綠色陶瓷

一、引言

　　人口、資源、環境是當今社會持續發展所面臨的三大問題，人類在創造社會文明的同時，也在不斷地破壞賴以生存的環境空間。人口膨脹、自然資源生態的失衡，象干旱、洪水、沙漠化、荒漠化、酸雨、溫室效應、地球臭氧層的破壞等等，這一切給人類自身的健康和生活質量以及人類社會賴以生存的地球環境帶來嚴重影響，危害到人類未來的生存。實現人口與經濟、社會、環境、資源的可持續發展，已成為世界各國的基本國策。各國強調以高新技術為支柱產業，科學、綜合、高效地利用現有資源，同時開發尚未利用的富有自然資源取代已近耗竭的稀缺自然資源，并對部分傳統產業進行改造，生產綠色環保型產品。

　　我國是一個具有悠久歷史的陶瓷古國，也是日用陶瓷生產大國和出口大國，產量近100億件。目前全國有一定規模的日用陶瓷生產企業已發展到1000多家，年出口量達39．6億件，出口到150多個國家和地區。日用瓷總產量占世界總產量的60％以上，占美國進口日用陶瓷總量的50％以上，其中咖啡杯類則占美國進口咖啡杯總量的80％。中國日用陶瓷行業的總產量和出口量，均居世界首位。眾所周知，陶瓷工業是高能耗工業之一，因其產品燒成溫度高、窯型和其他生產裝備比較落后等原因，能耗很大，在一定程度上造成了各種污染和植被破壞，這種狀況也嚴重制約著日用陶瓷工業的健康發展，也是使許多大中型陶瓷企業陷入困境的直接原因之一。而從目前我國陶瓷行業整體現狀看，存在著能耗大、產品檔次低、質量差、工藝技術裝備落后、產品結構不合理等問題。調整產品結構、提高產品檔次、依靠科技進步、節能降耗、走綠色陶瓷之路乃是我國陶瓷企業生產改造的當務之急，也是今后發展的必由之路。因此，研究開發綠色陶瓷具有非常重要的現實意義和戰略意義。

　　隨著環保產業的發展和公眾環境意識的不斷增強和積極參與，綠色浪潮席卷全國，90年代綠色產品的開發成為各行業的一個熱點，綠色陶瓷亦隨之應運而生。傳統陶瓷雖然創造了人類需要的物質和精神財富，但許多場合未能充分利用資源，耗了大量能源，產生了大量排放物，造成了較為嚴重的環境污染。而綠色陶瓷產品卻是陶瓷領域的生態環境產品，它的特點表現為充分利用原料和能源，進行清潔生產，實現“零排放”，其產品無鉛鎘等重金屬危害。綠色陶瓷追求在生產原料、產品設計、工藝技術、反應路線、生產設備和能源消耗等各個環節實行全程的污染控制和能源高效利用，在無毒無害及低能耗的條件下制造對人類和環境無毒無害的新型陶瓷產品。綠色陶瓷產品將以技術精、質量優、低能耗、無公害等優勢走俏市場，成為陶瓷消費的新寵，并創造良好的經濟效益和社會效益。

　　二、綠色陶瓷

　　1、綠色陶瓷的內容

　　綠色陶瓷的概念目前尚不成熟。一些廠家認為使用無鉛的釉下彩產品即為綠色陶瓷，并給消費者造成了用釉下彩即是綠色陶瓷的印象。這未免過于簡單，通常綠色陶瓷制品應指合理利用自然資源，在生產制作過程中無環境污染(即指環境負荷最低)，能耗低，在使用時有益于人類健康的產品，大抵包括：一是環保產品，二是節能產品，三是健康產品，四是多功能產品，例如無鉛無鎘低溫陶瓷制品、抗菌保健陶瓷等。綠色陶瓷的概念應源于生態環境材料。1992年日本東京大學生產技術研究所的山本良一教授首次提出了“環境協調型材料”的概念，即指那些環境負荷減至最低，再生產增值最大的材料，是賦予傳統結構材料、功能材料以特別優異的環境協調性的材料，或是指那些直接具有凈化環境、修復環境等功能的材料。其主要特征首先是節約資源和能源；其次是減少環境污染，避免溫室效應與臭氧的破壞；第三是容易回收和循環利用。作為生態環境材料一個重要分支，按其含義綠色陶瓷應指在陶瓷的生產、使用、廢棄和再生循環過程中以與生態環境相協調，滿足最少資源和能源

