陶瓷清潔生產應用探討

摘 要:本文以清潔生產的節能、降耗、減污為目標，重點探討陶瓷業生產過程的節能降耗以及陶瓷生產末端制污的工藝技術。文章認為:采取以物耗最小化、廢物循環利用的清潔生產，及末端控制為輔的綜臺污染防污可促進經濟系統與自然生態系統的物質循環過程相互和諧，促進資源持續利用，只有這樣，我國陶瓷工業才能實現持續穩定的科學發展，逐步由大變強。

關鍵詞:建陶;清潔生產;節能;降耗

1 引言

清潔生產是指以節能、降耗、減污為目標，以管理和技術為手段，將整體預防的環境保護戰略持續應用于整個生產過程，使污染的產生量和排放量最小化，以期增加生態效益，減少對人類與環境風險的一種綜合性措施。它具有鮮明的目的性、良好的系統性、突出的污染預防性、明顯的經濟效益性。

就建筑陶瓷生產特點來講，主要的能耗工序有球磨、干粉造粒、燒成等，產生的排放物主要有廢水、廢氣(粉塵)、生產廢品等;利用有效技術減少原材料消耗、能耗、水耗，回收廢料等廢棄物進行再利用，是實現建筑陶瓷清潔生產的主要措施。本文就目前可利用的清潔生產方式進行研究探討。

2 原料加工過程中的節能

陶瓷原料加工部分的能耗在整個生產過程能耗中占很大的比例，要想實現陶瓷行業的可持續發展，必須注重原料加工過程中的節能問題。陶瓷廠應選用標準化、系列化的原料，以保證產品質量的穩定性，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，國內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，根據球磨原理其球磨效率要高得多。以某公司技改實踐來看，公司原有7個20t球磨機，球磨時間為12.5h，每小時耗電60kwh。每天總用電量為9504kwh;使用中鋁球后，球磨時間為9h，每小時耗電60kwh，每天總共用電量6804kwh;日節省電量2700kwh，年節省電89.1萬kwh，年節省電費51萬元，效益相當可觀。

(2)連續濕法球磨工藝

連續式球磨產量大，可降低勞動強度，又能減少占地面積，節約能耗，是一種降低生產成本的好辦法。連續式球磨機采用電子秤自動給料系統，連續出料，泥漿性能穩定。由于連續式球磨機為連續作業，保證了在含水率低的情況下泥漿也具有良好的流動性，節約能耗顯著。以使用27t/h的陶瓷工業連續式球磨機研磨粉料為例，其球磨時間(從加料端至卸料端等生產全過程)約1.5h，與上述20t間歇式球磨生產相比，連續式球磨機的生產能力相當于12臺20t/次間歇式球磨機生產能力之總和。由此可見，陶瓷工業連續式球磨機研磨產量大、效率高，單位產品功耗低，單位產品占地面積小，生產管理費用低，生產成本低廉，市場競爭大。

3 成形過程中的節能

對于建筑陶瓷，應選用大噸位、寬間距的壓機，實現一機一窯。由于大噸位壓磚機壓力大、產量大，壓制的磚坯質量好，合格率高，在同等條件下，電耗可減少30%以上。

4 干燥、燒成過程中的節能

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

(1) 回收供給干燥坯體用

對于抽熱風及煙氣帶走的熱能，由于現在燃料較為清潔，一般可直接供給干燥坯體用;如生產高潔白的產品，抽出煙氣一般通過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干燥坯體。通過煙氣余熱回收裝置回收的熱量，其產生的經濟效益也是較可觀的。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℃，在同等的產量、工藝條件下，如果回收窯爐余熱對素燒坯體進行預熱烘干，取代直接用煤氣燃燒進行烘干，經現場測試、計算，每年可回收熱能808tce，節約90萬元左右。

(2) 利用變頻技術

變頻調速技術是20世紀80年代末興起的一種新型電力傳動調速技術，集電力電子、自動控制、微電子、電機學等技術于一體的高新技術，其優異的調速性能、顯著的節電效果在國民經濟各領域有著廣泛的適用性，被國內外公認為是世界上應用最廣、效率最高、最理想的電氣傳動方案，是電氣傳動的發展方向。

將變頻器調速技術優越的調速性能和節能優勢應用于窯爐系統，可進一步提高系統風機運行的穩定性、安全性及控制精度。傳統風機采用減壓起風、工頻運行方式，其風量的大小是靠風門開度來調節，電能浪費大、調節的實時性差、噪聲大、勞動強度大。采用變頻技術控制風機的轉速，使風機出口壓力保持穩定值，可提高控制精度，節約能源，使風機控制具有一定的經濟合理性。通過實際測試表明，采用變頻器調速技術改造窯爐系統，風機的電動機工作電流下降，溫升明顯下降，同時減少了機械磨損，維修工作量大大減少。

