陶瓷工业的清洁生产思路

陶瓷工业的清洁生产思路

摘要:在阐述清洁生产意义和必要性的基础上，介绍了陶瓷工业污染产生的源头、状况以陶瓷工业清洁化生产的内容，指出了清洁生产的途径与措施。

关键词:陶瓷清洁生产 污染物

清洁生产是指不断改进设计、使用清洁的能源和原材料、采用先进的工艺与装备、改善管理、综合利用等措施，从源头削减污染，提高资源利用效率，减少或避免生产、服务和产品使用过程中污染物的产生与排放，以减轻或者消除对人类健康和环境的危害。清洁生产包括清洁的能源、清洁的生产过程和清洁的产品。清洁的能源是指采用各种方法对常规的能源予以清洁利用。清洁的生产过程是指原材料从投入到生产产品的全过程，包括节约原材料和能源、替代有毒原料、改进工艺技术和设备、充分利用劣质原料和资源的综合利用，并将排放物的废弃数量和毒性削减在生产过程之前。清洁的产品是指覆盖产品的整个生命周期，即产品的设计、生产、包装、运输、流通、消费、报废，从全过程减少对人类和环境的不利影响。

一、清洁生产的意义

清洁生产是指以节能、降耗、减污为目标，以管理技术为手段，实施工业生产全过程控制污染，使污染物的生产量、排放量最小化的一种综合措施。它不仅强调生产工艺的改进，也强调对企业内部的统筹管理。清洁生产不仅考虑原材料的充分利用，也考虑工业“三废”的有效处理，使企业达到节能、降耗、减污的目的。清洁生产是实现环境治理与经济可持续发展的最佳途径，其重要意义在于：

(1)提高企业的整体素质。它是一个包括工业生产全过程、涉及企业各部门的、庞大的系统工程，其既有技术问题，又有管理问题，且需要各方面的共同努力，因此，对企业的素质提出了更高的要求。

(2)节能、降耗、减污、降低产品成本和三废处理费用，提高了企业的经济效益。

(3)使生产必须排放的污染物大大减少(估计减少50%以上) ，末端处置、处理的建设投资和处理费用大大降低。

(4)可以避免末端处理可能产生的风险，如有害废气、污水等造成的污染。

(5)可以改善职工在有毒、有害原料以及有污染的工作环境，避免对人体健康造成威胁。

(6)可以缩短建设周期(偿还期) ，减少末端处理“三废”所造成能源、物料的消耗。

(7)大大减少企业因环境污染所造成的经济损失。

(8)通过开发新的绿色环保产品，增强企业竞争力，从而使企业参与国际竞争，占领国际市场。打破由于ISO14001环保认证所产生的新的贸易壁垒。

二、开展清洁生产的必要性及可行性

过去我国在保持经济与环境协调发展方面做了大量工作，但已往的重点主要放在控制和减少生产终端的废物排放上，对生产过程的污染控制尚未全面开展，影响了工业的可持续发展。从陶瓷工业的现状看，大部分企业分布在大、中、小城市的郊区，污染面广，且大多数企业生产工艺落后，生产设备陈旧，既是能源、原材料消耗大户，又是工业企业污染物(主要为粉尘) 排放的主要排放者，其经济效益低下，企业形象差，以致于严重影响陶瓷行业的整体形象，因此，在陶瓷行业大力推行清洁生产是必要的。陶瓷行业推行清洁生产是必要的，是否可行？首先，联合国环境与发展大会和我国1994年通过的“中国21世纪议程”已经把实施清洁生产引入了工业持续发展战略，国家环保总局于1994年12月31日成立了“国家清洁生产中心”并于1996年12月20日成立了全国清洁生产网络，在政策上给予支持，这就为推行清洁生产提供了前提条件。其次，国内外有许多新工艺、新技术可借鉴。国家清洁生产中心与世界银行在我国开展了“推进中国清洁生产”的项目。该中心在化工、陶瓷、电镀、啤酒、造纸制浆等5个行业建立清洁示范企业，推广应用了一批清洁技术，使工业废弃物排放量最小化，使废水、废物得到综合利用，在取得较好经济效益的同时，环境效益得到保证，有的企业投人产出比达到了1：12。这就为清洁生产提供了技术保证，从而使清洁生产的实施变为可能。

