建筑陶瓷清洁生产

　　建筑陶瓷生产普遍存在能耗高和污染重的问题。将清洁生产的理念和技术引入建筑陶瓷生产全过程，是实现建筑陶瓷行业节能减排和促进建筑陶瓷行业可持续发展的*选择。本书共9章，系统介绍建筑陶瓷各个生产工序的工艺技术、污染排放、资源和能源消耗情况，结合国内外建筑陶瓷生产和研究的*成果，将清洁生产的核心理念——持续应用整体预防的环境战略，融入到建筑陶瓷的整个生产过程，对建筑陶瓷生产各个环节可能应用的先进工艺、新型设备、物质能量循环利用和节能减排技术等进行了详细的论述，为建筑陶瓷清洁生产的工艺技术、生产运营和组织管理提供了全面参考。本书注重理论与实践相结合，既突出建筑陶瓷清洁生产知识体系的科学性和系统性，也强调建筑陶瓷领域*研究成果的实际应用性。

　　本书可供从事建筑陶瓷及环境保护领域的生产技术人员、管理人员、科研工作者、本科生和研究生作为参考用书。

前言
第1章 绪论
    1.1 建筑陶瓷概况
        1.1.1 建筑陶瓷的概念
        1.1.2 建筑陶瓷的分类
        1.1.3 建筑陶瓷的物化性质
        1.1.4 建筑陶瓷的生产工艺
    1.2 建筑陶瓷行业的污染现状
        1.2.1 资源消耗
        1.2.2 能源消耗
        1.2.3 水污染
        1.2.4 固体废物排放
        1.2.5 大气污染
        1.2.6 典型建筑陶瓷基地污染现状
    1.3 末端治理与清洁生产
        1.3.1 末端治理
        1.3.2 从末端治理到清洁生产
    1.4 清洁生产的基本理念
        1.4.1 清洁生产的定义
        1.4.2 清洁生产与末端治理的对比
        1.4.3 清洁生产相关法规政策
    1.5 建筑陶瓷行业推行清洁生产的必要性与意义
第2章 原料
    2.1 原料配方
        2.1.1 原料构成
        2.1.2 原料配方
    2.2 建筑陶瓷的传统原料
        2.2.1 黏土
        2.2.2 石英
        2.2.3 长石
    2.3 建筑陶瓷的替代原料
        2.3.1 伟晶花岗岩
        2.3.2 页岩
        2.3.3 玄武岩
        2.3.4 透辉石
        2.3.5 硅灰石
        2.3.6 珍珠岩
    2.4 厂内固体废物的循环利用
        2.4.1 粉尘
        2.4.2 废渣
    2.5 煤工业固体废物制备建筑陶瓷
        2.5.1 煤矸石
        2.5.2 粉煤灰
    2.6 尾矿制备建筑陶瓷
        2.6.1 铁矿尾矿
        2.6.2 金矿尾矿
        2.6.3 珍珠岩尾矿
        2.6.4 铜矿尾矿
    2.7 工业废渣制备建筑陶瓷
        2.7.1 高炉渣
        2.7.2 磷渣
        2.7.3 赤泥
第3章 粉料制备
    3.1 粉料制备技术概况
    3.2 湿法制粉技术
        3.2.1 工艺流程
        3.2.2 水耗和能耗评估
        3.2.3 节能降耗技术
        3.2.4 污染评估
        3.2.5 污染防控技术
    3.3 干法制粉技术
        3.3.1 工艺流程
        3.3.2 水耗和能耗评估
        3.3.3 污染评估
    3.4 半干法制粉技术
        3.4.1 设计理念与工艺原理
        3.4.2 工艺流程
        3.4.3 水耗和能耗评估
        3.4.4 污染评估
    3.5 三种粉料制备技术的对比
        3.5.1 工艺过程
        3.5.2 粉料性能
        3.5.3 水资源和能源消耗
        3.5.4 污染排放
第4章 成型
    4.1 成型技术概况
    4.2 压制成型
        4.2.1 工艺流程及原理
        4.2.2 重要工艺参数
    4.3 能耗评估及节能降耗
        4.3.1 电能消耗
        4.3.2 节能降耗
    4.4 污染评估及防控
第5章 干燥
    5.1 干燥技术概况
    5.2 干燥过程
        5.2.1 生坯中的水分
        5.2.2 水分的排出过程
        5.2.3 干燥流程及生坯变化
    5.3 干燥方式与设备
        5.3.1 对流干燥
        5.3.2 辐射干燥
        5.3.3 微波干燥
    5.4 能耗评估及节能降耗
        5.4.1 电能消耗
