对陶瓷工业生产节能减排的思考
时间：2021-01-08 12:01:26 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要：陶瓷行业是一个资源型、高耗能产业，陶瓷行业要获得可持续发展必须在节能减排这个环节上做好文章。本文简要分析了目前我国陶瓷工业能耗的现状及国内外所开展的相关节能技术。
关键词：陶瓷工业；节能减排；新工艺；循环再利用
1 引 言
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。众所周知，我国陶瓷产业为高投入、高能耗、高污染、低产出的“三高一低”的传统产业，必然会成为改革的重点。因此，节能减排成为每个陶瓷企业都必须严肃面对及思考的问题。
2 陶瓷工业能耗现状
中国建筑卫生陶瓷的产量已连续十五年位居世界第一，而日用瓷和工艺美术瓷则连续三十年位居世界第一。2007年陶瓷砖年产量是52亿m2，约占世界总产量的60%，消耗能源3100万t标准煤和约1.2亿吨陶瓷原料；而卫生瓷产量高达1.2亿件，消耗了约140万t标准煤和160万吨陶瓷原料；此外，还生产了约200亿件日用瓷和陈设艺术瓷，约消耗了200万t标准煤和240万t陶瓷原料。我国陶瓷行业的成就无疑是巨大的，但我国是一个能源和资源相对贫乏的国家，陶瓷行业是一个高能耗行业，从原料的制备到制品的烧成等各工序，燃料、电力等能源成本占整个陶瓷生产成本的23％～40%，因此，实现节能减排可促进企业良性发展，也是陶瓷工业的内在要求。
3节能减排的措施
3.1陶瓷原料使用的节能减排
3.1.1实现陶瓷原料的专业化、标准化和系列化生产
实现陶瓷原料的专业化、标准化和系列化生产，可充分利用资源、节省能源。具有以下优点：
（1） 系统化、专业化生产提高了原料的有效利用率、扩大了原料的来源，并能提高原料化学组成的稳定性，保证产品的质量；
（2） 减少了原料车间的重复性建设，将分散性、简单性和间歇性加工提升为连续、集中专业原料处理，提高了设备的有效利用率；
（3） 减少了工厂原料的储备，节约场地投资及减少城市粉尘、噪音污染等。
3.1.2 积极开发低温快烧原料
在陶瓷生产中，烧成温度越高，能耗就越高。据热平衡计算，若烧成温度降低100℃，则单位产品热耗可降低10%以上、烧成时间缩短10%、产量增加10%、热耗降低4%。由此可见，降低陶瓷产品的烧成温度对于节能具有十分重要的意义。低温烧成的陶瓷产品，其关键在于开发与利用低温陶瓷原料，以保证实现低温快烧的生产工艺。广东佛山某厂通过添加低品质原料，使抛光砖的烧成温度降低到980℃，烧成能耗降低了28%左右。目前各国陶瓷研究机构已成功筛选出许多种低温陶瓷原料及低温熔剂原料。现在已知可用作低温烧成原料的有硅灰石、透辉石、透闪石、绢云母、叶蜡石、珍珠岩、透闪石、锂云母、钙长石、透闪岩、高云母、叶腊石等。
3.2陶瓷生产新工艺的开发及应用
3.2.1大型连续式球磨机和助磨剂的应用和推广
球磨机在陶瓷行业被大量使用，是物料粉碎不可缺少的重要生产设备之一。球磨机一般功率都较大，工作效率又很低，因而成为陶瓷行业最大的耗电设备之一。根据有关报道，球磨机用电要占到整体生产线用电的45%，占原料加工用电的85%，合占总成本的8%~10%，因此开展球磨机节能对陶瓷企业来说意义巨大。
研究表明，尽量采用大吨位球磨机并采用变频器控制有利于节能，通过变频器调速，找出球磨机的最佳工作转速以提高球磨机的研磨效率，可以节省电耗10%~30%，与间歇式球磨机相比，采用连续式、大吨位球磨机进行细磨，产量可提高10倍以上，比间歇式球磨机节省能耗15%~30%，并易制成浓浆，可为后工序的喷雾干燥过程节约大量能量。以全国年产16亿m2墙地砖、日用陶瓷100亿件、卫生陶瓷5500万件计算，如全部采用连续式球磨机，每年可节电25亿kW•h。另外，球磨机的内衬采用橡胶衬，既可以减小球磨机的负荷，又增加了球磨机的有效容积，产量可以提高40%，单位产品电耗降低20%以上。为了提高球磨机的效率，还可以根据工艺配方不同向泥浆中加入适量的助磨剂、减水剂以及制定合理的料、球、水的比例。球磨时，采用氧化铝球，既可缩短球磨时间，又可节电35%左右。
3.2.2 干法造粒工艺及相应设备的研究及开发
