绿色陶瓷

一、引言

　　人口、资源、环境是当今社会持续发展所面临的三大问题，人类在创造社会文明的同时，也在不断地破坏赖以生存的环境空间。人口膨胀、自然资源生态的失衡，象干旱、洪水、沙漠化、荒漠化、酸雨、温室效应、地球臭氧层的破坏等等，这一切给人类自身的健康和生活质量以及人类社会赖以生存的地球环境带来严重影响，危害到人类未来的生存。实现人口与经济、社会、环境、资源的可持续发展，已成为世界各国的基本国策。各国强调以高新技术为支柱产业，科学、综合、高效地利用现有资源，同时开发尚未利用的富有自然资源取代已近耗竭的稀缺自然资源，并对部分传统产业进行改造，生产绿色环保型产品。

　　我国是一个具有悠久历史的陶瓷古国，也是日用陶瓷生产大国和出口大国，产量近100亿件。目前全国有一定规模的日用陶瓷生产企业已发展到1000多家，年出口量达39．6亿件，出口到150多个国家和地区。日用瓷总产量占世界总产量的60％以上，占美国进口日用陶瓷总量的50％以上，其中咖啡杯类则占美国进口咖啡杯总量的80％。中国日用陶瓷行业的总产量和出口量，均居世界首位。众所周知，陶瓷工业是高能耗工业之一，因其产品烧成温度高、窑型和其他生产装备比较落后等原因，能耗很大，在一定程度上造成了各种污染和植被破坏，这种状况也严重制约着日用陶瓷工业的健康发展，也是使许多大中型陶瓷企业陷入困境的直接原因之一。而从目前我国陶瓷行业整体现状看，存在着能耗大、产品档次低、质量差、工艺技术装备落后、产品结构不合理等问题。调整产品结构、提高产品档次、依靠科技进步、节能降耗、走绿色陶瓷之路乃是我国陶瓷企业生产改造的当务之急，也是今后发展的必由之路。因此，研究开发绿色陶瓷具有非常重要的现实意义和战略意义。

　　随着环保产业的发展和公众环境意识的不断增强和积极参与，绿色浪潮席卷全国，90年代绿色产品的开发成为各行业的一个热点，绿色陶瓷亦随之应运而生。传统陶瓷虽然创造了人类需要的物质和精神财富，但许多场合未能充分利用资源，耗了大量能源，产生了大量排放物，造成了较为严重的环境污染。而绿色陶瓷产品却是陶瓷领域的生态环境产品，它的特点表现为充分利用原料和能源，进行清洁生产，实现“零排放”，其产品无铅镉等重金属危害。绿色陶瓷追求在生产原料、产品设计、工艺技术、反应路线、生产设备和能源消耗等各个环节实行全程的污染控制和能源高效利用，在无毒无害及低能耗的条件下制造对人类和环境无毒无害的新型陶瓷产品。绿色陶瓷产品将以技术精、质量优、低能耗、无公害等优势走俏市场，成为陶瓷消费的新宠，并创造良好的经济效益和社会效益。

　　二、绿色陶瓷

　　1、绿色陶瓷的内容

　　绿色陶瓷的概念目前尚不成熟。一些厂家认为使用无铅的釉下彩产品即为绿色陶瓷，并给消费者造成了用釉下彩即是绿色陶瓷的印象。这未免过于简单，通常绿色陶瓷制品应指合理利用自然资源，在生产制作过程中无环境污染(即指环境负荷最低)，能耗低，在使用时有益于人类健康的产品，大抵包括：一是环保产品，二是节能产品，三是健康产品，四是多功能产品，例如无铅无镉低温陶瓷制品、抗菌保健陶瓷等。绿色陶瓷的概念应源于生态环境材料。1992年日本东京大学生产技术研究所的山本良一教授首次提出了“环境协调型材料”的概念，即指那些环境负荷减至最低，再生产增值最大的材料，是赋予传统结构材料、功能材料以特别优异的环境协调性的材料，或是指那些直接具有净化环境、修复环境等功能的材料。其主要特征首先是节约资源和能源；其次是减少环境污染，避免温室效应与臭氧的破坏；第三是容易回收和循环利用。作为生态环境材料一个重要分支，按其含义绿色陶瓷应指在陶瓷的生产、使用、废弃和再生循环过程中以与生态环境相协调，满足最少资源和能源

消耗，最小或无环境污染，最佳使用性能，最高循环再利用率要求设计生产的陶瓷，并对人类的生活无毒害。显然这里的环境协调性是一个相对和发展的概念。换句话说绿色陶瓷具有材料寿命全过程的完整性，即原材料获取、生产、加工、使用、再生、废弃整个过程都要寻求相对较低的环境负荷值；同时，绿色陶瓷作为一种资源还应充分地循环再生，以达到材料资源的综合循环利用。资源综合利用作为绿色陶瓷寿命全过程的最终环节，其配方技术、成型及烧成技术设备的开发研制，对绿色陶瓷的生产、使用有重要的推动作用。同样，绿色陶瓷产品的开发研制和推广使用，将促进资源综合利用率的提高，减少植被的破坏，符合我国资源短缺、资源消耗大的国情，对实现可持续发展具有重要意义。

　　2、绿色陶瓷的评价

　　绿色陶瓷是一个系统工程的概念，不能只看生产或使用过程中的某一环节使用了环保措施即称绿色陶瓷。目前，国内外正在出现各种各样称之为绿色陶瓷的新产品。但如果没有系统工程的观点，设计生产的陶瓷产品有可能在一个方面反映出“绿色’’面，在其它方面则是“灰色”，甚至是“黑色”，评价时难免失之偏颇甚至误导。为全面评价陶瓷产品的环境协调性能，需要采用生命周期评价方法(Life Cvcle Assesment，简称LCA)。产品生命周期评估是对产品整个生命周期(“从摇篮到坟墓”)的所有环境影响进行科学、全面的评估，据此来客观地评价和有效地改善产品的环境性能。它是对产品生命全过程实施环境管理的有力工具，也是推行清洁生产的理论基础。一个完整的LCA一般包括4个步聚，即目标界定、清单分析、影响分析和完善化分析。

