摘要:本文論述了我國傳統(tǒng)陶瓷產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的主要問題，如能耗高、附加值低、環(huán)境污染嚴(yán)重等，對傳統(tǒng)陶瓷的升級換代與未來的發(fā)展方向提出了幾點(diǎn)建議。

關(guān)鍵詞:傳統(tǒng)陶瓷;升級換代;發(fā)展

1我國傳統(tǒng)陶瓷的發(fā)展概況

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

目前，我國陶瓷行業(yè)的發(fā)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(yōu)質(zhì)原材料日益枯竭，供應(yīng)半徑大;

(3)對環(huán)境的影響限制了行業(yè)的發(fā)展;

(4)產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重，附加值不高;

(5)創(chuàng)新性的科技成果少，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化的更少;

(6)日用陶瓷設(shè)備相對落后;

(7)基礎(chǔ)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(tǒng)陶瓷屬于高能耗、低附加值產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展將面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，在低碳經(jīng)濟(jì)的條件下，傳統(tǒng)陶瓷急需依靠技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)行升級換代、節(jié)能降耗、增加附加值，才能實(shí)現(xiàn)陶瓷產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，為低碳經(jīng)濟(jì)和環(huán)保作出貢獻(xiàn)。

2傳統(tǒng)陶瓷節(jié)能減排與升級換代的發(fā)展方向

2.1開發(fā)低品質(zhì)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(qū)，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(chǎn)品外觀，特別是對于追求白度的拋光磚產(chǎn)品，含鐵原料的應(yīng)用更是受到嚴(yán)格的限制。目前傳統(tǒng)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(yōu)良的優(yōu)質(zhì)原料越來越緊缺，對中、低品質(zhì)陶瓷原料的充分利用與優(yōu)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(xué)方法，對原料進(jìn)行除鐵增白處理，但處理成本較高。如果能夠通過配方改進(jìn)，就地取材，充分利用這些“低品質(zhì)”原料，對于節(jié)約生產(chǎn)成本、實(shí)現(xiàn)陶瓷工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有非常重要的意義。

實(shí)際上，鐵元素對于陶瓷生產(chǎn)并非是“有百害而無一益”，如果能夠充分利用鐵元素的特點(diǎn)，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(chǎn)紅坯陶瓷磚;鐵還有較強(qiáng)的助熔能力，在釉面磚坯體中適量引入，能降低產(chǎn)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(chǎn)品抗彎強(qiáng)度的提高，并且產(chǎn)品的吸水率并無明顯增大。

2.2 陶瓷產(chǎn)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(fā)揮到了極致，甚至“以厚為榮”，不僅造成了資源和能源的浪費(fèi)，還增大了環(huán)境的負(fù)擔(dān)。“產(chǎn)品輕量化”是低碳經(jīng)濟(jì)對傳統(tǒng)陶瓷產(chǎn)業(yè)提出的要求，也是減輕地球負(fù)擔(dān)、節(jié)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(guī)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(jié)約了大量的原料、燃料和產(chǎn)品的運(yùn)輸成本:

(1) 節(jié)約原料:其比傳統(tǒng)陶瓷磚每平方米節(jié)約原料50%;

(2) 節(jié)約水資源:其比傳統(tǒng)陶瓷磚每平方米節(jié)約清潔水63%;

(3) 節(jié)約電力:其比傳統(tǒng)陶瓷磚每平方米節(jié)約電能約26%;

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

(5) 節(jié)約運(yùn)輸成本:每輛車的運(yùn)輸量增加，車輛使用率提高了75%。

陶瓷薄板在我國已研發(fā)成功且有小批量生產(chǎn)，相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)也已出臺，但離市場普及還有一定的距離，需要進(jìn)一步規(guī)范市場，并形成一定的輿論導(dǎo)向，使消費(fèi)者走出“減薄就是偷工減料”的誤區(qū)。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(nèi)外墻裝飾的需要，進(jìn)一步拓展傳統(tǒng)陶瓷的用途。

2.3陶瓷產(chǎn)品的多功能化

用高新技術(shù)改造傳統(tǒng)陶瓷產(chǎn)業(yè)，增加陶瓷產(chǎn)品的科技含量和附加值，拓展其應(yīng)用范圍，對于陶瓷行業(yè)的發(fā)展將有很大的促進(jìn)作用，并有可能成為新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，為經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展作出重要貢獻(xiàn)。

