陶瓷清潔生產(chǎn)應(yīng)用探討

摘 要:本文以清潔生產(chǎn)的節(jié)能、降耗、減污為目標(biāo)，重點(diǎn)探討陶瓷業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的節(jié)能降耗以及陶瓷生產(chǎn)末端制污的工藝技術(shù)。文章認(rèn)為:采取以物耗最小化、廢物循環(huán)利用的清潔生產(chǎn)，及末端控制為輔的綜臺(tái)污染防污可促進(jìn)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)過(guò)程相互和諧，促進(jìn)資源持續(xù)利用，只有這樣，我國(guó)陶瓷工業(yè)才能實(shí)現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定的科學(xué)發(fā)展，逐步由大變強(qiáng)。

關(guān)鍵詞:建陶;清潔生產(chǎn);節(jié)能;降耗

1 引言

清潔生產(chǎn)是指以節(jié)能、降耗、減污為目標(biāo)，以管理和技術(shù)為手段，將整體預(yù)防的環(huán)境保護(hù)戰(zhàn)略持續(xù)應(yīng)用于整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，使污染的產(chǎn)生量和排放量最小化，以期增加生態(tài)效益，減少對(duì)人類(lèi)與環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的一種綜合性措施。它具有鮮明的目的性、良好的系統(tǒng)性、突出的污染預(yù)防性、明顯的經(jīng)濟(jì)效益性。

就建筑陶瓷生產(chǎn)特點(diǎn)來(lái)講，主要的能耗工序有球磨、干粉造粒、燒成等，產(chǎn)生的排放物主要有廢水、廢氣(粉塵)、生產(chǎn)廢品等;利用有效技術(shù)減少原材料消耗、能耗、水耗，回收廢料等廢棄物進(jìn)行再利用，是實(shí)現(xiàn)建筑陶瓷清潔生產(chǎn)的主要措施。本文就目前可利用的清潔生產(chǎn)方式進(jìn)行研究探討。

2 原料加工過(guò)程中的節(jié)能

陶瓷原料加工部分的能耗在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程能耗中占很大的比例，要想實(shí)現(xiàn)陶瓷行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，必須注重原料加工過(guò)程中的節(jié)能問(wèn)題。陶瓷廠(chǎng)應(yīng)選用標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的原料，以保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，減少粉塵和噪音等的污染。陶瓷墻地磚主要采用半干壓成形，國(guó)內(nèi)大多采用濕法制粉工藝，但濕法制粉能耗高。為了降低能耗，可采用如下措施:

(1)鵝卵石球改為用中鋁球石

由于中鋁球比重比石頭大，所占的空間比普通球石小，增加了投料量，且球的大小比例可更好搭配，根據(jù)球磨原理其球磨效率要高得多。以某公司技改實(shí)踐來(lái)看，公司原有7個(gè)20t球磨機(jī)，球磨時(shí)間為12.5h，每小時(shí)耗電60kwh。每天總用電量為9504kwh;使用中鋁球后，球磨時(shí)間為9h，每小時(shí)耗電60kwh，每天總共用電量6804kwh;日節(jié)省電量2700kwh，年節(jié)省電89.1萬(wàn)kwh，年節(jié)省電費(fèi)51萬(wàn)元，效益相當(dāng)可觀。

