摘要：本文主要探討了陶瓷低碳制備及資源循環(huán)利用的技術(shù)開發(fā)，分別對(duì)陶瓷低碳制備、工業(yè)廢棄物的資源綜合利用兩個(gè)方面進(jìn)行了闡述。研究了建筑陶瓷低碳制備及資源循環(huán)利用的技術(shù)以及行業(yè)的推廣，對(duì)提高建陶工業(yè)能源利用效率、降低碳排放、實(shí)現(xiàn)廢棄物資源循環(huán)利用、推進(jìn)陶瓷低碳清潔生產(chǎn)具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：陶瓷；低碳制備；資源循環(huán)利用

1 前言

廣東建筑陶瓷墻地磚約占全國產(chǎn)量的30%，拋光磚單位煤耗平均約8.2公斤/m²，電耗在8.5度/m²；釉面磚制品約5.9公斤/m²，電耗在2.9度/m²。僅以廣東省而言，2011年產(chǎn)量約為26.3億m²，消耗煤1930萬噸，用電14億度，碳排放總量超過5435萬噸，陶瓷產(chǎn)業(yè)是廣東省重要的傳統(tǒng)支柱產(chǎn)業(yè)和能源支出行業(yè)，隨著環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，低碳、環(huán)保、資源循環(huán)利用已成為陶瓷工業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。

中國約有13.7億人口，人民的住房需求市場巨大，房地產(chǎn)開發(fā)投資將持續(xù)增長。近幾年，僅城鎮(zhèn)每年房地產(chǎn)開發(fā)投資超過3000億元，住房年竣工面積達(dá)1.5億m²，居民建筑裝修花費(fèi)每年在4000億元以上。對(duì)建筑材料的需求將保持在較高的水平，在今后10年，乃至20年內(nèi)，國內(nèi)市場的強(qiáng)大需求，仍將保證中國建陶行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。隨著生活水平的日益提高，對(duì)環(huán)保型建筑材料的需求也越來越多。

2 國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

2.1陶瓷低碳制備技術(shù)的國內(nèi)外情況

以低能耗、低污染、低排放為基礎(chǔ)的低碳經(jīng)濟(jì)其實(shí)質(zhì)為能源高效利用、追求綠色GDP，核心是能源技術(shù)和減排技術(shù)創(chuàng)新，是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。中國已成為世界第二大能源生產(chǎn)國和消費(fèi)國，第二大碳排放國，對(duì)于工業(yè)產(chǎn)業(yè)中的陶瓷工業(yè)這一能源消耗和使用大戶而言，發(fā)展低碳制備技術(shù)就顯得尤為重要。目前國家已明確提出把解決能源、水資源和環(huán)境保護(hù)技術(shù)放在科學(xué)技術(shù)發(fā)展的優(yōu)先位置，并加強(qiáng)節(jié)能技術(shù)、可再生能源技術(shù)以及煤炭清潔高效利用技術(shù)等的研發(fā)以減緩溫室氣體排放，但對(duì)于陶瓷工業(yè)，還未提出明確的量化指標(biāo)，僅對(duì)生產(chǎn)能耗有指導(dǎo)性限定。

2.2陶瓷工業(yè)廢棄物的循環(huán)利用技術(shù)的國內(nèi)外情況

陶瓷磚在生產(chǎn)過程中，在原料加工球磨、噴霧干燥及成形過程中均會(huì)因工藝及設(shè)備原因產(chǎn)生粉料廢棄物，產(chǎn)品在燒成后冷加工過程中因表面切削、拋光所產(chǎn)生的廢渣約占磚體重量的10%，是陶瓷工業(yè)固體廢棄物的主要來源。通常對(duì)陶瓷生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的拋光磚廢料、廢泥等均采用堆棄、填埋等方式，對(duì)環(huán)境造成了很大的影響。如何回收利用陶瓷廢料，國內(nèi)的科研人員開展了一些研究工作，取得了一些初步的結(jié)果。國外目前根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)廢料均已進(jìn)行適當(dāng)回收，稱之為eco配方。但對(duì)冷加工的陶瓷廢渣因國外拋光磚產(chǎn)品生產(chǎn)少，目前沒有重新利用的研究報(bào)道，其主要研究還是在國內(nèi)。近年來陶瓷廢料再利用的有關(guān)研究如下。

