日用陶瓷實施清潔生產技術評價

更新時間：2014-03-28 08:57 來源：第一論文作者: 閱讀：2909

摘要：清潔生產是一個系統工程，是對生產全過程以及產品的整個生命周期采取污染預防的綜合措施。采用LCA的方法對日用陶瓷生產過程進行全面分析與評價，并提出了實施清潔生產的途徑。

關鍵詞：清潔生產生命周期評價日用陶瓷生產

The assessment of performing clean-up production in the household porcelain

Abstract: The cleaner production is a systematic project and synthetical measure of

adopting pollution prevention in the whole production process and the whole life cycle of products. It suggests to analyze and to evaluate production process using LCA , and to provide the implementing way of cleaner production.

Key words cleaner production; life cycle assessment; household porcelain production

清潔生產是一項實現經濟與環境協調持續發展的戰略。因此，“清潔”是相對于現有生產工藝、產品和能源而言的，是漸進和革新的結合。實現清潔生產也就是實現污染預防。

評價一項清潔生產技術，就需要對工藝、產品、能源進行整個生命周期的資源消耗和環境影響分析。而整個生命周期包括從地球中獲得原材料、原材料加工、產品生產、包裝、消費、回用及最終處置等階段，這就是生命周期評價(Life Cycle Assessment, 簡稱LCA)的核心思想。對企業生產過程進行LCA不僅打破了傳統的“末端治理模式”，注重從生產的全過程尋找使污染最小化的途徑，還可以優化清潔生產技術，幫助企業分析生產過程的資源和環境影響[2--4]。

眾所周知，傳統陶瓷的生產具有資源和能源消耗大，環境污染嚴重的特點。現階段，我國傳統陶瓷工業仍以大量消耗資源及能源的粗放經營為特征，這大大制約了陶瓷工業的進一步發展。故推行清潔生產，加強管理是陶瓷工業轉為現代化生產，實現可持續發展的根本要求。

1. 生命周期的主要階段

1.1　原材料的獲取

陶瓷原料是地球表面含量豐富的硅酸鹽類物質，所以被稱為高克拉克值材料。從宏觀上看，資源分布廣泛，陶瓷工業的發展幾乎不受資源的制約。但是，由于現階段陶瓷原材料落后的生產方式，致使天然原料的開采、分選對環境的污染主要集中在土地、植被的破壞，水土流失、淘洗分選過程的水污染和散亂廢棄的尾礦渣。當務之急，建立標準化原料專業生產基地是實現陶瓷現代生產的基本要求，也是加強源頭治理、實行生產全過程控制的一個方面。因此，目前原材料的獲取尚未達到清潔生產的要求。

1.2 日用陶瓷的生產工藝過程

本階段包括原料的制備、成型加工、高溫燒成和成品的彩飾、烤花及制品的包裝、運送銷售整個過程(見圖1)。

1.3 日用陶瓷生產過程廢棄物的處置

在日用陶瓷生產過程中原料制備工藝主要產生工業廢水，造成水污染，急需處理，并提高生產用水的效率和循環利用;成型加工產生的邊角料、廢泥坯全部返回上道工序再處理利用。石膏模具廢料大多被回收處理利用;燒成階段產生的廢瓷、窯具廢料大多作為熟料回收再利用。

1.4 產品的使用和最終處置

傳統日用陶瓷生產多使用天然礦物原料，由于其直接來自自然界，經過漫長的演變過程，其組成及存在形式與周圍環境達到了最佳的協調與穩定，以此制成的制品廢棄后，與周圍環境也會有較好的親和性，不會對水系和土壤造成污染。另外，還由于陶瓷制品使用壽命長，相對環境負荷小，對人體不會產生直接危害，無二次污染，因而暫不考慮其最終的廢棄處置。

2. 影響分析與評價

2.1 目標界定與研究對象

本研究的目的是通過對日用陶瓷生產過程的環境影響分析，實現陶瓷的清潔生產。根據我國現有陶瓷生產的實際，確定了原料制備、成型加工、燒成和彩烤四個主要生產過程(見圖2)。

范圍界定在直接采用標準化的原料，坯體干燥以窯爐余熱為主要熱源，不考慮原材料的開采，輔助材料生產等過程。燃料為焦化煤氣。

研究對象為三種不同裝飾的陶瓷產品，因為日用陶瓷制品按裝飾工藝劃分：釉上彩、釉中彩和釉下彩。釉上彩陶瓷以釉面貼花為代表，是市場上大眾產品;釉中彩是通過彩烤使花色滲入釉層內的一類陶瓷，是公認的高檔日用陶瓷;釉下彩陶瓷是指在層下的花面裝飾。以中國青花瓷為代表。其中釉上彩瓷存在著花色易剝落、鉛、鎘出溶危害等問題，而后二者產品不存在上述缺陷，并可作為微波爐用瓷。