(2)連續(xù)濕法球磨工藝

連續(xù)式球磨產(chǎn)量大，可降低勞動(dòng)強(qiáng)度，又能減少占地面積，節(jié)約能耗，是一種降低生產(chǎn)成本的好辦法。連續(xù)式球磨機(jī)采用電子秤自動(dòng)給料系統(tǒng)，連續(xù)出料，泥漿性能穩(wěn)定。由于連續(xù)式球磨機(jī)為連續(xù)作業(yè)，保證了在含水率低的情況下泥漿也具有良好的流動(dòng)性，節(jié)約能耗顯著。以使用27t/h的陶瓷工業(yè)連續(xù)式球磨機(jī)研磨粉料為例，其球磨時(shí)間(從加料端至卸料端等生產(chǎn)全過(guò)程)約1.5h，與上述20t間歇式球磨生產(chǎn)相比，連續(xù)式球磨機(jī)的生產(chǎn)能力相當(dāng)于12臺(tái)20t/次間歇式球磨機(jī)生產(chǎn)能力之總和。由此可見(jiàn)，陶瓷工業(yè)連續(xù)式球磨機(jī)研磨產(chǎn)量大、效率高，單位產(chǎn)品功耗低，單位產(chǎn)品占地面積小，生產(chǎn)管理費(fèi)用低，生產(chǎn)成本低廉，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)大。

3 成形過(guò)程中的節(jié)能

對(duì)于建筑陶瓷，應(yīng)選用大噸位、寬間距的壓機(jī)，實(shí)現(xiàn)一機(jī)一窯。由于大噸位壓磚機(jī)壓力大、產(chǎn)量大，壓制的磚坯質(zhì)量好，合格率高，在同等條件下，電耗可減少30%以上。

4 干燥、燒成過(guò)程中的節(jié)能

通過(guò)理論分析，輥道窯煙氣和抽熱風(fēng)帶走的顯熱分別占燒成帶、冷卻帶的11.8%、79.31%，有相當(dāng)大的比例，若通過(guò)多種技術(shù)途徑，可不同程度地減少出窯煙氣帶走顯熱，充分利用窯爐余熱，節(jié)能潛力較大。

(1) 回收供給干燥坯體用

對(duì)于抽熱風(fēng)及煙氣帶走的熱能，由于現(xiàn)在燃料較為清潔，一般可直接供給干燥坯體用;如生產(chǎn)高潔白的產(chǎn)品，抽出煙氣一般通過(guò)余熱回收裝置熱交換后，再將換熱后的熱空氣送入干燥器內(nèi)干燥坯體。通過(guò)煙氣余熱回收裝置回收的熱量，其產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益也是較可觀的。以某公司為例，利用煙氣余熱干燥素坯，其煙氣溫度298.7℃，煙氣流量32794m3/h，干燥氣排出溫度為179℃，在同等的產(chǎn)量、工藝條件下，如果回收窯爐余熱對(duì)素?zé)黧w進(jìn)行預(yù)熱烘干，取代直接用煤氣燃燒進(jìn)行烘干，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、計(jì)算，每年可回收熱能808tce，節(jié)約90萬(wàn)元左右。

(2) 利用變頻技術(shù)

變頻調(diào)速技術(shù)是20世紀(jì)80年代末興起的一種新型電力傳動(dòng)調(diào)速技術(shù)，集電力電子、自動(dòng)控制、微電子、電機(jī)學(xué)等技術(shù)于一體的高新技術(shù)，其優(yōu)異的調(diào)速性能、顯著的節(jié)電效果在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣泛的適用性，被國(guó)內(nèi)外公認(rèn)為是世界上應(yīng)用最廣、效率最高、最理想的電氣傳動(dòng)方案，是電氣傳動(dòng)的發(fā)展方向。

將變頻器調(diào)速技術(shù)優(yōu)越的調(diào)速性能和節(jié)能優(yōu)勢(shì)應(yīng)用于窯爐系統(tǒng)，可進(jìn)一步提高系統(tǒng)風(fēng)機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性及控制精度。傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)采用減壓起風(fēng)、工頻運(yùn)行方式，其風(fēng)量的大小是靠風(fēng)門(mén)開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)，電能浪費(fèi)大、調(diào)節(jié)的實(shí)時(shí)性差、噪聲大、勞動(dòng)強(qiáng)度大。采用變頻技術(shù)控制風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，使風(fēng)機(jī)出口壓力保持穩(wěn)定值，可提高控制精度，節(jié)約能源，使風(fēng)機(jī)控制具有一定的經(jīng)濟(jì)合理性。通過(guò)實(shí)際測(cè)試表明，采用變頻器調(diào)速技術(shù)改造窯爐系統(tǒng)，風(fēng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)工作電流下降，溫升明顯下降，同時(shí)減少了機(jī)械磨損，維修工作量大大減少。

