陶瓷工业生产过程对环境的污染及治理措施
陶瓷工业生产过程对环境的污染及治理措施
摘要：目前我国陶瓷生产存在资源消耗大、能耗高、污染严重等问题，随着社会经济的快速发展，传统生产模式所带来的资源过度消耗与环境污染问题受到广泛关注。陶瓷生产过程中，产生的污染问题主要有废气、废水、废渣等。一方面应通过清洁生产,节能降耗，减少污染物的产生量；另一方面可通过末端治理，对工程排放的污染物进行有针对性的治理，使污染物能够达标排放，减少对环境的影响。       
关键词：陶瓷工业；污染；清洁生产；治理
Ceramic Industrial Production Processes to the Environmental Pollution and Governance Measures
Abstract: At present, to China's ceramic production, there are problems of great resource consumption, high energy consumption and serious pollution. With the rapid socio-economic development, the traditional mode of production is under the spotlight, which brings about the excessive consumption of resources and environmental pollution. In ceramic production proc
ess, it results in the pollution problems mainly concluding exhaust gas, waste water and waste residue. On one hand, through clean production, it will save energy and reduce the production of pollutants quantity; on the other hand, by the end of treatment, to project the pollutants from the targeted management, contaminants can reach the standard of discharge, reducing the bad impact on the environment.
Key words: ceramic industry; pollution; clean production; governance
自1993年以来我国建筑卫生陶瓷产量一直高居世界首位，1998年陶瓷砖产量占世界总产量的34.5％，卫生瓷占世界总产量的23.4％。2002年陶瓷砖年产量约25亿m2，卫生瓷年产量约5500万件，共消耗资源10000万吨，消耗能源4000万吨标准煤。到2004年我国日用瓷、建筑瓷和卫生瓷产量均位居世界第一。其中日用瓷产量高达130亿件，约占世界总产量的6成；建筑瓷砖年产量约为30亿m2(产量约占世界总产量的50％)，按20～24kg/m2计算，则每年消耗泥料和石料6000～7000万吨；按每平方米消耗燃油1.4～1.5L计算，每年消耗燃油高达4.2～4.5亿升。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％[1]。虽然在为经济发展、创造就业等方面发挥了良好的作用；但同时，建筑陶瓷生产的高消耗和高污染也使当地自然环境遭到了很大破坏。陶瓷工业中的污染防治问题也越来越受到人们关注。
1 陶瓷生产中的污染
陶瓷行业是一个高能耗的行业，能耗占陶瓷生产成本的30％～40％，陶瓷的高能耗必然带来高污染，陶瓷业对我国的环境造成很大的污染，特别是陶瓷发展迅速的瓷区及周边地区更为严重。从陶瓷工业的现状看，大部分企业分布在大、中、小城市郊区，污染点多、面广，大多数企业生产工艺落后。生产设备陈旧，污染严重。陶瓷工业污染物排放总量较大，陶瓷工业原辅材料及能源消耗过大。
1.1 废气污染
陶瓷工业废气大致可分为两大类。第一大类是含生产性粉尘为主的工艺废气。这类废气温度一般不高，主要来源于坯料、釉料及料制备中的破碎、筛分、造粒及喷雾干燥等。由于陶瓷用坯料中的粘土、长石、石英、滑石等，釉用原料中的粘土、石英、滑石等都含有游离二
氧化硅[2]。游离二氧化硅的含量直接关系到矽肺的发生和发展，当粉尘中游离二氧化硅含量在10％以上(且粉尘浓度大于2mg／m3)时，会导致肺组织病变，粉尘中游离二氧化硅的含量越高，则致矽肺组织进行性病变加快，致人丧失劳动能力甚至于死亡。
第二类为窑炉烧成及部份干燥阶段的高温烟气。烟气中有毒气体的种类和数量与燃料的品种有关，在我国，日用陶瓷和墙地砖生产使用的燃料多为气体燃料和油类燃料或煤炭。产生的废气中一般含有CO、SO2、NOX、氟化物和烟尘等。这些废气排放量大，排放点多，会给环境造成严重的污染，给人类的健康带来了极大的危害。
陶瓷制作工艺流程1.2 废水污染
