傳統陶瓷升級換代與發展的若干問題

摘要:本文論述了我國傳統陶瓷產業發展面臨的主要問題，如能耗高、附加值低、環境污染嚴重等，對傳統陶瓷的升級換代與未來的發展方向提出了幾點建議。

關鍵詞:傳統陶瓷;升級換代;發展

1我國傳統陶瓷的發展概況

我國是建筑衛生陶瓷的生產大國，產量連續十幾年位居世界第一。2008年我國陶瓷墻地磚的產量約57億m2，占世界總產量的60%左右，其中廣東省的產量約19億m2;衛生陶瓷產量約1.5億件，占世界產量的33%左右，其中廣東生產約5700萬件;日用陶瓷和美術陶瓷約150億件，占世界產量的70%左右。日用陶瓷和美術陶瓷產量連續30多年位列世界第一。

目前，我國陶瓷行業的發展主要面臨以下問題:

(1)資源和能源消耗比較大(見表1);

(2)優質原材料日益枯竭，供應半徑大;

(3)對環境的影響限制了行業的發展;

(4)產品同質化嚴重，附加值不高;

(5)創新性的科技成果少，實現了產業化的更少;

(6)日用陶瓷設備相對落后;

(7)基礎理論研究過少。

中國政府在哥本哈根氣候峰會前宣布，到2020年，中國單位GDP二氧化碳的排放要比2005年下降40%～45%。傳統陶瓷屬于高能耗、低附加值產業，其發展將面臨嚴峻挑戰，在低碳經濟的條件下，傳統陶瓷急需依靠技術創新進行升級換代、節能降耗、增加附加值，才能實現陶瓷產業的可持續發展，為低碳經濟和環保作出貢獻。

2傳統陶瓷節能減排與升級換代的發展方向

2.1開發低品質原材料

地球表面鐵元素的含量約為4.75%，含鐵原料儲量豐富，特別是廣東地區，紅泥(砂)等含鐵高的原料儲量較高。但鐵屬于著色性元素，它的存在影響產品外觀，特別是對于追求白度的拋光磚產品，含鐵原料的應用更是受到嚴格的限制。目前傳統陶瓷使用的原料主要是含鐵少以及部分含鉀、鈉、鈣等熔劑成分較高的原料。然而，由于白度高、工藝性能優良的優質原料越來越緊缺，對中、低品質陶瓷原料的充分利用與優化處理顯得越來越重要，成為解決這一矛盾的唯一出路。

對于含鐵量高的原料，一方面，可以通過各種物理化學方法，對原料進行除鐵增白處理，但處理成本較高。如果能夠通過配方改進，就地取材，充分利用這些“低品質”原料，對于節約生產成本、實現陶瓷工業的可持續發展具有非常重要的意義。

實際上，鐵元素對于陶瓷生產并非是“有百害而無一益”，如果能夠充分利用鐵元素的特點，則可以變廢為寶。如鐵在氧化氣氛下形成紅色的三價鐵離子，可用于生產紅坯陶瓷磚;鐵還有較強的助熔能力，在釉面磚坯體中適量引入，能降低產品的燒成溫度。此外，研究表明，坯體中含有1%～3%的三氧化二鐵時，有利于產品抗彎強度的提高，并且產品的吸水率并無明顯增大。

2.2 陶瓷產品的輕量化

曾幾何時，為了迎合與石材的競爭，陶瓷磚的厚度發揮到了極致，甚至“以厚為榮”，不僅造成了資源和能源的浪費，還增大了環境的負擔。“產品輕量化”是低碳經濟對傳統陶瓷產業提出的要求，也是減輕地球負擔、節能減排的迫切需要。陶瓷薄板的尺寸一般為1000mm×2000mm×(3～6)mm，這種大規格的超薄板材不僅解決了在建筑裝飾中減輕載荷的一大難題，同時節約了大量的原料、燃料和產品的運輸成本:

(1) 節約原料:其比傳統陶瓷磚每平方米節約原料50%;

(2) 節約水資源:其比傳統陶瓷磚每平方米節約清潔水63%;

(3) 節約電力:其比傳統陶瓷磚每平方米節約電能約26%;

(4) 減少廢棄物排放:其比傳統陶瓷磚每平方米減排10kg廢水，減少廢渣4kg;

(5) 節約運輸成本:每輛車的運輸量增加，車輛使用率提高了75%。

陶瓷薄板在我國已研發成功且有小批量生產，相關的國家標準也已出臺，但離市場普及還有一定的距離，需要進一步規范市場，并形成一定的輿論導向，使消費者走出“減薄就是偷工減料”的誤區。此外，我們還需要研究超薄的陶瓷板材，比如厚度小于1mm的“陶瓷紙”，以滿足建筑物的內外墻裝飾的需要，進一步拓展傳統陶瓷的用途。

2.3陶瓷產品的多功能化

用高新技術改造傳統陶瓷產業，增加陶瓷產品的科技含量和附加值，拓展其應用范圍，對于陶瓷行業的發展將有很大的促進作用，并有可能成為新的經濟增長點，為經濟和社會發展作出重要貢獻。

陶瓷具有防火、耐磨、耐腐蝕、耐老化、不起塵、強度高和美觀等優點，如果能夠通過適當處理，使其增加諸如抗菌、自潔、凈化空氣、全吸收、全反射或僅對紅外光波反射、保溫、吸音、隔音、防靜電等功能中的一種或數種，則應用范圍將會得到極大的拓展。