三、陶瓷工业的污染源

(一) 废水

废水主要来自于原料与釉料的制备和地面的冲洗。在墙地砖生产线中还有喷雾干燥塔冲洗水和墙地 砖抛光冷却水。这些废水大多是直接排放或是稍作沉淀处理后排放。1条年产100万平方米的墙地砖生产线，每天可产生120ｔ废水，而1座中型日用陶瓷厂每天产生废水为500～1000ｔ，这些废水中除含有大量的固体悬浮物，还含有一定量的铅、镉、汞等有毒的重金属。

(二) 废气

大气污染物主要是高温烟气和生产性粉尘。各种燃煤、燃重油陶瓷窑炉燃烧产生的烟气污染物包括气相(SO2、NO 2、CO) 和固相(烟尘) 两类。SO 2是燃料中的硫在燃烧时的氧化产物，1ｔ煤含5～30奴硫，燃烧后成倍生成SO 2。SO 2在空气中遇水成硫酸雾，其毒性比SO 2高10

倍。高标号重油含硫量较高，燃烧时同样产生SO 2。NO 2主要是在燃料燃烧过程中生成的，其中少量氮来自燃料，大部分是空气中的氮在高温与氧化合生成的。NO 2的生成速度与燃烧过程中的最高温度及氧、氮浓度有关，NO 2的浓度与气体在高温区停留时间 密切相关，停留时间越长，烟气中的NO 2浓度越大。烟尘的主要污染物是碳黑，它是燃料没完全燃烧的产物。形成黑烟的原因：一是重油雾化后温度急剧 升高到6506℃以上时，易发生不对称裂化，形成易燃的轻碳氢化合物、难燃的重碳氢化合物以及游离碳粒；二是重油油滴蒸发成油气后，高温下缺氧发生热解，产生含少量H 2的油烟碳粒。这些难燃的重碳氢化合物、游离碳粒、油烟碳粒随烟气排出，便可见到浓浓的黑烟，并且这种黑烟会随燃料质量和燃烧条件的好坏而变化，其林格曼黑度一般为4级左右，不符合国家标准。釉是覆盖在陶瓷坯体表面上的玻璃态薄层，在釉料配方中常加入一些具有毒性的化工原料，如：铅丹、氧化锌、氟硅酸钠等。因此，生产过程就会产生相应的有毒金属和非金属粉尘，特别是施釉和烧成时会放出有毒的粉尘或气体。

(三) 粉尘

建筑卫生陶瓷的生产过程包括原料制备、成形、施釉、干燥、烧成、检选、包装等，还有与其配套的耐火材料加工、石膏模型制作等。在生产过程中易产生粉尘工序的有：原料的破碎和粉碎、筛分、配料、成形、施釉、修坯以及各种运输过程、煤的燃烧等。其中以原料的粗碎、中碎、细碎，配料，煤的燃烧以及耐火材料车间产生粉尘最为严重。

(四) 粉尘中游离二氧化硅

建筑卫生陶瓷原料(黏土、长石、石英、滑石等) 、釉料原料以及耐火材料用原料(黏土、高铝矾土、石英、滑石等) 都含有游离二氧化硅，其量为1%～99%，粉尘中的游离二氧化硅与各种原料所含的游离二氧化硅相对应，一般波动在原料所含游离二氧化硅量的0.7～1.3倍。游离二氧化硅的含量直接关系到尘肺的发生病变，极大地影响到职工的身体健康，粉尘中游离二氧化硅的含量越高，则致尘肺的作用越强，当粉尘中游离二氧化硅含量高于10%时，会导致肺组织进行性病变加快，其后果相当严重。如果粉尘中游离二氧化硅含量低于10%，上述病变发展较慢。陶瓷厂的粉尘中游离二氧化硅含量为3.49%-79.97%，其中95%以上超过10%(包括卫生陶瓷、釉面砖、锦砖、耐火材料等生产厂) 。粉尘中游离二氧化硅含量多少应与各厂坯、釉料中所含游离二氧化硅成正比，也就是说所测游离二氧化硅是反映各厂各工序本身的特性，单从这一数值的高低不能判断其对人体的危害程度，但从后面对粉尘浓度测定结果来看，多数厂的绝大多数粉尘是超标的，其危害也就是显而易见的。因此，对其防尘要求也就更加严格。不论生产哪种产品，其配料中含游离二氧化硅越高，对其防尘、除尘要求