        5.4.2 热能消耗
        5.4.3 节能降耗
    5.5 污染评估及防控
第6章 烧成
    6.1 烧成过程
        6.1.1 预热阶段
        6.1.2 低温烧成阶段
        6.1.3 高温烧成阶段
        6.1.4 冷却阶段
    6.2 烧成设备
        6.2.1 窑炉概况
        6.2.2 辊道窑
    6.3 能耗评估及节能降耗
        6.3.1 电能消耗
        6.3.2 热能消耗
        6.3.3 节能降耗
    6.4 污染评估及防控
        6.4.1 污染评估
        6.4.2 污染防控
第7章 建筑陶瓷清洁生产的实施建议
    7.1 建筑陶瓷清洁生产的基本思路
        7.1.1 物质资源的降耗
        7.1.2 能量资源的降耗
        7.1.3 污染物质的减排
    7.2 建筑陶瓷清洁生产的工艺技术
        7.2.1 物质资源的降耗技术
        7.2.2 能量资源的降耗技术
        7.2.3 污染物质的减排技术
    7.3 建筑陶瓷清洁生产企业的总体规划设计
第8章 建筑陶瓷产品的绿色化设计
    8.1 传统产品与绿色产品
        8.1.1 绿色产品理念的提出
        8.1.2 绿色产品的特点
        8.1.3 绿色产品与环境标志
    8.2 绿色材料概念及分类
        8.2.1 按材料的组成和结构分类
        8.2.2 按材料的功能和用途分类
        8.2.3
按材料对环境的影响程度分类
    8.3 绿色建筑陶瓷材料
        8.3.1 绿色建筑陶瓷的概念
        8.3.2 绿色建筑陶瓷的分类
    8.4 绿色建筑陶瓷产品的评价方法
        8.4.1 生命周期评价法
        8.4.2 经济性指标化法
    8.5 产品的绿色设计及包装
        8.5.1 产品的绿色设计
        8.5.2 产品的绿色包装
    8.6 绿色建筑陶瓷产品
第9章 建筑陶瓷清洁生产审核
    9.1 清洁生产审核的程序
        9.1.1 陶瓷工业与环境的关系
        9.1.2 清洁生产的程序
        9.1.3 清洁生产的步骤和原则
    9.2 策划和组织
        9.2.1 目的和要求
        9.2.2 取得领导的支持
        9.2.3 组建审核小组
        9.2.4 明确任务
        9.2.5 制订工作计划
        9.2.6 开展宣传教育
    9.3 预评估
        9.3.1 进行现状调研
        9.3.2 进行现场考察
        9.3.3 评价产污排污状况
        9.3.4 确定审核重点
        9.3.5 设置清洁生产目标
        9.3.6 提出和实施无/低费方案
    9.4 评估
        9.4.1 准备审核重点资料
        9.4.2 实测输入、输出物流
        9.4.3 建立物料平衡
        9.4.4 分析废弃物产生原因
        9.4.5 提出和实施无/低费方案
    9.5 方案产生和筛选
        9.5.1 方案产生
        9.5.2 分类汇总方案
        9.5.3 筛选方案
        9.5.4 研制方案
        9.5.5
评估已实施无/低费方案的实施效果
        9.5.6 编写清洁生产中期审核报告
    9.6 可行性分析
        9.6.1 市场调查
        9.6.2 技术评估
        9.6.3 环境评估
        9.6.4 经济评估
        9.6.5 推荐可实施方案
    9.7 方案实施
        9.7.1 组织方案实施
        9.7.2
评价已实施的中/高费方案成果
        9.7.3
分析总结已实施方案对企业的影响
    9.8 持续清洁生产
        9.8.1 建立和完善清洁生产组织
        9.8.2
建立和完善清洁生产管理制度
        9.8.3 制订持续清洁生产计划
        9.8.4 编写清洁生产审核报告
附录
主要参考文献

第1章　绪论
建筑是人类永恒的物质追求，而建筑业则是人类永恒的事业。现代建筑不再只是人类遮风避雨的场所，而是享受生活、提高生活质量的乐园。因此，对建筑进行装裱粉饰以增强建筑美感和提高居住舒适度是人类改善生活环境的重要活动。其中，建筑陶瓷在建筑装饰中应用为广泛，装饰效果为丰富多样，已成为重要的建筑装饰材料。