消耗，最小或無環境污染，最佳使用性能，最高循環再利用率要求設計生產的陶瓷，并對人類的生活無毒害。顯然這里的環境協調性是一個相對和發展的概念。換句話說綠色陶瓷具有材料壽命全過程的完整性，即原材料獲取、生產、加工、使用、再生、廢棄整個過程都要尋求相對較低的環境負荷值；同時，綠色陶瓷作為一種資源還應充分地循環再生，以達到材料資源的綜合循環利用。資源綜合利用作為綠色陶瓷壽命全過程的最終環節，其配方技術、成型及燒成技術設備的開發研制，對綠色陶瓷的生產、使用有重要的推動作用。同樣，綠色陶瓷產品的開發研制和推廣使用，將促進資源綜合利用率的提高，減少植被的破壞，符合我國資源短缺、資源消耗大的國情，對實現可持續發展具有重要意義。

　　2、綠色陶瓷的評價

　　綠色陶瓷是一個系統工程的概念，不能只看生產或使用過程中的某一環節使用了環保措施即稱綠色陶瓷。目前，國內外正在出現各種各樣稱之為綠色陶瓷的新產品。但如果沒有系統工程的觀點，設計生產的陶瓷產品有可能在一個方面反映出“綠色’’面，在其它方面則是“灰色”，甚至是“黑色”，評價時難免失之偏頗甚至誤導。為全面評價陶瓷產品的環境協調性能，需要采用生命周期評價方法(Life Cvcle Assesment，簡稱LCA)。產品生命周期評估是對產品整個生命周期(“從搖籃到墳墓”)的所有環境影響進行科學、全面的評估，據此來客觀地評價和有效地改善產品的環境性能。它是對產品生命全過程實施環境管理的有力工具，也是推行清潔生產的理論基礎。一個完整的LCA一般包括4個步聚，即目標界定、清單分析、影響分析和完善化分析。

　　生命周期評價方法是對材料整個生命周期中的環境污染、能源和資源消耗與資源影響大小的一種方法。目前雖然已有一些專著介紹并已進入ISO國際標準，對陶瓷產品而言，LCA還是一個正在研究和發展中的方法。

　　關于綠色陶瓷的發展方式和對環境協調的改進，日本學者山本良一教授總結了四類創新的方法和它們各自對環境協調性貢獻大小的評價，即，產品改進，重新設計，功能創新和系統創新。系統創新對環境協調性的改進最大，花費的時間最長，不難理解，系統創新的難度也最大，而產品的改進相對簡單，對環境協調性的提高也相對小些。對某種材料而言，生態化環境協調化的發展并不一定要遵循這四種排列順序。

　　三、綠色陶瓷的對策及展望

　　關于綠色陶瓷的研制與開發以及發展戰略，有許多問題需要解決。如環境協調性與使用性能之間并不總是能協調發展相互促進。綠色陶瓷的發展不能以過分犧牲使用性能為代價。但綠色陶瓷使用性能的要求不一定都要高性能，而是指滿足使用要求的優異性能或最佳使用性能。性能低的陶瓷產品勢必影響耐久性和安全使用功能，如采用LCA方法評價，在生產環節中為節能利廢而犧牲性能并不一定能提高材料的環境協調性。