以某公司為例，利用變頻技術后，該公司某大功率風機節電效果非常明顯，如表1所示。該公司安裝不同規格的變頻器51臺，配套功率856.3kW，與未安裝變頻器時的運行記錄相比，日節電可達3288.19kwh，年節電達109萬kwh，約62萬元電費。

總之，采用變頻調速不僅是機械自動化生產的重要手段，還能大量節約能源，采用變頻器調速技術取代人工操作，變手控為自控，可保證窯爐在最佳狀態下運行，并安全可靠，提高生產效率及系統控制精度，既可滿足工況要求，又可大大改善操作工的勞動強度，是一項行之有效的節能措施，經濟效益巨大。

(3) 預熱助燃空氣

助燃空氣的預熱溫度越高，節省燃料越多。根據理論計算，助燃空氣預熱到400℃比預熱到150℃可節省能耗17%，預熱到600℃可節能28%。

(4) 應用微波干燥技術

微波可以穿透物料內部，使物料內外同時受熱，干燥時間可大大縮短，極大地提高了生產效率;微波能源利用率高，對設備及環境不加熱，僅對物料本身加熱，運行成本比傳統干燥低。在相同功率下，傳統干燥時間是微波干燥的30～32倍，能耗為2.5倍，而傳統干燥方式的生產能力僅為微波干燥的一半。

(5) 降低燒成溫度

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%。因此，在陶瓷行業中采用低溫快燒技術，可以顯著增加產量，節約能耗。

(6) 一次燒成技術

國際上對陶瓷墻地磚一次燒成工藝的研究有很大的發展。如西班牙一次燒成的墻地磚已經占到了它全部產品的82%;國內的一次燒成產品也有所發展，但比例遠低于西班牙，一次燒成可減少能耗30%。

5 通過循環經濟模式回收固廢、粉塵、廢水

所謂循環經濟，是一種以資源的高效利用和循環利用為核心，以 “資源-產品-廢棄物-再生資源”的反饋式循環過程。通過發展循環經濟可以更有效地利用資源和保護環境，用盡可能小的資源消耗和環境成本獲得盡可能大的經濟效益和社會效益，從而使經濟系統與自然生態系統的物質循環過程相互和諧，促進資源持續利用。建筑衛生陶瓷循環經濟就是研究如何以盡可能少的原材料消耗、能耗、水耗，以及通過回收廢料、廢瓷等，創造出最大的經濟效益。

陶瓷生產過程產生的三廢有:固體廢品，即整個過程產生的不合格成品或半成品、煤渣等;液體廢品主要有車間洗滌、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、生產線磨邊產生的飛塵等。

(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(根據產品花色一般按1%~3%回用);煤渣直接賣給機磚廠制造建筑紅磚。

(2) 廢水

生產車間產生的廢水通過集中沉淀處理后到球磨車間回用。煤氣站廢水一般經過處理后到球磨車間回用，但該廢水目前處理較難，尤其是廢水中酚類化合物及其它有機物的含量很高，其化合物屬于原型質毒物，對一切生物個體都有毒害作用，含酚廢水在我國水污染控制領域中被列為需要重點解決的有害廢水之一，所以必須對苯酚類進行分解。如某公司采取“電催化氧化反應器”( 國家實用新型專利，專利號:ZL 20082022939.3)進行處理，該處理器采用DSA材料為極板及合理的內部構造，構建新電解體系對高鹽度和難降解有機廢水進行處理。該裝置對水中揮發酚去除率不僅工效高，而且節能、成本低。煤氣洗滌廢水中的揮發酚處理前后含量如表2所示。

(3) 廢氣

建陶生產產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“碳酸鈉-石灰法濕法脫硫塔”處理后較為清潔，其燃燒后產生的SO2含量幾乎為零。

對噴霧干燥塔粉塵的治理，可采用布袋除塵技術。如某公司采用FGM型氣箱脈沖袋除塵器，該設備具有處理煙氣量大、除塵效率高、運行穩定、操作維護方便等特點;除塵效果明顯，每天可干法回收物料5～6t，不僅具有環境效益，還有可觀的經濟效益。布袋除塵檢測結果見表3。

6 結束語

(1) 據統計，2009年我國陶瓷磚的產量為67.24億平米，約占世界的三分之二。但高產量對資源、能源的大量消耗，對環境及可持續發展也產生了極其惡劣的影響，強化推行陶瓷業清潔生產已是擺在我們面前的迫在眉睫的課題。

(2) 根據陶瓷工業生產的工藝特點，采取以物耗最小化、廢物循環利用的清潔生產及末端控制為輔的綜臺污染防污方式，可促進經濟系統與自然生態系統的物質循環過程相互和諧，促進資源持續利用。只有這樣，我國陶瓷工業才能實現持續穩定的科學發展，逐步由大變強。

參考文獻

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