（1）陶瓷工業(yè)廢棄物用來生產(chǎn)陶粒

由于陶粒容重小、內(nèi)部多孔，形態(tài)、成分較均一，具有一定的強(qiáng)度和堅(jiān)固性，因而具有質(zhì)輕、耐腐蝕、抗凍、抗震和良好的絕熱性能，但其機(jī)械強(qiáng)度很低，不能用于建筑承重。在建筑業(yè)方面，可以作為輕骨料制備混凝土和墻體保溫板，也可以作為填料填在空心墻或窯爐的襯層中隔熱保溫。

（2）陶瓷工業(yè)廢棄物用于生產(chǎn)多孔陶瓷透水磚

該方法是將陶瓷生產(chǎn)廠的陶瓷廢料粉碎至粒徑為20mm以下，再加入適量的膨潤土作粘結(jié)劑，在球磨機(jī)中混合均勻，壓制成坯，送入窯中燒結(jié)成一種多孔陶瓷磚。陶瓷碎粒骨料被膨潤土相互粘結(jié)，在碎粒之間形成空隙，具有較好的透水性。但其絕熱性能有待提高，且使用大量的膨潤土，生產(chǎn)能耗高，其工藝過程有待改進(jìn)。

（3）陶瓷工業(yè)廢棄物用于生產(chǎn)免燒磚

佛山陶瓷研究所自1999年開始，以陶瓷廢料再生利用為突破口，從國外引進(jìn)相關(guān)技術(shù)，開發(fā)出一些產(chǎn)品，其中原料構(gòu)成中70%左右是陶瓷廢料。但由于該工藝未進(jìn)行燒結(jié)處理（使用高強(qiáng)度粘結(jié)劑），其機(jī)械強(qiáng)度和絕熱性能有待進(jìn)一步提高。

（4）陶瓷工業(yè)廢棄物用于開發(fā)固體混凝土材料

固體廢棄物混凝土材料（簡稱SWC）是以固體廢棄物為主要原料，具有普通混凝土性能的一種環(huán)保材料。試驗(yàn)表明，以陶瓷廢料為主要原料，輔以水泥和高強(qiáng)粘結(jié)劑制備的SWC材料適用于免燒型廣場道路磚。但由于該工藝也未進(jìn)行燒結(jié)處理，其機(jī)械強(qiáng)度和絕熱性能有待進(jìn)一步提高。

（5）陶瓷工業(yè)廢棄物用于開發(fā)大規(guī)模輕質(zhì)高強(qiáng)建筑陶瓷板材

佛山歐神諾陶瓷股份有限公司自2004年開始，以陶瓷廢料再生利用為突破口，研究相關(guān)技術(shù)，開發(fā)出一系列產(chǎn)品，其中原料構(gòu)成中40%左右是陶瓷廢料。產(chǎn)品具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、保溫、隔熱等優(yōu)良特性，已進(jìn)行了市場推廣。并起草了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

3 陶瓷低碳制備及資源循環(huán)利用技術(shù)路線

3.1陶瓷生產(chǎn)過程的低碳制備

通過對(duì)工業(yè)節(jié)能和環(huán)保設(shè)備的改造，變頻球磨、余熱利用等方面實(shí)現(xiàn)設(shè)備和工藝技術(shù)突破，提高能源使用效率，在廠房設(shè)計(jì)方面考慮建筑節(jié)能，照明采用節(jié)能燈等，降低整體的碳排放，可實(shí)現(xiàn)陶瓷生產(chǎn)的低碳制備。

（1）低電耗球磨設(shè)備改造技術(shù)