以某公司為例，利用變頻技術(shù)后，該公司某大功率風(fēng)機(jī)節(jié)電效果非常明顯，如表1所示。該公司安裝不同規(guī)格的變頻器51臺(tái)，配套功率856.3kW，與未安裝變頻器時(shí)的運(yùn)行記錄相比，日節(jié)電可達(dá)3288.19kwh，年節(jié)電達(dá)109萬(wàn)kwh，約62萬(wàn)元電費(fèi)。

總之，采用變頻調(diào)速不僅是機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)的重要手段，還能大量節(jié)約能源，采用變頻器調(diào)速技術(shù)取代人工操作，變手控為自控，可保證窯爐在最佳狀態(tài)下運(yùn)行，并安全可靠，提高生產(chǎn)效率及系統(tǒng)控制精度，既可滿(mǎn)足工況要求，又可大大改善操作工的勞動(dòng)強(qiáng)度，是一項(xiàng)行之有效的節(jié)能措施，經(jīng)濟(jì)效益巨大。

(3) 預(yù)熱助燃空氣

助燃空氣的預(yù)熱溫度越高，節(jié)省燃料越多。根據(jù)理論計(jì)算，助燃空氣預(yù)熱到400℃比預(yù)熱到150℃可節(jié)省能耗17%，預(yù)熱到600℃可節(jié)能28%。

(4) 應(yīng)用微波干燥技術(shù)

微波可以穿透物料內(nèi)部，使物料內(nèi)外同時(shí)受熱，干燥時(shí)間可大大縮短，極大地提高了生產(chǎn)效率;微波能源利用率高，對(duì)設(shè)備及環(huán)境不加熱，僅對(duì)物料本身加熱，運(yùn)行成本比傳統(tǒng)干燥低。在相同功率下，傳統(tǒng)干燥時(shí)間是微波干燥的30～32倍，能耗為2.5倍，而傳統(tǒng)干燥方式的生產(chǎn)能力僅為微波干燥的一半。

(5) 降低燒成溫度

在陶瓷生產(chǎn)中，燒成溫度越高，能耗就越高。據(jù)熱平衡計(jì)算，若燒成溫度降低100℃，則單位產(chǎn)品熱耗可降低10%以上，燒成時(shí)間縮短10%，產(chǎn)量增加10%，熱耗降低4%。因此，在陶瓷行業(yè)中采用低溫快燒技術(shù)，可以顯著增加產(chǎn)量，節(jié)約能耗。

(6) 一次燒成技術(shù)

國(guó)際上對(duì)陶瓷墻地磚一次燒成工藝的研究有很大的發(fā)展。如西班牙一次燒成的墻地磚已經(jīng)占到了它全部產(chǎn)品的82%;國(guó)內(nèi)的一次燒成產(chǎn)品也有所發(fā)展，但比例遠(yuǎn)低于西班牙，一次燒成可減少能耗30%。

5 通過(guò)循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式回收固廢、粉塵、廢水

所謂循環(huán)經(jīng)濟(jì)，是一種以資源的高效利用和循環(huán)利用為核心，以 “資源-產(chǎn)品-廢棄物-再生資源”的反饋式循環(huán)過(guò)程。通過(guò)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)可以更有效地利用資源和保護(hù)環(huán)境，用盡可能小的資源消耗和環(huán)境成本獲得盡可能大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，從而使經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)過(guò)程相互和諧，促進(jìn)資源持續(xù)利用。建筑衛(wèi)生陶瓷循環(huán)經(jīng)濟(jì)就是研究如何以盡可能少的原材料消耗、能耗、水耗，以及通過(guò)回收廢料、廢瓷等，創(chuàng)造出最大的經(jīng)濟(jì)效益。