　　生命周期评价方法是对材料整个生命周期中的环境污染、能源和资源消耗与资源影响大小的一种方法。目前虽然已有一些专著介绍并已进入ISO国际标准，对陶瓷产品而言，LCA还是一个正在研究和发展中的方法。

　　关于绿色陶瓷的发展方式和对环境协调的改进，日本学者山本良一教授总结了四类创新的方法和它们各自对环境协调性贡献大小的评价，即，产品改进，重新设计，功能创新和系统创新。系统创新对环境协调性的改进最大，花费的时间最长，不难理解，系统创新的难度也最大，而产品的改进相对简单，对环境协调性的提高也相对小些。对某种材料而言，生态化环境协调化的发展并不一定要遵循这四种排列顺序。

　　三、绿色陶瓷的对策及展望

　　关于绿色陶瓷的研制与开发以及发展战略，有许多问题需要解决。如环境协调性与使用性能之间并不总是能协调发展相互促进。绿色陶瓷的发展不能以过分牺牲使用性能为代价。但绿色陶瓷使用性能的要求不一定都要高性能，而是指满足使用要求的优异性能或最佳使用性能。性能低的陶瓷产品势必影响耐久性和安全使用功能，如采用LCA方法评价，在生产环节中为节能利废而牺牲性能并不一定能提高材料的环境协调性。

　　在绿色陶瓷发展的重点方面，国内外不少研究者关注按环保和生态平衡理论设计制造的新型绿色陶瓷产品，如无毒装饰材料，无铅釉等，以及有益健康和杀菌抗菌的陶瓷产品，低温绿色陶瓷等。从宏观来看，我国发展绿色陶瓷，现阶段的重点应放在引入资源和环境意识，采用高新技术对占主导地位的传统陶瓷产品进行环境协调化改造，尽快改善陶瓷工业对资源能源的浪费和较为严重污染环境的状况。提高传统陶瓷产品的环境协调性并不排斥发展新型的绿色陶瓷。按环保和生态平衡理论的观点来设计开发绿色陶瓷，应从以下几方面着手：　　

　　1、原料方面：　　　　

　　我国生产陶瓷的历史悠久，用传统原料生产陶瓷的技术早已成熟，但形势的发展要求我们开发一些新的绿色陶瓷原料资源，一是为了提高我国陶瓷产品的质量，使之上档次，二是为了综合利用一些低品位原料及工业废渣，降低成本，改善环境，环境破坏。原料问题一定要将利用、价值、环保三者关系处理好。原料由就地取材、独立加工逐步向专业化、标准化、系列化、商品化的方向转变。加强实验研究、合理开采、科学配矿、提高资源的利用率。提高球磨机的研磨效率，降低能耗，把原料纳入有规划的“四化”生产。并扩大可用原料范围，减少对优质、稀少或正在枯竭的重要原材料的依赖，从而将环境负荷减至最低，对植被的破坏降到最

　　2、从坯釉料配方工艺方面：

　　(1)研制和推广1300℃以下烧成的高质量、高附加值的新瓷种。开发具有低温快速烧成的陶瓷产品，大幅度降低燃料消耗。

　　(2)开发工业废弃物再生资源化技术，利用工业废弃物生产优异性能的陶瓷产品，如利用矿渣、粉煤灰、硅灰、煤矸石等生产陶瓷产品。

　　(3)在确保产品高性能的前提下，研究降低制品成熟温度的技术途径。

　　(4)研制无铅无镉陶瓷颜料及无铅低温釉料，减少生产污染和产品污染。

　　3、从成型工艺方面：

　　(1)由传统的生产工艺技术向现代化先进的工艺技术方向转变。

　　(2)研究开发新的成型工艺，例如，干法、半干法和胶态成型工艺技术的研究。

　　4、从窑炉及耐火材料方面：

　　日用陶瓷工业的能耗主要集中在制品的烧成部分，此处节能潜力最大。应从下述四个方面开展工作来降低日用陶瓷工业的能耗，提高其经济效益，降低环境负荷：

　　(1)大力开发研制和推广节能工业窑炉。

　　(2)研制和推广轻质保温筑窑耐火材料和低热容窑车。

　　(3)重视高性能薄壁轻量窑具的研制和推广应用。　　

　　(4)使用低硫排放的清洁燃料，减少大气污染，并对窑炉的余热进行充分利用，提高热效率。

　　5、其他方面：

　　(1)建立健全陶瓷产品生命周期(LCA)的理论和方法，为绿色陶瓷的发展战略和陶瓷工业的环境协调性的评价提供科学依据和方法。

　　(2)发展能替代生产能耗高、对环境污染大、对人体有一定毒害的陶瓷产品或辅助制品。

　　(3)研究三废回收和再生利用技术。

　　(4)以最低资源和能源消耗、最小环境污染代价生产传统陶瓷产品，如研制适合于陶瓷行业的除尘器、低噪音风机等新装备。

　　(5)研制新型抗菌保健陶瓷制品。

　　(6)发展能治理工业污染、净化修复环境或能扩大人类生存空间的新型陶瓷产品，如用于开发海洋、地下、盐碱地、沙漠、沼泽地的特种陶瓷产品。

　　(7)加强对业界人员环保意识的培养和教育，使之对生态设计、清洁生产的重要性有深刻的认识和理解，加速绿色陶瓷的发展