由于干法制粉可以免去球磨加工(采用其他干式粉碎)、喷雾干燥等工序，因此可以节省大量的能源和劳动力，从节能减排角度上讲，确实具有非常大的发展前景， 完全符合行业未来的发展需求。干法造粒技术早在上世纪八、九十年代已经进行了大量的研究工作，但到目前为止，在干法造粒工艺上，国内外尚未有一家企业有成功的案例，国内大多数超细粉体制备设备都是依靠国外进口或仿制，缺乏自主创新。主要表现在工艺不连续、单机产量小、能耗高、粒度分布不均匀等方面，对粉体的后加工研究很少，特别是在陶瓷行业，至今仍然沿用球磨工艺，球磨所产生粉体的粒度粗，生产过程不连续，能耗高、污染大，如何使用新技术、新装置对这一传统产业实施升级改造，显得尤为重要。干法造粒有着很好的发展前景，但技术难度也非常大，光靠某个陶瓷企业进行技术改造很难突破目前的技术难题，必需依靠更多的行业科研机构、设备制造商的共同参与，才能将这干法造粒工艺真正推向产业化。
3.3发展循环经济实现节能减排
3.3.1 陶瓷废弃物的再利用
我国生产陶瓷的历史悠久，用传统原料生产陶瓷的技术十分成熟。据统计，每年陶瓷行业消耗的矿物原料超过1.2亿t，不少地方的陶瓷原料已近枯竭，形势的发展要求开发一些新的陶瓷原料资源，综合利用一些低品质原料及工业废渣。据统计，全国陶瓷废料的年生成量在1000万t左右，陶瓷废料堆积不但挤占土地，而且影响空气质量。研究人员利用这些陶瓷废弃物开发了多种产品，如利用陶瓷废料当骨料制备透水砖；利用陶瓷抛光砖废料来生产免烧陶粒和轻质保温陶瓷砖；以陶瓷废料为主要原料，辅以水泥和高强粘结剂以制备免烧型广场道路砖；利用陶瓷废料生产的陶粒具有质轻、耐腐蚀、抗冻、抗震和良好的隔绝性、保温、隔热、隔音、隔潮等功能特点，可以作为轻骨料制备混凝土和墙体保温板，这些措施的采用既能保护环境，实现资源的循环利用，又能达到节能减排的目的，一举两得。
3.3.2 余热回收循环利用
近几年来，由于能源价格不断上涨，国内陶瓷企业迫于成本的压力，不断寻求节约能源的新途径，国家政策也不断鼓励节能产品的开发。窑炉的热效率总体来说还是相当低的，据测算，窑炉总热能的60%以烟气和热风的形式排入大气，这些烟气和热风不仅带走了热能，也污染了空气，如果将这60%的热能回收其中的60%，也就是回收窑炉总热耗的36%，其量是相当可观的。例如在冷却带设计换热器来预热助燃空气，可以较大提高窑炉本身的热效率。对烟气余热利用也是节能的重要方面，对间歇窑更为重要，可以借助冶金行业的经验和成熟技术，设计建造新型陶瓷间歇窑。余热利用在国外颇受重视，在陶瓷工业中被视为主要的节能环节。余热利用较先进的国家如英国、日本、德国，普遍在窑炉上安装附加余热利用装置，进行余热的再回收利用。对于排烟废热的利用，也可采用换热器进行能量收集并输送到所需场所，其综合节能的效果使热效率利用达到80％～90％。利用蓄热式燃烧技术将明焰隧道窑的余热用于预热空气以供助燃， 不但可改善燃料燃烧，提高燃烧温度，而且可降低燃耗7％左右，还可以把窑炉的余热送到喷雾塔作为干燥热源，减少热风炉的燃耗，节能降耗。
3.4提高生产自动化及管理水平
采用自动控制技术是目前国外普遍采用的有效节能方法，它主要用于对窑炉的自动控制，使窑炉的调节控制更加精确，对节省能源、稳定工艺操作和提高烧成质量十分有利，同时还为窑炉烧成的最优化提供了可靠的数据。实践证明，采用微机控制系统，能够自动调节窑内工况，自动控制燃烧过剩空气系数，使窑内燃烧始终处于最佳状态，减少燃料的不完全燃烧，减少废气带走的热量；降低窑内温差，缩短烧成时间，提高产量和质量，降低能耗。计算表明，在排出烟气中每增加可燃成分1%，则燃料损失要增加3%。如果能够采用微机自动控制或仪表－微机控制系统，则可节能5%～10%。
另外，陶瓷工业生产管理信息化水平相对冶金行业落后很多，如果通过改进监控和优化运行手段，提高陶瓷企业的生产自动化水平和管理现代化水平，可以推动陶瓷企业的节能减排进程。例如，通过对排烟、粉尘排放的监测，及时进行运行调整；通过对窑炉等大型设备自动化控制的手段，随运行工况的变化不断进行调节，使它们始终稳定地运行在最佳工况上；建立完整的信息管理系统，通过信息化管理随时了解全厂的运行状况，获取详细的运行数据，为技术创新提供宝贵材料。
4 结 语
陶瓷工业节能减排任务艰巨，只有靠全体科技工作者和全体生产、管理人员不断创新，既要发挥自主科技创新，又要借鉴国内外、行业内外的新技术与成功经验，多快好省地达到节能减排目标。
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