陶瓷生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的三廢有:固體廢品，即整個(gè)過(guò)程產(chǎn)生的不合格成品或半成品、煤渣等;液體廢品主要有車(chē)間洗滌、煤氣站洗滌氣體廢水等;氣體廢品主要有窯爐排煙、干燥塔造粒、生產(chǎn)線(xiàn)磨邊產(chǎn)生的飛塵等。

(1) 固廢

不合格半成品可以直接回用;不合格成品可以控制一定比例(根據(jù)產(chǎn)品花色一般按1%~3%回用);煤渣直接賣(mài)給機(jī)磚廠(chǎng)制造建筑紅磚。

(2) 廢水

生產(chǎn)車(chē)間產(chǎn)生的廢水通過(guò)集中沉淀處理后到球磨車(chē)間回用。煤氣站廢水一般經(jīng)過(guò)處理后到球磨車(chē)間回用，但該廢水目前處理較難，尤其是廢水中酚類(lèi)化合物及其它有機(jī)物的含量很高，其化合物屬于原型質(zhì)毒物，對(duì)一切生物個(gè)體都有毒害作用，含酚廢水在我國(guó)水污染控制領(lǐng)域中被列為需要重點(diǎn)解決的有害廢水之一，所以必須對(duì)苯酚類(lèi)進(jìn)行分解。如某公司采取“電催化氧化反應(yīng)器”( 國(guó)家實(shí)用新型專(zhuān)利，專(zhuān)利號(hào):ZL 20082022939.3)進(jìn)行處理，該處理器采用DSA材料為極板及合理的內(nèi)部構(gòu)造，構(gòu)建新電解體系對(duì)高鹽度和難降解有機(jī)廢水進(jìn)行處理。該裝置對(duì)水中揮發(fā)酚去除率不僅工效高，而且節(jié)能、成本低。煤氣洗滌廢水中的揮發(fā)酚處理前后含量如表2所示。

(3) 廢氣

建陶生產(chǎn)產(chǎn)生的廢氣主要有輥道窯煙氣和干燥塔粉塵。由于目前窯爐使用的煤氣經(jīng)“碳酸鈉-石灰法濕法脫硫塔”處理后較為清潔，其燃燒后產(chǎn)生的SO2含量幾乎為零。

對(duì)噴霧干燥塔粉塵的治理，可采用布袋除塵技術(shù)。如某公司采用FGM型氣箱脈沖袋除塵器，該設(shè)備具有處理煙氣量大、除塵效率高、運(yùn)行穩(wěn)定、操作維護(hù)方便等特點(diǎn);除塵效果明顯，每天可干法回收物料5～6t，不僅具有環(huán)境效益，還有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。布袋除塵檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3。

6 結(jié)束語(yǔ)

(1) 據(jù)統(tǒng)計(jì)，2009年我國(guó)陶瓷磚的產(chǎn)量為67.24億平米，約占世界的三分之二。但高產(chǎn)量對(duì)資源、能源的大量消耗，對(duì)環(huán)境及可持續(xù)發(fā)展也產(chǎn)生了極其惡劣的影響，強(qiáng)化推行陶瓷業(yè)清潔生產(chǎn)已是擺在我們面前的迫在眉睫的課題。

(2) 根據(jù)陶瓷工業(yè)生產(chǎn)的工藝特點(diǎn)，采取以物耗最小化、廢物循環(huán)利用的清潔生產(chǎn)及末端控制為輔的綜臺(tái)污染防污方式，可促進(jìn)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)過(guò)程相互和諧，促進(jìn)資源持續(xù)利用。只有這樣，我國(guó)陶瓷工業(yè)才能實(shí)現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定的科學(xué)發(fā)展，逐步由大變強(qiáng)。

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