也就越高。粉尘中游离二氧化硅含量高的部位是干轮碾、喷雾塔料口、自动及手动压砖机、配料工序。因此，这些部位应作为防尘、除尘的重点。

(五) 固体废物

1. 废品 陶瓷废品根据产生工段的不同，可分为生坯废品、施釉废品、素烧废品、烧成废品及彩烤废品等。据测算，我国仅墙地砖生产每年就产生40多万吨生坯废品，烧成废品则更多，达60多万吨。

2. 废模及废匣钵 Ｅｔ用陶瓷厂，卫生陶瓷厂的成型车间都大量使用石膏模。石膏模在重复使用一定次数破损及产品更新换代时，就失去了原有的使用价值而成为废模。废匣钵来自有匣钵的烧成车间，主要是由于破损、粘连等原因失去原有强度，最终成为废匣钵。废匣钵的产生量一般略小于所生产产品的重量。

3. 废泥渣 陶瓷厂废泥渣包括废泥和废渣。废泥是指废水沉淀物，分含色釉料废泥和不含色釉料废泥两种，前者化学成分复杂，对环境影响比较大。废渣主要是墙地砖抛光磨边产生的，其成分主要是砂轮磨料中的碳化硅、碱金属化合物及可溶性盐类。

四、陶瓷工业清洁生产的内容

陶瓷工业清洁生产包括陶瓷产品生产过程各阶段的“清洁化”和陶瓷产品的“绿色化”。具体包括陶瓷 原料加工的清洁化、陶瓷产品的成型、施釉及烧成等生产工艺过程的清洁化以及陶瓷产品的使用和报废的清洁化。

(一) 原料加工的清洁化 我国陶瓷原料加工企业的分布广泛，生产规模偏小，生产设备简陋、工艺落后，环境污染严重，陶瓷原料产品的质量不稳定。这一生产现状不仅造成了陶瓷原料矿产资源的巨大浪费，同时也对工人的身体健康和生态环境造成了很大的影响。不稳定的原料质量，在很大程度上制约了陶瓷企业高效生产设备的使用。要改变这一现状，需要行政干预、政策倾斜、法制法律健全的宏观调控和市场规律的共同作用，逐步实现陶瓷原料的标准化、原料生产的规模化，提高原料生产的清洁化程度，为陶瓷产品规模化生产，进而实现陶瓷工业的清洁化生产打下良好基础。

(二) 生产过程清洁化 生产过程清洁化，主要包括两方面内容：“三废”对自然环境的污染和生产过程对劳动环境的污染。实现产品生产过程清洁化，首先需要加强行业的清洁化意识，完善企业管理的清洁化内容。研究开发并推广使用符合“清洁化”要求的机械设备、生产工艺。重视在更新设备、改进工艺的过程中生产环境和自然环境的保护，加强生产设备、工艺的清洁化改造。生产环境的污染包括粉尘污染、有害气体污染和高温环境对健康的伤害。污染的主要原因是原料加工输送和坯体成型、修型、施釉等工艺过程的设备陈旧、工艺落后

及“清洁化”措施不利造成的。生产环境的污染程度和生产管理水平有很大的关系，清洁的生产环境，既保护了职工的身心健康、提高工作效率，又对产品质量提高有一定的促进作用。

(三) 产品的清洁化 当前，企业对陶瓷产品符合健康要求的理化指标比较重视，但对产品报废后的回收利用及无害化处理重视不够。相应实用性研究也处于较低的水平。产品清洁化是指在陶瓷产品的使用过程中对使用者健康的保护，同时包括产品报废后的回收利用及 无害化处理等“绿色”性能。在激烈的国际化市场竞争中，产品“绿色”程度是市场竞争的重要筹码。随着社会文明的发展，人们对个人健康的重视以及自我保护意识不断加强，对陶瓷的“绿色”水平倍加关注。开发生产“绿色”环保产品是陶瓷企业发展的方向。

五、清洁生产的途径及措施

(一) 改进工艺预防污染

1. 实行于法生产工艺 湿法生产工艺能耗大，环境污染严重，而干法生产工艺可节约大量能源，减少有害气体和废水的排放，减少生产设备的投资，是陶瓷企业清洁生产的重要措施。干法制粉工艺在建筑陶瓷厂应用已很成熟，川渝地区300余家陶瓷企业大多数采用干法生产工艺。

