷废料的年产量已经 超过 600 万吨（其中抛光砖废料达300 万吨），如此大量的陶瓷废料 不但污染环境，限制陶瓷工业的可持续发展，而且废料的处理给陶瓷 生产厂家带来了巨大的成本负担。以抛光砖废料、高温砂、低温砂以 及各种粘土为主要原料，经球磨、干燥、成形、烧成后制备的兼具保 温隔热功能的环保型多孔陶瓷材料已经开发出来，利用瓷渣粉烧制高 性能瓷渣陶粒和轻质瓷砖技术也已研制成功。利用炼铁矿渣作为主要 原料已成功生产出特黑矿渣抛光砖、炉面板等产品。陶瓷废次品经处 理

10、使用后，可大量节约填埋陶瓷垃圾所需的宝贵土地资源。此外，采 用红坯原料和其他低质材料作陶瓷坯体，可以大大拓宽陶瓷行业的发 展前途。节能减排是中国经济科学发展的不二选择，也是推进制造业优化 结构和产业升级最重要的手段。在这样的共识下，佛山市政府节能减 排“军令如山”：禅城区将在 2008 年年底以前，通过各种形式淘汰 90 家低端的陶瓷企业，目前已有35 家停产或关闭，仅有 25家企业被列 入改造提升的名单。但这并不意味着将保留这 25 家陶企，如果整治 不达标，在2009年 6 月底之前，禅城区内的陶瓷生产企业同样可能 全部被淘汰。以节能减排的达标与否来确定建筑陶瓷生产企业的去留 这在佛山建筑

11、陶瓷企业的发展史上从未有过。4 清洁能源为可持续发展带来生机 能源危机和环境污染是人类社会可持续发展急需解决的难题之 一，人类在利用化石能源创造了空前的经济繁荣的同时，也带来了能 源短缺和环境恶化的后果，而清洁能源的应用，为企业的可持续发展 带来了新的生机。我们通常将对环境友好的能源，即环保、排放少、污染程度小的 能源称为清洁能源。而其准确的定义是对能源清洁、高效、系统化应 用的技术体系，即能源利用的技术体系，清洁能源在强调清洁性即符 合一定的排放标准的同时也强调经济性。清洁能源主要有洁净煤技术、核电、太阳能、生物质能、水能、 风能、地热能、潮汐能和氢能等，其发展至今在我国正得到越来越广 泛的

12、应用。4.1 洁净煤技术目前洁净煤技术比较成熟的有型煤、洗选煤、动力配煤、水煤浆、 煤炭气化、煤炭液化、洁净燃烧和发电技术等，在陶瓷行业，水煤浆 和水煤气技术已经在喷雾塔和陶瓷窑炉烧成上得到了很广泛的应用， 其技术也已日益成熟。4.2 核 能 核能是清洁的能源，也是我国主要的发电来源之一，地位仅次于 煤炭和水电，据悉，到2020 年，我国将新增30 座核电厂。4.3 太阳能太阳能是清洁可再生的能源，目前已经在我国得到较大范围的使 用，主要体现为太阳能热水器的普及使用。在许多地区，包括太阳能 电池等太阳能产业正得到快速的发展。4.4 生物质能生物质能是指生命物质排泄和代谢出来的有机物质所蕴含的能

13、 量，我国生物质能储量丰富，70%在广大的农村，其应用也主要在农 村地区，目前已有相当多的地区正在推广和示范农村沼气技术。而生 物质能在生物柴油研究方面也得到了快速的发展，在福建、四川等地 已经建有小规模的生物柴油生产基地，但产业化还有待时日。4.5 水 能水能在我国早已得到大规模的使用，主要是用来发电，这些水电 站提供的能源，为我国经济建设作出了巨大贡献。4.6 风 能风能在我国甘肃等风能资源丰富的地区已有较大规模的应用，据 中国风电发展报告指出，中国有能力在 2020 年实现 4000 万千瓦的 风电装机容量，风电将超过核电成为中国第三大主力发电电源。4.7 地热能我国地热资源丰富，有效利

14、用地下蒸汽和地热水，可以发电、供 暖等，目前地热发电站主要集中在西藏地区，在其它地区，地热也正 得到越来越广泛的应用。4.8 潮汐能潮汐能是一种海洋能，是海水潮涨潮落形成的水的势能，我国潮 汐能发展已有 40 多年的历史，并建成了长期运行的潮汐电站。4.9 氢 能氢能是一种新型的清洁能源，正在世界范围内掀起研究热，我国 在氢能研究领域已经取得很多重要的成果，如燃料电池、燃料汽车技 术等。此外，据统计，全球每年因燃烧化石燃料及工农业生产过程中产 生的二氧化碳超过 250 亿吨，其中只有 150 亿吨被植物吸收，其余 100 亿吨残留在大气中，造成了严重的温室效应，陶瓷行业也是二氧 化碳排放大户之

15、一。目前，利用二氧化碳作为原料合成全降解塑料、 化工产品、甚至燃油的替代品和品质改良剂已成为世界范围的研究热 点，而且取得了很多重要突破，该技术将工业二氧化碳废气变废为宝， 可谓典型的节能减排应用。5 绿色陶瓷使环境协调成为可能绿色陶瓷的概念源于生态环境材料，即同时具有优良的使用性能 和最佳的环境协调性的材料，环境协调性主要体现在对能源和资源消 耗少、对环境污染小和循环再生利用率高等方面。通常绿色陶瓷制品 指合理利用自然资源，在生产制作过程中无环境污染 （即指环境负荷 最低）、能耗低，在使用时有益于人类健康的产品。其标准包括：对人 类有害的废水（含铅、镉、汞、铬等重金属元素）尽量少；对环境有

16、污染的废气（SO2、NOX、CO、CO2及烟尘等）尽量少；噪音、热散 失尽量少；对人类身体不利的放射性物质不存在；粉尘、游离二氧化 硅尽量少；生产和工作环境要清洁、干净、舒适；节约能源和减少原 材料消耗，并做到物尽其用。绿色陶瓷产品包含了环保产品、节能产 品，以及健康产品、多功能产品，如无铅无镉低温陶瓷制品、抗菌保 健陶瓷等。其在生产、使用、废弃和再生循环过程中与生态环境相协 调，满足最少资源和能源消耗、最小或无环境污染、最佳使用性能、 最高循环再利用率，并对人类的生活无毒害。绿色陶瓷产品的开发研 制和推广使用，将促进资源综合利用率的提高，减少植被的破坏，使 人类与环境的和谐成为可能。我国发展绿色陶瓷，现阶段的重点应放在引入资源和环境意识， 采用高新技术对占主导地位的传统陶瓷产品进行环境协调化改造，尽 快改善陶瓷工业对资源能源的浪费和严重污染环境的状况。5.1 原料方面原料由就地取材、独立加工逐步向专业化、标准化、系列化、商 品