陶瓷生产中的废水主要来自原料制备、釉料制备工序及设备和地面冲洗水。窑炉冷却水。在墙地砖的生中线中，还包括喷雾干燥塔冲洗和墙地砖抛光冷却水。原料精制过程中的压滤水，主要污染物为悬浮物，通常悬浮颗粒较细；修坯废水水量较少，但悬浮含量大，达到5000mg／L；抛光废水主要产生在研磨、抛光、磨边、倒角等工序中，主要含瓷砖粉末、抛光剂和研磨剂；设备和车间地面冲洗水包括球磨机、浆池、料仓、喷雾干燥塔的冲洗，施釉
、印花机械、除铁器的冲洗等，由于各车间各工序的不同及陶瓷产品的不同使得这类废水的污染物成份比较复杂。主要有硅质悬浮颗粒、矿物悬浮颗粒、化工原料悬浮颗粒、油脂、铅、镉、锌、铁等有毒污染物废水；设备间接冷却水无污染，主要为温度升高。虽然大部分陶瓷企业都进行了污水合理处理。但还是有一些企业废水治理不够彻底，仍然有大量废水排放。大量废水的排放，将对周围的生态环境造成污染[3]。
1.3 固体废物污染
全国陶瓷废料的年产量估计在1000万吨以上，陶瓷废料的堆积挤占土地，增加空气中粉尘的含量，同时耗费大量的原料，大量的陶瓷废料带来的环境问题都将制约着陶瓷工业的可持续发展。固体废物包括废品、废渣、废模型等[4]。
1.3.1 废品
废品可以分生坯废品和烧成废品，上釉废品和不上釉废品。生坯废品主要来自于成型、干燥及上釉搬运等过程中，这些废料都可以在本企业内部回收再利用。但在部分日用陶瓷生产中，上釉后的废生坯或素烧后上釉的废品不能再利用，只能同烧成废品一样作建筑填土用。
烧成废品来自于窑炉烧成后经检验不合格的产品，它是烧结致密化的产品，本企业很难再利用。
1.3.2 泥渣
陶瓷泥渣是在废水的净化过程中产生出来的。在陶瓷生产中不含釉成分的泥渣，可以和泥料混合在湿磨阶段处理掉；含釉成分的泥渣，通常不能混入泥料，特别是日用陶瓷，如精陶、炻器等。在粗陶生产中，可以按比例少量混入带釉废生坯。在意大利部分墙地砖生产厂家，带釉废品可以混入泥料，他们实验证明釉料中的重金属被包裹在烧成坯体的玻璃基体中惰化，而生产出外观和内在质量都未受影响产品。
1.3.3 废石膏
多数陶瓷生产过程中，成型都使用石膏模型（具），它们在反复使用、品种更新和破损后，都将成为废品，国内外处理一般是送至水泥厂作为原料来使用。在墙地砖和特种陶瓷生产中，因产品用压机成型，它们没有废石膏产出。
1.3.4 陶瓷抛光的废渣
这类废渣主要由玻化瓷表面和特种陶瓷表面及接口的抛光冷却水所形成，因废渣中含有来自砂轮磨料中的碳化硅、碱金属化合物及可溶盐类，很难在本企业中消化掉，国内外目前都只能将其堆埋处理。
1.3.5 废石灰
在我国陶瓷生产中，石灰很少被运用，在国外主要是用来处理烧成或干燥时产生的烟气，处理后的废石灰少量被用在墙地砖的干法制粉中，大部分通过专业处理部门处理。但最近发现可混入湿磨制浆，这样废石灰能得到充分利用。
2 清洁生产技术
清洁生产是当今世界各国普遍采取的一种新的环境战略，是指不断采取改进设计、使用清洁的能源和原料、采用先进的工艺技术与设备、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，减少或者避免生产、服务和产品使用过程中污染物的产生和排放，以减轻或者消除对人类健康和环境的危害[5]。
首先可通过采用清洁生产技术和正确的过程控制等方法，提高原材料及能源的使用效率，减
少资源的使用，减少污染物的产生量和排放量，减少污染处理费用,保护环境。在实施了各项清洁生产措施后，有一部分污染物仍不能够做到达标排放．则必须通过末端治理的方式进行处理，针对工程所排放的污染物进行有针对性的治理，使其最终能够满足排放标准和区域总量控制的要求。
2.1 原辅材料
粉料制备及抛光磨边工序是建筑陶瓷企业产生粉尘污染和噪声污染的主要场所。特别是含游离二氧化硅的粉尘对人体会造成极大的危害。根据国外建筑陶瓷企业大多采用专业化、标准化、系列化原料进行生产的经验。我国建筑陶瓷企业也应因地制宜，逐步在生产中推广采用专业化、标准化、系列化原料替代原料的预处理。在原料加工企业则可采用专用环保设备，以减少粉尘污染和噪声污染。另外有条件的地区可采用天然气、液化石油气、轻柴油或电加热等清洁燃料代替目前广泛使用的燃煤热风炉、煤制气等，以减少废气、废渣的产生和排放量。
2.2 技术工艺及设备
优选高效节能设备，如优化窑炉结构、采用高效燃烧装置、使用节能长寿筑炉材料等，均可有效降低产品能耗。并提高产品质量；采用密闭型设备和生产技术。减少粉尘无组织排放；厂区排水采用清污分流，并全部循环使用。减少新水用量，减少水污染物排放量；压制、磨边工序采用袋式除尘器回收物料回用生产。节约原料，减少污染物排放；窑炉废热梯级利用，节约能源，减少污染物排放；可设置余热锅炉，用烟气热量生产蒸汽并用产生的蒸汽来发电或利用烟气余热产生的蒸汽来制冷和供暖。
2.3 生产过程管理
采用中央自动控制设备。进行数学模型优化控制，节约电耗、物耗、能耗；对职工进行系统的岗位培训，提高职工技能，高效生产；加强设备维护保养，节约成本；加强原料的管理和使用，减少原料损耗。
3 末端治理措施
3.1 废气治理措施
建筑陶瓷生产过程中产生的废气主要为：喷雾干燥塔废气、窑炉烧制废气，其主要污染因子
为SO2、NO2、烟(粉)尘。脱氮目前对于建筑陶瓷企业还是一件难事；脱硫除尘目前企业主要通过采用清洁能源进行控制，如采用含硫量低的油、天然气、电等。另外对煤进行脱硫改成水煤浆或者是采用煤制气脱硫后作燃料以达到除尘脱硫的作用。另外，可采取以下推荐的治理技术，见表1[6]。

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