對陶瓷工業生產節能減排的思考

摘 要：陶瓷行業是一個資源型、高耗能產業，陶瓷行業要獲得可持續發展必須在節能減排這個環節上做好文章。本文簡要分析了目前我國陶瓷工業能耗的現狀及國內外所開展的相關節能技術。

關鍵詞：陶瓷工業；節能減排；新工藝；循環再利用

1 引 言

隨著“十一五”節能專項規劃的出臺，國家對高能耗、高排放產業的改革勢在必行。眾所周知，我國陶瓷產業為高投入、高能耗、高污染、低產出的“三高一低”的傳統產業，必然會成為改革的重點。因此，節能減排成為每個陶瓷企業都必須嚴肅面對及思考的問題。

2 陶瓷工業能耗現狀

中國建筑衛生陶瓷的產量已連續十五年位居世界第一，而日用瓷和工藝美術瓷則連續三十年位居世界第一。2007年陶瓷磚年產量是52億m₂，約占世界總產量的60%，消耗能源3100萬t標準煤和約1.2億噸陶瓷原料；而衛生瓷產量高達1.2億件，消耗了約140萬t標準煤和160萬噸陶瓷原料；此外，還生產了約200億件日用瓷和陳設藝術瓷，約消耗了200萬t標準煤和240萬t陶瓷原料。我國陶瓷行業的成就無疑是巨大的，但我國是一個能源和資源相對貧乏的國家，陶瓷行業是一個高能耗行業，從原料的制備到制品的燒成等各工序，燃料、電力等能源成本占整個陶瓷生產成本的23％～40%，因此，實現節能減排可促進企業良性發展，也是陶瓷工業的內在要求。

3節能減排的措施

3.1陶瓷原料使用的節能減排

3.1.1實現陶瓷原料的專業化、標準化和系列化生產

實現陶瓷原料的專業化、標準化和系列化生產，可充分利用資源、節省能源。具有以下優點：

（1） 系統化、專業化生產提高了原料的有效利用率、擴大了原料的來源，并能提高原料化學組成的穩定性，保證產品的質量；

（2） 減少了原料車間的重復性建設，將分散性、簡單性和間歇性加工提升為連續、集中專業原料處理，提高了設備的有效利用率；

（3） 減少了工廠原料的儲備，節約場地投資及減少城市粉塵、噪音污染等。

3.1.2 積極開發低溫快燒原料

在陶瓷生產中，燒成溫度越高，能耗就越高。據熱平衡計算，若燒成溫度降低100℃，則單位產品熱耗可降低10%以上、燒成時間縮短10%、產量增加10%、熱耗降低4%。由此可見，降低陶瓷產品的燒成溫度對于節能具有十分重要的意義。低溫燒成的陶瓷產品，其關鍵在于開發與利用低溫陶瓷原料，以保證實現低溫快燒的生產工藝。廣東佛山某廠通過添加低品質原料，使拋光磚的燒成溫度降低到980℃，燒成能耗降低了28%左右。目前各國陶瓷研究機構已成功篩選出許多種低溫陶瓷原料及低溫熔劑原料。現在已知可用作低溫燒成原料的有硅灰石、透輝石、透閃石、絹云母、葉蠟石、珍珠巖、透閃石、鋰云母、鈣長石、透閃巖、高云母、葉臘石等。

3.2陶瓷生產新工藝的開發及應用

3.2.1大型連續式球磨機和助磨劑的應用和推廣

球磨機在陶瓷行業被大量使用，是物料粉碎不可缺少的重要生產設備之一。球磨機一般功率都較大，工作效率又很低，因而成為陶瓷行業最大的耗電設備之一。根據有關報道，球磨機用電要占到整體生產線用電的45%，占原料加工用電的85%，合占總成本的8%~10%，因此開展球磨機節能對陶瓷企業來說意義巨大。

研究表明，盡量采用大噸位球磨機并采用變頻器控制有利于節能，通過變頻器調速，找出球磨機的最佳工作轉速以提高球磨機的研磨效率，可以節省電耗10%~30%，與間歇式球磨機相比，采用連續式、大噸位球磨機進行細磨，產量可提高10倍以上，比間歇式球磨機節省能耗15%~30%，并易制成濃漿，可為后工序的噴霧干燥過程節約大量能量。以全國年產16億m₂墻地磚、日用陶瓷100億件、衛生陶瓷5500萬件計算，如全部采用連續式球磨機，每年可節電25億kW#8226;h。另外，球磨機的內襯采用橡膠襯，既可以減小球磨機的負荷，又增加了球磨機的有效容積，產量可以提高40%，單位產品電耗降低20%以上。為了提高球磨機的效率，還可以根據工藝配方不同向泥漿中加入適量的助磨劑、減水劑以及制定合理的料、球、水的比例。球磨時，采用氧化鋁球，既可縮短球磨時間，又可節電35%左右。

3.2.2 干法造粒工藝及相應設備的研究及開發

由于干法制粉可以免去球磨加工(采用其他干式粉碎)、噴霧干燥等工序，因此可以節省大量的能源和勞動力，從節能減排角度上講，確實具有非常大的發展前景， 完全符合行業未來的發展需求。干法造粒技術早在上世紀八、九十年代已經進行了大量的研究工作，但到目前為止，在干法造粒工藝上，國內外尚未有一家企業有成功的案例，國內大多數超細粉體制備設備都是依靠國外進口或仿制，缺乏自主創新。主要表現在工藝不連續、單機產量小、能耗高、粒度分布不均勻等方面，對粉體的后加工研究很少，特別是在陶瓷行業，至今仍然沿用球磨工藝，球磨所產生粉體的粒度粗，生產過程不連續，能耗高、污染大，如何使用新技術、新裝置對這一傳統產業實施升級改造，顯得尤為重要。干法造粒有著很好的發展前景，但技術難度也非常大，光靠某個陶瓷企業進行技術改造很難突破目前的技術難題，必需依靠更多的行業科研機構、設備制造商的共同參與，才能將這干法造粒工藝真正推向產業化。

