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陶瓷原料与资源环境保护

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佛山陶瓷已经成为世界最大的建筑卫生陶瓷生产基地之一,形成了集原料供应、生产研发、营销展示、机械制造等产业集群,在生产技术方面成为全国同行业的领头羊。然而,随着企业规模的扩大、生产需求量的增多导致资源消耗不断增大,固废物的产生不断增加。如何综合利用资源,大力推动循环经济,实现陶瓷企业节能减排、降低污染、保护环境的同时也推动了企业利润快速增长。如何提升企业产品的综合竞争力,实现陶瓷行业的可持续发展,是陶瓷行业面临的重要问题。以原料标准化、废物循环再利用、产品设计、技术创新等方法推动陶瓷资源的综合利用,促进陶瓷产业优化提升,实现陶瓷产业低碳经济,成为目前建筑卫生陶瓷行业的重要任务。

国外陶瓷产业发达的国家,如日本、意大利、西班牙等国家的陶瓷原料标准化随着专业化的细分已经很完善,并在资源综合利用、生态保护、生产质量控制方面取得了成功的经验。目前国内陶瓷行业虽然已建立了一些标准,但仍然不完善,特别是原材料标准化程度还相当低,执行的可操作性也较差。由于国内各地的经济和技术差异比较大,各地区的原料性能也有很大的差异,全国性的建筑陶瓷原料标准化实施仍有一定的困难。尽管有了先进的生产设备,员工素质也有了一定程度的提高,但绝大部分产品仍属于中低档。除了生产控制方面原因外,最主要的原因是原料供货不稳定,作为传统的陶瓷生产工艺,直接使用了大量的天然矿物原料。开采矿产资源时由于大多是传统开采,对矿源没有充分的质量评估,开采无序,往往只选取其中较纯原料,其余的废弃不用,资源浪费很大,对自然生态环境损害也极大。我国最主要的陶瓷生产基地———广东佛山,一年消耗陶瓷原料超过4000万t,平均每天的消耗量超过12万t,加上全国其他陶瓷产区,我国陶瓷原料的年消耗量超过1.3亿t,各种原料的浪费也相当惊人。很多地区对不可再生的矿产资源过度开采,极大地破坏了生态环境,这种状况不仅导致国内矿产资源过度消耗,也阻碍了我国陶瓷行业的可持续发展。

1原料标准化目前存在的问题

毋庸置疑,原料的标准化对陶瓷行业的发展和前进的影响是巨大的,但国内原料标准化还存在多方面的问题,主要问题如下:1)原料的产地不同,其形成年代、地质年代、成因及周围环境等也各不相同,因而组成和性能也会有很大差别。加之普通陶瓷原料种类繁多,因此把所有的不同产地的原料性能限制在某一范围内,所涉及的问题是难以预料的,而且如此浩大的工程也不可能在短时间内完成。2)普通陶瓷原料因自身组成复杂,其精选加工的技术要求较高,生产成本也较高,加之普通陶瓷产品自身的附加值较低,若没有廉价的精选工艺技术作前提,原料的标准化是很难实现的。3)传统的生产模式使大多数陶瓷厂都有完备的原料加工体系,因此,有一部分生产企业对原料的标准化不够重视。加之原料生产部门因其自身物力、人力所限,使原料很难达到标准化要求。通常陶瓷厂都有原料车间,但一般只是对原料进行简单的破碎、混合、均化等,并未从根本上解决原料标准化问题。4)行业内原料标准化的目标不明确,目前有许多企业声称自己生产的是标准化原料,但对原料的标准化缺乏系统、全面地认识,仅仅是对原料的各项性能进行简单的处理,远未达到标准化的要求。