陶瓷具有防火、耐磨、耐腐蝕、耐老化、不起塵、強(qiáng)度高和美觀等優(yōu)點(diǎn)，如果能夠通過適當(dāng)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(shù)種，則應(yīng)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(jì)90年代初興起的一種新的陶瓷品類，是材料科學(xué)和微生物學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物。它具有抗菌、除臭、保健、自潔等功能，從而可廣泛應(yīng)用于衛(wèi)生醫(yī)療、家庭居室、旅游賓館、民用或工業(yè)建筑等。早在90年代初，工業(yè)發(fā)達(dá)國家在醫(yī)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(jī)物降解、殺菌、凈化空氣等效果，但一般認(rèn)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(wěn)定的，而陶瓷墻地磚一般都在1000℃以上燒成，瓷質(zhì)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(jīng)轉(zhuǎn)變成了金紅石型，并且晶粒也很容易長大。現(xiàn)在通用的做法是將納米級的銳鈦礦型的二氧化鈦復(fù)合到聚合物中，然后在低溫下涂覆到陶瓷表面來實(shí)現(xiàn)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(wěn)定并限制晶粒的過分長大是今后研究的關(guān)鍵。

2.3.2 防靜電陶瓷墻地磚

傳統(tǒng)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(jī)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(fā)塵量指標(biāo)仍然偏高，限制了其在潔凈廠房和機(jī)房工程中的應(yīng)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(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景，被應(yīng)用于航天航空、石油化工、紡織、醫(yī)療等領(lǐng)域，已進(jìn)入國家921重點(diǎn)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(shù)研究院等對防靜電干擾要求高的部門。但由于目前該產(chǎn)品顏色過于單調(diào)，安裝系統(tǒng)復(fù)雜，需要進(jìn)一步優(yōu)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(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建筑的能耗問題備受關(guān)注，我國的建筑耗能是發(fā)達(dá)國家的三倍，各種建筑的總面積已經(jīng)達(dá)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(xiàn)今的27.5%左右。新型高效保溫墻體材料的研發(fā)，受到世界各國的普遍重視。

目前，國家重點(diǎn)推廣的建筑外墻保溫材料一般為EPS(發(fā)泡聚苯乙烯)和XPS(擠塑聚苯乙烯)，其中EPS幾乎占節(jié)能建筑的90%以上，但大量的工程實(shí)踐證明，該材料存在重大火災(zāi)隱患和工程保溫質(zhì)量缺陷，其整體性、耐久性、防火、防雨水滲透性以及物理化學(xué)穩(wěn)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(jié)構(gòu)見圖1)，且施工簡便，產(chǎn)品強(qiáng)度高、化學(xué)穩(wěn)定性好、耐水抗凍、防火阻燃，是理想的建筑節(jié)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(dǎo)電陶瓷、紅外陶瓷

導(dǎo)電陶瓷具有導(dǎo)電性好、化學(xué)性能穩(wěn)定、抗腐蝕、耐高溫等特點(diǎn)，在某些方面是金屬導(dǎo)電材料無法比擬的，因此導(dǎo)電陶瓷的研究日益得到重視，應(yīng)用也越來越廣泛。如能將電能轉(zhuǎn)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(yuǎn)紅外輻射性能的陶瓷材料稱為遠(yuǎn)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?；顒悠鸫龠M(jìn)作用，甚至可以起到治療或輔助治療的作用，能增強(qiáng)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(diào)溫陶瓷

自動調(diào)溫陶瓷通過相變來吸收和放出熱量，達(dá)到調(diào)溫的目的，可用于咖啡壺保溫、室溫調(diào)節(jié)等。

(2) 自動調(diào)濕陶瓷

通過物理或者化學(xué)反應(yīng)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(diào)整空氣的濕度。

除以上所述的幾種功能陶瓷外，傳統(tǒng)陶瓷還可向更多的功能化方向發(fā)展，如光伏發(fā)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(yù)警陶瓷(應(yīng)用于溫度、濕度、力學(xué)、化學(xué)物等方面的監(jiān)控)等。

3結(jié) 語

我國傳統(tǒng)陶瓷產(chǎn)業(yè)具有悠久的歷史和光輝的發(fā)展歷程，但在現(xiàn)代化工業(yè)進(jìn)程中，傳統(tǒng)陶瓷產(chǎn)業(yè)由于多種因素卻步履維艱并陷入了困境。在新形勢下，產(chǎn)業(yè)升級是實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)陶瓷產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路，只有依靠科技進(jìn)步與技術(shù)創(chuàng)新，對傳統(tǒng)陶瓷進(jìn)行提升與發(fā)展，使其脫胎換骨，變得更清潔環(huán)保、產(chǎn)品附加值更高、產(chǎn)業(yè)鏈更長、競爭力更強(qiáng)，才能融入當(dāng)今的節(jié)約型、環(huán)境友好型社會。