2. 改造燃烧系统 应对引起大气严重污染的窑炉燃烧系统进行技术改造，尽量采用洁净气体燃料，使燃烧充分，减少有毒有害物质的排放。对仍以重油为燃料的厂家，可采用乳化重油燃烧系统，其具有节油、燃烧充分，能降低 黑烟等污染物的排放，减少对大气的污染等优势。

(二) 废物回收利用

1. 废水 因废水污染程度差别较大，根据清污分流的原则，将色釉料工段的废水与坯料和其他工段产生的废水分开处理，以便回收利用，减轻处理负荷。坯料泥水是一个胶体分散体系，胶粒表面带负电，所以在处理这类废水时，须向废水中投加混凝剂，压缩双电层，破坏胶体的稳定性，以达到泥水分离的目的。色釉料工段的废水因化学成分较复杂，通常经沉淀、压滤等处理后，还应采用离子交换法去除金属离子，经过这样处理后的水才可以回用。色釉料废渣的利用则要视工艺及产品而定：对于墙地砖生产厂，废渣可按比例混入泥料，因为釉料中的重金属被包裹在烧成坯体的玻璃基体中惰化，对产品质量不会造成较大影响。但对于高档日用陶瓷厂，废渣的混入将对烧成质量造成较大影响，所以本厂不能利用废渣，可供粗陶生产或卫生填埋。

2. 废气 陶瓷釉配方中常含有有毒原料，在熔制过程中会排放出有毒气体，可采用分离转化法子以处理回收。如熔制过程产生的铅烟气，可第一级用袋式除尘器除去较大颗粒粉尘。

第二级用0.25%～0.30%稀醋酸化学吸收法。可用装有石灰的滤袋对烟气进行处理。石灰与烟气反应，生成氟化物、硫化物和碳酸盐等，使烟气得到净化。处理后的废石灰因含有铅和其他重金属，若不加以处理利用则只是实现了污染物的转移，不符合清洁化生产原则。这种废石灰可用在墙地砖的干法制粉中，也可混入球磨制浆，使废石灰既得到充分利用又不至于产生二次污染。

3. 固体废物 废石膏可分两种途径处理：一是现场再生利用；二是送至水泥厂作原料使用。先将废石膏模在水中浸泡，以溶解模型中所析出的硫酸盐，然后经干燥、粉碎、加热、煅烧等工序制成再生石膏。将再生石膏与新石膏按7：3的比例配合，可制出质量较好的模型。这种处理方式的不足之处是只能部分再生利用且不能重复再生，成本较高，有二次污染。因此，国外大多是送水泥厂作生产水泥的原料。对于废匣钵可利用 15%左右，其余可供给耐火材料厂作原材料用。未上釉的生坯可以全部化浆回用。对上釉的生坯废品，粗陶厂可按比例混入泥料再使用，而大部分日用陶瓷厂不宜回用，否则将影响产品质量。对烧成废品，少量粉碎后可作熟料利用，大部分只能作填埋处理。

六、结语

陶瓷产品的清洁化生产是可持续发展和环境保护的前提，我国陶瓷产品生产现状距清洁化生产的要 求还有很大的差距，实现陶瓷产品的清洁化生产的途径包括以下几点：

(1)国家政策的倾斜和法律、法规及相应的规章制度的健全。

(2)陶瓷企业从领导到职工的“清洁化”意识的建立和加强。

(3)加强清洁化生产技术、工艺的研究与推广。

(4)重视“绿色”环保陶瓷产品的开发和陶瓷资源的有效利用。

推行清洁化生产，能使企业节约资源，提高产品质量和降低生产成本，有利于陶瓷企业的技术进步，增 强市场竞争能力和发展后劲。能使污染物排放大大减少，末端处理费用大大降低。鉴于目前我国陶瓷工业的生产现状和工艺特点，完全实行清洁化生产尚有一定的难度，而实施以物耗 最少化、废物减量化和效益最大化的清洁生产为主，末端控制为辅的综合污染防治方式是最理想的选择。只有这样，我国陶瓷工业才能由大变强、实现稳定的可持续发展。