2.3.1 抗菌自潔陶瓷

抗菌、自潔陶瓷是上世紀90年代初興起的一種新的陶瓷品類，是材料科學和微生物學相結合的產物。它具有抗菌、除臭、保健、自潔等功能，從而可廣泛應用于衛生醫療、家庭居室、旅游賓館、民用或工業建筑等。早在90年代初，工業發達國家在醫院、餐廳、高級住宅率先使用了抗菌陶瓷制品，近年來，國外陶瓷品牌如TOTO、INAX等已有很多制品增加了抗菌功能。

加入二氧化鈦的陶瓷在光催化下有自潔、促使有機物降解、殺菌、凈化空氣等效果，但一般認為納米尺寸的銳鈦礦型的二氧化鈦在這方面的功能才比較顯著，如果能夠成功制備銳鈦礦型和金紅石型混晶的納米級二氧化鈦則效果最好。但是，銳鈦礦型的二氧化鈦是低溫穩定的，而陶瓷墻地磚一般都在1000℃以上燒成，瓷質的陶瓷墻地磚更是要求在1200℃左右燒成，在這樣的溫度下，二氧化鈦已經轉變成了金紅石型，并且晶粒也很容易長大。現在通用的做法是將納米級的銳鈦礦型的二氧化鈦復合到聚合物中，然后在低溫下涂覆到陶瓷表面來實現這些功能，但其耐久性不好，與陶瓷本身的使用壽命不匹配。因此，研究如何使銳鈦礦型的二氧化鈦在高溫穩定并限制晶粒的過分長大是今后研究的關鍵。

2.3.2 防靜電陶瓷墻地磚

傳統的防靜電材料主要有防靜電橡膠板材及聚氯乙烯(PVC)防靜電塑料板材，以及目前大量使用的防靜電三聚氰胺面層的地板等，由于這些材料均為有機材料，存在耐老化性能差、不耐磨、抗污能力差及防火性能欠佳等缺陷。防靜電水磨石雖然較好地解決了防火問題，但其發塵量指標仍然偏高，限制了其在潔凈廠房和機房工程中的應用。

防靜電陶瓷墻地磚不僅能防靜電，并且具有美觀耐用、防火、耐腐、耐老化、抗壓等其它防靜電材料難以兼有的優點，具有廣闊的應用前景，被應用于航天航空、石油化工、紡織、醫療等領域，已進入國家921重點工程(神舟七號載人航天飛船控制裝配中心)、中國航天科技總公司空間技術研究院等對防靜電干擾要求高的部門。但由于目前該產品顏色過于單調，安裝系統復雜，需要進一步優化，對于走入平常百姓家還需要一定的時間。

2.3.3保溫隔熱陶瓷磚

隨著經濟的發展，建筑的能耗問題備受關注，我國的建筑耗能是發達國家的三倍，各種建筑的總面積已經達到400億m2以上，并且每年又竣工新建房屋面積16～20億m2，建筑能耗從1978年占能源總消耗量的10%上升到現今的27.5%左右。新型高效保溫墻體材料的研發，受到世界各國的普遍重視。

目前，國家重點推廣的建筑外墻保溫材料一般為EPS(發泡聚苯乙烯)和XPS(擠塑聚苯乙烯)，其中EPS幾乎占節能建筑的90%以上，但大量的工程實踐證明，該材料存在重大火災隱患和工程保溫質量缺陷，其整體性、耐久性、防火、防雨水滲透性以及物理化學穩定性等都存在不足。

保溫隔熱陶瓷有豐富的氣孔，具有良好的隔熱保溫性能(其顯微結構見圖1)，且施工簡便，產品強度高、化學穩定性好、耐水抗凍、防火阻燃，是理想的建筑節能材料，隔熱保溫陶瓷外墻磚與EPS性能比較如表2所示。

2.3.4 導電陶瓷、紅外陶瓷

導電陶瓷具有導電性好、化學性能穩定、抗腐蝕、耐高溫等特點，在某些方面是金屬導電材料無法比擬的，因此導電陶瓷的研究日益得到重視，應用也越來越廣泛。如能將電能轉化為熱能的電熱地板、電熱墻等，可在需要加熱、除霜的地方使用。

具有遠紅外輻射性能的陶瓷材料稱為遠紅外陶瓷。生物體對紅外輻射的吸收比對其它光波明顯，一定量的特征紅外輻射會對生物體的正常活動起促進作用，甚至可以起到治療或輔助治療的作用，能增強新陳代謝、提高肌體的免疫功能，同時具有消炎、抑菌能力。

2.3.5智能陶瓷

(1) 自動調溫陶瓷

自動調溫陶瓷通過相變來吸收和放出熱量，達到調溫的目的，可用于咖啡壺保溫、室溫調節等。

(2) 自動調濕陶瓷

通過物理或者化學反應來吸收空氣中的水分，或者將水分釋放到空氣中，從而自動調整空氣的濕度。

除以上所述的幾種功能陶瓷外，傳統陶瓷還可向更多的功能化方向發展，如光伏發電陶瓷、光催化陶瓷、超親水陶瓷、雙疏陶瓷、長余輝陶瓷、隔音消音陶瓷、陶瓷微濾膜、預警陶瓷(應用于溫度、濕度、力學、化學物等方面的監控)等。

3結 語

我國傳統陶瓷產業具有悠久的歷史和光輝的發展歷程，但在現代化工業進程中，傳統陶瓷產業由于多種因素卻步履維艱并陷入了困境。在新形勢下，產業升級是實現傳統陶瓷產業可持續發展的必由之路，只有依靠科技進步與技術創新，對傳統陶瓷進行提升與發展，使其脫胎換骨，變得更清潔環保、產品附加值更高、產業鏈更長、競爭力更強，才能融入當今的節約型、環境友好型社會。