2陶瓷原料标准制订的现状

建筑卫生陶瓷原料标准的制订一直是业界关注的焦点,全国建筑卫生陶瓷标准化技术委员会已制订了相关标准。与此同时,日用陶瓷、工业陶瓷、非金属矿等领域的标准化技术委员会也相继制订了一系列陶瓷原料制品标准,这些标准对于制订建筑卫生陶瓷原料标准有很好的参考价值。现有的部分陶瓷原料制品标准见表1。从表1可以看出,虽然国内现有国家标准、建材行业标准、日用陶瓷原料标准汇编等标准。但是这些标准对指导建筑卫生陶瓷原料供应商和企业生产技术使用的实施执行性很差,国内针对建筑卫生陶瓷原料标准化程度仍相当低,目前还没有国家标准和行业标准。目前,建筑卫生陶瓷企业生产所使用的原料普遍都是原矿原料,大多数都是由一些能力较低的开采商进行挖掘,不仅导致资源浪费严重,而且造成了对矿山生态环境的破坏。另外,建筑卫生陶瓷原料种类繁多,即使是同一种原料,虽然名称相同,但是由于产地不同,原矿原料质量、性能差别较大。加工工艺不同,原料采购批次间的质量波动较大,是造成企业产品质量不稳定的主要因素之一。因陶瓷原料性能评价内容广泛,涉及的方法众多,一些相关领域已建立了一些试验方法标准,表2和表3为目前现有的主要性能评价方法以及参考标准。从表2、表3可以看出,一部分原料可以直接用于建筑卫生陶瓷原料的性能测试,一部分原料可根据建筑卫生陶瓷坯用原料的特点和生产实际参考使用。在陶瓷原料的分析方法标准的制订方面,已经形成了标准《陶瓷原料差热分析方法》(GB/T6297-2002)和《陶瓷原料化学成分光度分析方法》(QB/T2578)。其它分析方法尚未形成标准,目前只能参照同类产品的标准或通用标准进行分析测试,这样就会形成没有指导原料供应商加工生产原料制品的标准和陶瓷生产企业执行原料的使用标准指导生产,导致供需双方以协商或合同约定的方式来保证原料的稳定性。

3实现原料标准化的措施

矿物原料的来源和加工工艺决定了原料的化学成分和理化指标,原料的化学成分和理化指标直接决定了产品最终性能。因此,原料的标准化要从产品和原料两方面来考虑,既要考虑到不同品种的具体特点,如:建筑陶瓷、卫生陶瓷、日用陶瓷、工艺美术陶瓷;还要考虑不同材质的具体情况,即瓷质、炻质还是陶质;且同一品种还应考虑产品的不同档次需求,高中低档对原材料需求不同;此外,还应结合坯、釉用原料的不同及原料的产地和分布状况等进行综合分析。所谓陶瓷原料标准化,并不是要求将天然矿物精确到矿物组成,也不是要将矿山原料精选到某种高的指标,而是要求因地制宜地将本地原料通过技术加工处理达到某种最佳使用程度,确保各种理化性能达到其最佳使用程度,确保各种理化性能稳定在允许波动的一定范围内。

3.1坚定实施标准化生产信念大多数陶瓷原料生产企业对陶瓷原料标准化生产优势并不十分了解,通常认为标准化陶瓷原料必定会成本成倍增加,在原料市场上失去竞争优势;陶瓷生产企业也认为使用陶瓷标准化原料会增加成倍开支从而降低利润,但事实上并非如此。陶瓷原料标准化有如下优势:1)原料标准化使得生产各环节明确分工,对与陶瓷生产厂家而言,相当于将生产中产品配方和工艺参数调整的相关工作外包给了原料供应商,生产商从此不需要大量的技术人员去研制配方,无需担心产品质量的稳定性问题;对陶瓷原料供应商而言,性能稳定的标准化原料可以有效稳定客户,此外,经深加工的标准化原料会有更广的应用范围,如超白高岭土是造纸的优质填充料,可以替代钛白粉使用。2)陶瓷原料标准化生产可以最大限度的综合利用资源,原料厂可以将原料精细分级,将分级后的原料用于各种不同的用途,超细、超白高岭土销售给涂料生产厂替代钛白粉,分级后矿渣用于制造耐火砖,磁选后的含铁物质用于冶炼等,各级产品做到物尽其用。3)陶瓷原料标准化有利于节能减排,对陶瓷企业而言,节能就是节约成本。陶瓷产品制备过程中的能耗成本是生产成本的主要部分,标准化原料可以有效地控制原料的煅烧温度波动在50℃的一个小区间范围内,可避免煅烧温度设置过高而产生多余的能耗。4)从陶瓷行业整体角度来分析,原料标准化生产有利于原料生产技术装备迅速提高,从而利于原料质量的提高及高品位原料配方的开发利用,促使陶瓷行业走规模化、集约化的绿色发展之路。

3.2合理配置检测设备,确保原料质量陶瓷原料生产企业应根据企业现有矿区原料的特点及所生产产品要求到达的理化性能指标进行设备的购置。如矿区的高岭土本身含铁量不高,且多数铁主要以胶状褐铁矿的形式存在,并处于高度分散状态,则选用高梯度磁性设备制备白度在95%以上的超白高岭土产品可能很难成功,而超导磁性设备则可以达到要求。对于原料生产企业生产烧结温度稳定的标准化陶瓷原料,则可配置能量色谱仪,利用该仪器可以快速分析原料的各金属元素含量,从而判断原料煅烧温度的精确范围。如企业生产的产品对粒度有严格要求,则激光粒度分布仪器能快速对产品进行检测。现代化的仪器设备是企业实现原料标准化生产的必备条件,根据实际需求及具体情况购置检测设备,即可节约经费开支,又可保证标准化原料质量稳定,赢得客户信赖。