　　在綠色陶瓷發展的重點方面，國內外不少研究者關注按環保和生態平衡理論設計制造的新型綠色陶瓷產品，如無毒裝飾材料，無鉛釉等，以及有益健康和殺菌抗菌的陶瓷產品，低溫綠色陶瓷等。從宏觀來看，我國發展綠色陶瓷，現階段的重點應放在引入資源和環境意識，采用高新技術對占主導地位的傳統陶瓷產品進行環境協調化改造，盡快改善陶瓷工業對資源能源的浪費和較為嚴重污染環境的狀況。提高傳統陶瓷產品的環境協調性并不排斥發展新型的綠色陶瓷。按環保和生態平衡理論的觀點來設計開發綠色陶瓷，應從以下幾方面著手：　　

　　1、原料方面：　　　　

　　我國生產陶瓷的歷史悠久，用傳統原料生產陶瓷的技術早已成熟，但形勢的發展要求我們開發一些新的綠色陶瓷原料資源，一是為了提高我國陶瓷產品的質量，使之上檔次，二是為了綜合利用一些低品位原料及工業廢渣，降低成本，改善環境，環境破壞。原料問題一定要將利用、價值、環保三者關系處理好。原料由就地取材、獨立加工逐步向專業化、標準化、系列化、商品化的方向轉變。加強實驗研究、合理開采、科學配礦、提高資源的利用率。提高球磨機的研磨效率，降低能耗，把原料納入有規劃的“四化”生產。并擴大可用原料范圍，減少對優質、稀少或正在枯竭的重要原材料的依賴，從而將環境負荷減至最低，對植被的破壞降到最

　　2、從坯釉料配方工藝方面：

　　(1)研制和推廣1300℃以下燒成的高質量、高附加值的新瓷種。開發具有低溫快速燒成的陶瓷產品，大幅度降低燃料消耗。

　　(2)開發工業廢棄物再生資源化技術，利用工業廢棄物生產優異性能的陶瓷產品，如利用礦渣、粉煤灰、硅灰、煤矸石等生產陶瓷產品。

　　(3)在確保產品高性能的前提下，研究降低制品成熟溫度的技術途徑。

　　(4)研制無鉛無鎘陶瓷顏料及無鉛低溫釉料，減少生產污染和產品污染。

　　3、從成型工藝方面：

　　(1)由傳統的生產工藝技術向現代化先進的工藝技術方向轉變。

　　(2)研究開發新的成型工藝，例如，干法、半干法和膠態成型工藝技術的研究。

　　4、從窯爐及耐火材料方面：

　　日用陶瓷工業的能耗主要集中在制品的燒成部分，此處節能潛力最大。應從下述四個方面開展工作來降低日用陶瓷工業的能耗，提高其經濟效益，降低環境負荷：

　　(1)大力開發研制和推廣節能工業窯爐。

　　(2)研制和推廣輕質保溫筑窯耐火材料和低熱容窯車。

　　(3)重視高性能薄壁輕量窯具的研制和推廣應用。　　

　　(4)使用低硫排放的清潔燃料，減少大氣污染，并對窯爐的余熱進行充分利用，提高熱效率。

　　5、其他方面：

　　(1)建立健全陶瓷產品生命周期(LCA)的理論和方法，為綠色陶瓷的發展戰略和陶瓷工業的環境協調性的評價提供科學依據和方法。

　　(2)發展能替代生產能耗高、對環境污染大、對人體有一定毒害的陶瓷產品或輔助制品。

　　(3)研究三廢回收和再生利用技術。

　　(4)以最低資源和能源消耗、最小環境污染代價生產傳統陶瓷產品，如研制適合于陶瓷行業的除塵器、低噪音風機等新裝備。

　　(5)研制新型抗菌保健陶瓷制品。

　　(6)發展能治理工業污染、凈化修復環境或能擴大人類生存空間的新型陶瓷產品，如用于開發海洋、地下、鹽堿地、沙漠、沼澤地的特種陶瓷產品。

　　(7)加強對業界人員環保意識的培養和教育，使之對生態設計、清潔生產的重要性有深刻的認識和理解，加速綠色陶瓷的發展