2.2 生產過程的輸出輸入清單

根據上述目標界定，對日用陶瓷生產各過程的資源、能源消耗和污染物排放進行相關數據的收集與處理，分析結果如表1所示。

數據主要來源于《日用陶瓷工業手冊》，景德鎮陶瓷工業設計研究院的《工廠設計技術報告》內部資料;其次為公開發表的文獻資料，企業生產運行實測數據，環保部門的監測報告和相關研究的文獻等[5，6]。

從表1中可以看出，在能源消耗方面，釉中彩瓷最大，釉上彩次之，釉下彩最小。對于生產過程中產生的固體廢物(廢泥、廢品、廢輔助料)，盡管數量較大，基本都可回收再用，因而它們在生產過程中的環境影響可忽略不計。

表1 生產1噸陶瓷產品的清單分析結果

Table 1 Life cycle inventory of production of household porcelain

環境要素	污染因子	原料	成型	燒成	釉上	總計	釉中	總計	釉下	總計
原材料消耗	瓷石t/t	0.9756	-	-	-	0.9756	-	0.976	-	0.9756
	高嶺t/t	0.4151	-	-	-	0.4151	-	0.4151	-	0.4151
	長石t/t	0.1115	-		-	0.1115	-	0.1115	-	0.1115
	石英t/t	0.0491	-	-	-	0.0491	-	0.0491	-	0.0491
	其他t/t	0.0268	-	-	-	0.0268	-	0.0268	-	0.0268
	水t/t	19	7	3		29	-	29	-	29
能源消耗	煤氣Bm/3t	-	-	2500	320	2820	629	3129	-	2500
能源消耗	耗電度/t	220	200	190	60	670	134	744	-	610
大氣污染	CO2 Kg/t	-	-	2404.8	307.8	2712.6	605	3009.8	-	2404.8
	SO2 Kg/t	-	-	2.28	0.29	2.57	0.58	2.86	-	2.28
	NOx Kg/t	-	-	3.86	0.49	4.35	0.97	4.83	-	3.86
	鉛Kg/t	-	-	-	0.007	0.007	0.009	0.009	-	-
	鎘Kg/t	-	-	-	0.018	0.018	0.03	0.03	-	-
	CO Kg/t	-	-	0.013	-	0.013	-	0.013	-	0.013
	煙塵Kg/t	-	-	0.41	0.052	0.462	0.102	0.512	-	0.41
	粉塵Kg/t	0.29		-	-	0.29	-	0.29	-	0.29
水污染	NO3— g/t	13.47	9.163	-	-	22.633	-	22.633	-	22.633
	石油類g/t	22.576	-	-	-	22.576	-	22.576	-	22.576
	氟化物g/t	4.565	6.86	-	-	11.425	-	11.425	-	11.425
	SS g/t	64740	24080	-	-	88820	-	88820	-	88820
	COD g/t	372.17	439.46	-	-	811.63	-	811.63	-	811.63
	BOD5 g/t	73.787	119.77	-	-	193.557	-	193.557	-	193.557
固體廢物	磁性廢料t/t	0.00675	-	-	-	0.00675	-	0.00675	-	0.00675
	廢棚板匣缽t/t	-	-	0.34	-	0.34	-	0.34	-	0.34
	廢石膏t/t	-	0.17	0	-	0.17	-	0.17	-	0.17
	廢瓷t/t	-	-	0.07	-	0.07	-	0.07	-	0.07
其它	噪聲dB	90	-	90	-	-	-	-	-	-
	鉛出溶量ug/ml	-	-	-	<5	-	-	-	-	-
	鎘出溶量ug/ml	-	-	-	<0.5	-	-	-	-	-

2.3 環境影響分析

遵循ISO14040系列標準[7—9]，日用陶瓷生產的環境影響類型可分為全球變暖效應、酸化、富營養化，煙灰塵和固體廢棄物五種。并且，為了進一步確定和分析生產過程的環境影響及對生命周期各階段的主要貢獻，我們對釉上彩、釉中彩和釉下彩陶瓷生產各過程的環境影響類型進行貢獻分析，以確定具有最大貢獻的環境干擾因子或工藝過程。從表二中不難看出，在陶瓷生產中環境干擾因子對環境影響類型的貢獻率有很大差異。在全球變暖、酸化和富營養化影響中主要的干擾因子為CO2、SO2、NOx，表明陶瓷生產中氣體污染物排放對環境影響最大，且主要集中在燒成和烤花生產過程中。這也正是釉下彩瓷制品環境影響相對最低的根本原因。