3.3發展循環經濟實現節能減排

3.3.1 陶瓷廢棄物的再利用

我國生產陶瓷的歷史悠久，用傳統原料生產陶瓷的技術十分成熟。據統計，每年陶瓷行業消耗的礦物原料超過1.2億t，不少地方的陶瓷原料已近枯竭，形勢的發展要求開發一些新的陶瓷原料資源，綜合利用一些低品質原料及工業廢渣。據統計，全國陶瓷廢料的年生成量在1000萬t左右，陶瓷廢料堆積不但擠占土地，而且影響空氣質量。研究人員利用這些陶瓷廢棄物開發了多種產品，如利用陶瓷廢料當骨料制備透水磚；利用陶瓷拋光磚廢料來生產免燒陶粒和輕質保溫陶瓷磚；以陶瓷廢料為主要原料，輔以水泥和高強粘結劑以制備免燒型廣場道路磚；利用陶瓷廢料生產的陶粒具有質輕、耐腐蝕、抗凍、抗震和良好的隔絕性、保溫、隔熱、隔音、隔潮等功能特點，可以作為輕骨料制備混凝土和墻體保溫板，這些措施的采用既能保護環境，實現資源的循環利用，又能達到節能減排的目的，一舉兩得。

3.3.2 余熱回收循環利用

近幾年來，由于能源價格不斷上漲，國內陶瓷企業迫于成本的壓力，不斷尋求節約能源的新途徑，國家政策也不斷鼓勵節能產品的開發。窯爐的熱效率總體來說還是相當低的，據測算，窯爐總熱能的60%以煙氣和熱風的形式排入大氣，這些煙氣和熱風不僅帶走了熱能，也污染了空氣，如果將這60%的熱能回收其中的60%，也就是回收窯爐總熱耗的36%，其量是相當可觀的。例如在冷卻帶設計換熱器來預熱助燃空氣，可以較大提高窯爐本身的熱效率。對煙氣余熱利用也是節能的重要方面，對間歇窯更為重要，可以借助冶金行業的經驗和成熟技術，設計建造新型陶瓷間歇窯。余熱利用在國外頗受重視，在陶瓷工業中被視為主要的節能環節。余熱利用較先進的國家如英國、日本、德國，普遍在窯爐上安裝附加余熱利用裝置，進行余熱的再回收利用。對于排煙廢熱的利用，也可采用換熱器進行能量收集并輸送到所需場所，其綜合節能的效果使熱效率利用達到80％～90％。利用蓄熱式燃燒技術將明焰隧道窯的余熱用于預熱空氣以供助燃， 不但可改善燃料燃燒，提高燃燒溫度，而且可降低燃耗7％左右，還可以把窯爐的余熱送到噴霧塔作為干燥熱源，減少熱風爐的燃耗，節能降耗。

3.4提高生產自動化及管理水平

采用自動控制技術是目前國外普遍采用的有效節能方法，它主要用于對窯爐的自動控制，使窯爐的調節控制更加精確，對節省能源、穩定工藝操作和提高燒成質量十分有利，同時還為窯爐燒成的最優化提供了可靠的數據。實踐證明，采用微機控制系統，能夠自動調節窯內工況，自動控制燃燒過剩空氣系數，使窯內燃燒始終處于最佳狀態，減少燃料的不完全燃燒，減少廢氣帶走的熱量；降低窯內溫差，縮短燒成時間，提高產量和質量，降低能耗。計算表明，在排出煙氣中每增加可燃成分1%，則燃料損失要增加3%。如果能夠采用微機自動控制或儀表－微機控制系統，則可節能5%～10%。

另外，陶瓷工業生產管理信息化水平相對冶金行業落后很多，如果通過改進監控和優化運行手段，提高陶瓷企業的生產自動化水平和管理現代化水平，可以推動陶瓷企業的節能減排進程。例如，通過對排煙、粉塵排放的監測，及時進行運行調整；通過對窯爐等大型設備自動化控制的手段，隨運行工況的變化不斷進行調節，使它們始終穩定地運行在最佳工況上；建立完整的信息管理系統，通過信息化管理隨時了解全廠的運行狀況，獲取詳細的運行數據，為技術創新提供寶貴材料。

4 結 語

陶瓷工業節能減排任務艱巨，只有靠全體科技工作者和全體生產、管理人員不斷創新，既要發揮自主科技創新，又要借鑒國內外、行業內外的新技術與成功經驗，多快好省地達到節能減排目標。

參考文獻

［1］ 胡國林.對陶瓷工業節能減排的思考[J].中國陶瓷工業，2009，16（2）：24-26.

［2］ 冼志勇.陶瓷行業應對節能減排的措施[J].佛山陶瓷，2009，6:13-16.

［3］ 曾令可.陶瓷工業能耗的現狀及節能技術措施[J].陶瓷學報，2006，27（1）：109-115.

［4］ 高富強.陶瓷行業的低碳技術[J].材料研究與應用，2010，4（4）：600-604.

［5］ 柯亮.淺談陶瓷企業節能措施[J].佛山陶瓷，2010，20（9）：4-9.

［6］ 俞康泰.陶瓷工業節能、減排中值得關注的幾個課題[J].陶瓷科學與藝術，2009，5:4-6.