對(duì)球磨機(jī)等的大功率電機(jī)進(jìn)行變頻技術(shù)改造。以球磨機(jī)為例，根據(jù)球磨工藝要求設(shè)定不同運(yùn)行時(shí)段的頻率（球磨運(yùn)行穩(wěn)定后可將運(yùn)行頻率降低，球磨機(jī)所受到的沖擊力大為減少，球磨皮帶、軸、齒輪壽命大大提高），其他風(fēng)機(jī)電機(jī)等設(shè)備亦根據(jù)設(shè)備工藝要求，調(diào)整運(yùn)行頻率，各技改后機(jī)電設(shè)備的功率因數(shù)明顯提高，節(jié)電效果明顯。

（2）陶瓷余熱利用干燥技術(shù)

窯爐煙氣余熱、干燥窯余熱利用技術(shù)，采用熱能分級(jí)利用的原理，把燒結(jié)工藝、干燥窯干燥坯體過程綜合在一起考慮，按生產(chǎn)工藝溫度不同分級(jí)余熱利用，實(shí)現(xiàn)能源的梯級(jí)利用，輥道窯燒結(jié)后排出的煙氣余熱用于坯體干燥。其主要流程為：輥道窯燒結(jié)階段耗能量最大，而外排的炯?xì)夂臀矚馊跃哂休^高的溫度，會(huì)帶走大量的熱能，造成極大的浪費(fèi)。外排的煙氣、熱風(fēng)的熱量足以供給干燥塔工藝過程所需的熱量。加設(shè)管道將窯爐尾氣熱風(fēng)和煙氣引入干燥窯，用于干燥磚坯，可取消干燥窯的熱風(fēng)爐。

3.2工業(yè)廢棄物的資源綜合利用

隨著拋光磚的大量生產(chǎn)，拋光磚廢渣的處理成為棘手的問題。如果采用堆棄、填埋等方式處理，不僅對(duì)環(huán)境造成很大的影響，而且這種生產(chǎn)和處理方式是以巨大的能源、資源消耗為代價(jià)的。如何有效地利用拋光磚廢渣，變費(fèi)為寶，歐神諾公司做了大量的研究工作，利用陶瓷拋光磚廢料中的微細(xì)有機(jī)磨料作為發(fā)泡劑及少量的無機(jī)觸媒在燒成過程中液相發(fā)泡致孔技術(shù)，研制出了具有保溫、隔熱、隔音等優(yōu)良性能的節(jié)能、環(huán)保型輕質(zhì)高強(qiáng)建筑節(jié)能新型墻材。因?yàn)榇水a(chǎn)品的原材料來源穩(wěn)定、價(jià)格低廉、產(chǎn)品附加值較高，既為公司解決了廢渣問題，又為公司創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

本文以年產(chǎn)600萬m²的拋光磚為例，每年拋光廢渣的產(chǎn)量就近1.8萬噸，若是進(jìn)行填埋及運(yùn)輸，其成本就能超過40萬元。如果將全部拋光廢渣進(jìn)行回收利用，不僅起到環(huán)保作用，而且還具有明顯的社會(huì)效益。

建設(shè)輕質(zhì)高強(qiáng)建筑節(jié)能新型墻材生產(chǎn)線，可采用濕法制漿、噴霧干燥制粉、大噸位壓機(jī)成形，以及寬截面輥道窯燒成的一次燒成生產(chǎn)工藝，可獲得色澤亮麗、純正、質(zhì)量好的產(chǎn)品。使用輕質(zhì)高強(qiáng)建筑陶瓷板材的建筑除具有吸聲功能外，還可以減少能耗5%～10%。

4 結(jié)語

佛山歐神諾陶瓷股份有限公司開展陶瓷低碳制備及資源循環(huán)利用技術(shù)開發(fā)以來，現(xiàn)已節(jié)約電2.178×10⁶千瓦時(shí)/年、標(biāo)煤2474.59噸/年、用水1.9萬噸/年，建成了年產(chǎn)60萬m²輕質(zhì)高強(qiáng)建筑節(jié)能新型墻材生產(chǎn)線，減少陶瓷工業(yè)廢渣1.1萬噸/年。由于低碳制備及資源循環(huán)利用的方案實(shí)施，提高了企業(yè)的管理和技術(shù)水平，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。