3. 實行清潔生產的改進評價與措施

通過采用LCA思想對陶瓷生產過程進行環境影響分析與評價，我們認為日用陶瓷實施清潔生產的關鍵在于做到以下幾點：

(1) 采用高效少廢的生產技術和工藝，建立原材料生產專業工廠，實現原料標準化供給，使用無毒無害的原料，從而減少生產過程中資源的浪費，降低環境污染。

加強生產過程的控制，提高生產過程的原輔助料循環利用，實現物耗最小化，廢物的資源化、減量化，促進陶瓷生產技術創新。由于陶瓷生產廢水主要來自原料制備過程，其中懸浮物SS顯著偏高，因此可以設立陶瓷廢水處理設施，做到廢水的回收再用，實現廢水的零排放。

表2 陶瓷生命周期階段的類型參數結果的百分比組成

Table 2　Proportion of life cycle impact category indication at

different stages

釉上	影響類型	環境干擾因子	原料 %	成型 %	燒成 %	烤花 %	總量 %
	全球變暖	CO2	-	-	88.7	11.3	99.99904
		CO	-	-	0.000958	-	0.000958
		合計	-	-	88.7	11.3	100
	酸化	SO2	-	-	40.6	5.16	45.8
		NOx	-	-	48.1	6.11	54.2
		合計	-	-	88.7	11.3	100
	富營養化	NOx	-	-	85.7	10.9	96.6
		COD	1.41	1.66	-	-	3.07
		NO3—	0.221	0.151	-	-	0.372
		合計	1.629	1.81	85.7	10.9	100
釉中	全球變暖	CO2	-	-	79.9	20.1	99.99914
		CO	-	-	0.000864	0	0.000864
		合計	-	-	79.9	20.1	100
	酸化	SO2	-	-	36.5	9.29	45.8
		NOx	-	-	43.3	10.9	54.1
		合計	-	-	79.8	20.2	100
	富營養化	NOx	-	-	77.4	19.5	96.9
		COD	1.27	1.50	-	-	2.77
		NO3—	0.200	0.136	-	-	0.336
		合計	1.472	1.64	77.4	19.5	100
釉下	全球變暖	CO2	-	-	99.99892	-	99.99892
		CO	-	-	0.00108	-	0.00108
		合計	-	-	100	-	100
	酸化	SO2	-	-	45.8	-	45.8
		NOx	-	-	54.2	-	54.2
		合計	-	-	100	-	100
	富營養化	NOx	-	-	96.1	-	96.1
		COD	1.58	1.86	-	-	3.44
		NO3—	0.249			0	0.418
		合計	1.83	2.03	96.1	-	100

(2)采用清潔能源和節約能源。作為能耗

比較高的陶瓷行業，要盡量采用潔凈的氣體燃料，還必須對引起大氣污染的工業窯爐進行技術改造，選擇節能型設備，采用先進的燃燒技術和煙塵處理技術，提高燃燒效率，降低全球變暖效應影響，減少SO2、NOx污染物排放。因為在對陶瓷生產過程環境影響分析評價中，已知燒成與彩烤工藝過程的環境影響最大。

(3)以ISO14000認證創立管理新模式。通過對用于同一目的三種陶瓷產品生命周期各階段的環境影響分析，顯示釉下彩瓷比釉上、釉中彩瓷更具環境的優越性，并且，作為高檔日用瓷，釉下彩瓷(尤為中國青花瓷)從社會經濟及可持續發展角度更具綜合實力。隨著我國加入WTO，作為輕工類的日用陶瓷迎來了更多的機會與挑戰。只有實行清潔生產，生產綠色陶瓷產品，才能推動我國日用陶瓷產品的國際化，減少非關稅貿易壁壘，提高我國陶瓷產品的國際市場競爭力。

參考文獻：

[1] 朱慎林,趙毅紅，周中平等. 清潔生產導論. 北京：化學工業出版社，2001

[2] 張彤,趙慶祥，林哲等. 生命周期評價與清潔生產. 城市環境與城市生態，1995，8(4);32—37

[3] 石曉楓. 生命周期評價在企業清潔生產中的應用 . 環境導報，1999，(5);23—25

[4] 孫啟宏. 生命周期評價在清潔生產中的應用前景. 環境科學研究，2002，15(4);4—7

[5] 楊物華. 陶瓷工廠設計參考. 南京：南京大學出版社，1993.

[6] 楊物華. 陶瓷工廠設計概論. 南京：南京大學出版社，1993.

[7] GB/T.24041-2000,ISO14041. 環境管理-生命周期評價-目的與范圍的確定和清單分析.

[8] GB/T.24042-2002,ISO14042. 環境管理-生命周期評價-生命周期影響評價.

[9] GB/T.24043-2002,ISO14043. 環境管理-生命周期評價-生命周期解釋.

[10] 尹奇德,曾光明,夏清. 陶瓷清潔生產研究. 陶瓷2001，(5);36—39

[11] 沈帥冰陶瓷生產過程中污染物的成因與防治. 現代技術陶瓷，2003，95(1);26—30

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