1.1　建筑陶瓷概况
1.1.1　建筑陶瓷的概念
陶瓷（ceramics），陶器和瓷器的总称。陶瓷的传统概念是指所有以黏土等无机非金属矿物为原料的人工工业产品。它包括由黏土或含有黏土的混合物经混炼、成型、煅烧而制成的各种制品。

陶瓷产品种类繁多，物化性能多种多样，用途广泛，既可作为结构材料，也可作为功能材料；既能民用，也可用于国防。通常，按用途将用于建筑工程结构、建筑装饰的陶瓷产品归为一类，统称为建筑陶瓷（building
and construction
ceramics），这是建筑陶瓷的广义概念。广义建筑陶瓷可粗略地分为三类：砖瓦，主要指用于墙地砌筑、屋顶覆盖的陶瓷制品，如红砖、瓦片等；陶瓷管，主要制品为下水道管、输水管、落水管、烟囱管等；陶瓷砖（ceramic
tiles），或称墙地砖（wall and floor
tiles），是指用于建筑物的墙、地、柱、台等表面装饰性铺贴的片状陶瓷装饰材料。
狭义的建筑陶瓷专指陶瓷砖。国家标准GB/T4100—2006《陶瓷砖》对陶瓷砖给出了严格的定义，陶瓷砖是指由黏土和其他无机非金属原料制造的用于覆盖墙面和地面的薄板制品。陶瓷砖在室温下通过挤压、干压或其他方法成型，干燥后，在满足性能要求的温度下烧制而成。砖是有釉或无釉的，而且是不可燃、不怕光的。

本书所述建筑陶瓷为狭义的建筑陶瓷，即陶瓷砖，是一类专门用于建筑物的墙、地、柱、台等表面装饰性铺贴的片状装饰材料。改革开放以来，建筑陶瓷是陶瓷行业发展快的一类产品。据统计，1996年，全国建筑陶瓷产量为13.5亿平方米；2000年，上升为25亿平方米；2006年，上升为50亿平方米；2008年，达到了60亿平方米以上，占世界总产量的50%以上。我国已成为世界上的建筑陶瓷生产国和消费国。

1.1.2　建筑陶瓷的分类
建筑陶瓷可从其用途、成型工艺、有无釉面、吸水率等角度进行分类。常见的分类方法有以下五种。
（1）按产品用途可分为：外墙砖、内墙砖、地砖、广场砖等。
（2）按成型工艺可分为：干压成型砖、挤压成型砖等。
（3）按产品有无釉面可分为：釉面砖、无釉砖。
（4）按产品坯体的吸水率也即致密度可分为：瓷质砖、炻质砖、陶质砖等。
（5）按产品表面是否经过抛光处理可分为：抛光砖、非抛光砖。
其中，按陶瓷砖的吸水率进行分类，可有效指示产品的致密度、机械强度及其适用范围。国家相关标准按吸水率对产品进行的分类如表1.1所示。

建筑陶瓷种类十分丰富，品种繁多。从当前市场销售角度看，常见的产品类型有釉面砖、仿古砖、瓷质砖、抛光砖等。下面予以简单介绍。
1.1.2.1　釉面砖与仿古砖
1）釉面砖
釉面砖是传统的一类建筑陶瓷，其基本特征是产品表面有一层薄釉。釉面的作用主要是使产品表面形成各种花纹、颜色，提高表面光洁度、致密度，以丰富产品的装饰效果，并有利于防污。釉面砖的用途广泛，但主要受砖坯材质的限制。根据砖坯材质，釉面砖可分为陶质釉面砖、炻质釉面砖、瓷质釉面砖。通常而言，陶质釉面砖结构疏松、吸水率高、抗冻性差，应用受到限制，仅适合作为内墙面铺贴使用；炻质、瓷质釉面砖的结构致密、吸水率小、抗冻性好、强度高，应用广泛，则可作为外墙面、地面铺贴使用；若砖面经过防滑处理，还可用于铺贴防滑地面。

2）仿古砖
仿古砖是对一类具有仿古装饰效果的陶瓷砖的通俗称谓，实质上属于釉面砖，是近年来发展较快、应用较广的一类釉面砖。与普通的釉面砖相比，其差别主要表现为仿古砖的釉料颜色、纹理具有仿古的装饰效果。仿古砖的坯体可以是瓷质或炻瓷质的，这是主流，也有细炻质和炻质的；釉面以亚光的为主；色调则以黄色、咖啡色、暗红色、土色、灰色、灰黑色等为主；砖面还常压制出各种仿石、仿古纹理。