3.3充分利用技术资源提升产品质量对于一般中小企业来说,企业本身很少会去开发行业新技术、研发新产品,企业引进技术人才的费用及有关项目研发成本相对较高,加之技术人员在中小企业的流动性会相对较大,项目研发的连续性及成功完成的可能性受到质疑。因此技术力量不足,也是制约大多中小企业难以实现原料标准化生产的关键因素之一,其行之有效的解决方法是企业应加强与高校合作,充分利用高校的人才技术资源解决企业自身的技术难题。企业与高校合作有以下优势:1)企业只需投入较少的资金,便可在高校建立企业自己的技术研发平台,有高素质技术人才为之服务,相对于企业引进人才而言,省之又省;此外,企业与高校合作后,可间接的利用高校昂贵的研发及检测设备,这些为企业节省不少成本投入。2)高校在与企业合作过程中,会为企业提出一些建设性的建议,一些有创意的创新点;可以联合申报各级各类项目,即可以促进企业技术的提升,也可获得政府的资金资助。对企业而言,通过项目验收的产品在市场上具有较强的竞争力,为企业拓展市场、提高企业知名度具有很好的作用。3)企业与高校合作,有利于企业产品向纵深方向发展,为企业不断开发高质量的新产品。3.4借鉴和使用国外原料标准化目前,一些陶瓷强国如西班牙、意大利、美国、日本等国家,都已实现了原料的标准化,原料的标准化已经是一种正常的企业意识,使用标准化材料进行生产也是企业的一种正常行为,非标准已经是不可想象,在使用标准化材料前提下,企业生产有稳定的基础,技术主要集中在新产品开发上,所以通常国外企业产品质量是很稳定的,没有国内工厂质量经常波动的问题。笔者曾参观日本陶瓷企业,包括矿山的开采、标准化原料工厂和陶瓷生产工厂,其做法与我们国内有很大不同。矿山开采是有序而且分类的,基本上开采出来的材料都被利用,在矿山就按不同类别品种进行均化处理堆放,不同品质材料价格不同,而且在开采过程中做好防护措施,少量废弃余料回填,然后对开采地及时进行复绿,有效地防止水土流失以及恢复环境减少对环境的破坏。在原料加工厂,所有原料也是分类堆放,根据各种原料的检测结果,按不同类别材料的出厂标准进行配合均化。每个材料的均化都有严格的步骤过程,保证出厂原料符合所要求的标准,原料生产厂家在使用时无需因原料质量波动而修改配方。所以陶瓷生产厂家研发确定配方后基本都会稳定使用,除非换配方或材料,否则就是长期使用该配方,技术人员有更多的时间去研究开发新配方新产品。

4原料的标准化与环境保护

原料的标准化可使各生产环节分工明确,把原料加工部分分散的资金集中使用,使原料加工的技术装备水平迅速提高,这样不仅有利于提高原料的质量,也有利于推动相关行业的发展。实现原料的标准化的前提要有据可依。因此各原料生产厂家应根据原料的产地、性能特点及应用情况,确定各种原料的质量标准,即确定其化学组成、矿物组成、粒度分布等一系列理化性能指标的相关参数范围。根据产品种类、制品性能、产品质量档次、生产工艺装备水平等制定一些列陶瓷原料质量标准,使原料的标准化有一个共同的标准。

原料标准化的过程就是利用各种选矿方法对陶瓷原料进行一些列的洗选加工,使其性能指标达到标准的要求,以及如何确定最合适的标准范围。原料的标准化给陶瓷行业带来的促进作用将是巨大的,既是产业升级的出发点,又是产业崛起的着力点。原料的标准化将使陶瓷行业走规模化、集约化发展的道路,将使我国陶瓷产业彻底摘掉“高能耗、高成本、高污染”的帽子。只有我们整个行业去努力,去付出,去实实在在地付诸行动,共同创造“陶瓷大国”一跃而成为“陶瓷强国”的局面,实现陶瓷原料标准化与资源环境的保护的目标就不会太远。

作者:梁燕珍 单位:佛山市金甲环保科技有限公司

陶瓷原料与资源环境保护责任编辑:杨雪    阅读:人次