1.1.2.2　瓷质砖与抛光砖
1）瓷质砖
瓷质砖是20世纪80年代后期新发展起来的建筑装饰材料，由建材王国意大利率先生产，90年代初传入我国。根据国家建材行业标准JC/T665—1997，瓷质砖的定义是用于建筑物墙面、地面起装饰作用和保护作用的吸水率不大于0.5%的无釉砖（包括抛光砖）或用于建筑物墙面的吸水率不大于1%的有釉砖。

在实际生产和销售中，为了突出瓷质砖的某些性能、特色和装饰效果，瓷质砖被赋予了各种名称，如玻化砖、瓷化砖、同质砖、硅质砖、耐磨砖、石化砖、仿花岗岩砖、仿石砖等，但产品坯体均为瓷质，其致密度、吸水率和材质大体一致。

瓷质砖根据其外观、用途和生产工艺特点可分为有釉瓷质砖、无釉瓷质砖、抛光瓷质砖、不抛光瓷质砖等产品种类。其中，经过抛光处理的施渗花釉的瓷质砖产品占大多数。

瓷质砖从表面到内部色泽、质地完全相同，产品全部瓷化。产品结构致密，材质坚硬，不变形，不变色，硬度达到莫氏6级以上，具有很好的耐磨性和色彩经久不褪等特点。瓷质砖的吸水率低于0.5%，具有良好的抗冻性、耐急冷急热性和抗龟裂性，对气候环境的适应范围很广。瓷质砖的机械强度高，抗折强度可达到45MPa以上，物化性能稳定，耐酸碱、耐化学侵蚀性好，在化学溶液中浸泡28天无明显变化，因此瓷质砖的应用十分广泛。

2）抛光砖
抛光砖系指砖坯表面经过打磨抛光处理的陶瓷砖。砖坯经过打磨抛光处理后，平整度、光洁度大幅度提高，可形成镜面反光，产生光洁、亮丽的装饰效果。此外，在生产时，通常可施渗花釉，生成各种纹理，经抛光后，可形成各种仿石、仿木纹理；也可通过预制不同颜色的颗粒料、碎屑料，在压坯时掺入到基料中，烧成的毛坯经打磨后就可形成颗粒、碎屑纹理，仿石材尤其是仿花岗岩纹理效果十分逼真。抛光砖装饰效果自然、大方、高雅，在地面装饰中应用广泛。然而，抛光砖通常有气孔缺陷，容易吸污，影响了装饰效果。通过优化各种工艺参数生产气孔率更低、致密度更高的砖坯，可有效降低气孔缺陷的影响；同时，一些封孔材料和技术的使用，也可有效降低气孔缺陷的显现。

由于打磨后产品表面会显露出气孔，因此，可被打磨抛光的陶瓷砖砖坯结构应非常致密，且要有足够的强度以能够承受打磨抛光设备的冲击力、压力等。因此，陶质的砖坯强度过低、气孔较多，显然不适合打磨抛光；只有结构致密、气孔率低、机械强度高的瓷质砖坯才能满足打磨抛光要求。可见，抛光砖从砖坯材质而言，通常属于瓷质砖，即抛光瓷质砖；反之，瓷质砖则不只包括抛光砖，还包括非抛光砖等产品。

此外，为了提高抛光砖的装饰效果，近年来在坯体组成和布料工艺上进行了大量的改进性工作，生产出了超微粉砖、聚晶微粉砖、聚晶超微粉砖等产品。

1.1.3　建筑陶瓷的物化性质
评估建筑陶瓷实用性能的主要指标有吸水率、显气孔率、表观相对密度、机械强度（断裂模数和破坏强度）、抗冲击性、耐磨性、热膨胀性、抗热震性、湿膨胀性、抗釉裂性、抗冻性、耐化学腐蚀性、耐污染性、有毒物质溶出量、色差等。

对于不同种类的建筑陶瓷，国家标准《陶瓷砖》（GB/T4100—2006）对其性能指标有不同的要求。
1.1.4　建筑陶瓷的生产工艺
建筑陶瓷的基本生产工艺为：碎料→制料→成型→干燥→烧成→后处理。根据成型技术不同，建筑陶瓷生产工艺可分为两类，一类是干压成型，另一类是挤压成型。

挤压成型工艺在建筑领域应用较少，主要用于劈离砖（也称劈开砖、劈裂砖）的生产。
干压成型生产工艺基本流程。干压成型技术的主要优点在于生坯强度高、干燥收缩率低、形状规整、尺寸规格易于调整、产能大、产品结构致密、适合各种表面施釉或抛光处理等，已成为建筑陶瓷的主流生产工艺。