胡智敏，西北轻工业学院（现陕西科技大学）学士、硕士，华南理工大学博士，威远大禾陶瓷原料有限公司总经理，任中国建筑卫生陶瓷协会色釉料原辅材料分会副理事长，陕西科技大学客座教授、硕士研究生兼职导师等职。

一、前言

      陶瓷熔块是陶瓷产品生产过程中的重要原辅材料，对陶瓷产品的高端品质和装饰效果能够起到重要的提升作用。

      熔块窑炉基本等同于玻璃窑炉，因而国家相关玻璃窑炉的环保政策及指标要求也同样适应于熔块窑炉。

      熔块生产是将适当的各种矿物原料和化工原料经配料、高温熔化、水淬、烘干等工序有机结合的过程，其中一些环节会产生诸如粉尘、高温、噪音、烟气等污染环境的影响因素；因此，企业可以在生产过程中通过选择适当的原料及配方体系，优化窑炉结构，合理组织燃烧，配备必要的环保设备等有效措施对各种污染源进行科学处理，以保证将环境污染的影响降至最低，符合国家的环保标准，努力达到绿色生产的目标。

二、熔块生产过程中的污染防治

      熔块生产过程中的污染因素主要有粉尘、烟气、噪音及高温；了解这些污染产生的原因及危害，就可以有针对性地采取相应措施，达到污染防治的目的。

1·原料的合理选择:

      配方中尽量不采用含有可造成环境污染的原料；例如：引入钡元素的矿物原料重晶石；引入锶组分的天青石；引入钾组分的硝酸钾、氯化钾；以及引入铅组分的铅丹等；如果由于产品要求必须用到这类原料，则需要尽量做好排放的烟尘处理以及员工的个人防护。

2·配料及熔块加工过程的粉尘防治：

      与玻璃行业相比，熔块生产通常采用不含水份的细粉原料，这样在装卸称量以及配料过程中就非常容易产生粉尘飞扬，造成环境污染，危害员工的身体健康；

      目前环保的普遍做法是通过喷淋等方式减少操作场地的粉尘飞扬，配备旋风除尘以及袋式除尘等各种除尘设备过滤收集飞扬的粉尘等等；这类操作的特点属于先污染再治理的环保模式，不足之处是等粉尘飞扬起来了再收尘和降尘，受吸尘管布置和吸风功率的影响可能达不到良好的收尘效果，工作环境依然不容乐观。

图一：熔块粉碎过程的布袋除尘装置

      建议配料工序可以给配合料增加一定的喷淋加水操作，可以减少混料过程的粉尘飞扬，只要加水方式恰当，就不会造成粉料结团，保证混料均匀，也不会对熔制过程产生不利影响。

      现在还出现一种新的“无尘加料”应用技术建议企业关注，其工作原理是在加料平台的下方安装一套负压吸尘装置，再通过一个简单小型的布袋除尘器达到收尘的目的，基本上可以消除倒料时的飞尘，效果很好，实现清洁生产的环境，很值得借鉴参考。

图二：带有无尘加料的配料系统

3·熔制过程的烟尘防治：

      相比玻璃窑炉，熔块窑炉的空间相对较小，所以配合料入窑时形成的料堆很容易受到火焰的直接冲击，引起粉尘飞扬，并在烟囱抽力的作用下容易被带入蓄热室，并有一部分被烟气带走；这样一方面会影响产品原料配方的准确性，影响产品质量；另一方面也容易造成蓄热室格子砖孔堵塞，随烟囱排放的粉尘也会对周围环境造成明显的影响。

      曾有建议对粉体原料先进行造粒再加入窑炉熔化，虽然可以减少粉尘飞扬，但由于要增加造粒工序和加工成本，这种建议并不能够被企业所接受。

      减少熔制过程粉尘产生的一些措施和建议，例如：合理组织火焰燃烧，调节火焰刚性及火焰行程与料堆的相对位置；另外，熔块窑炉大多采用螺旋加料机加料，建议将加料口的底部尽量贴近池壁砖的上沿，以降低推料入窑时的下料高度，减少落料扬尘；还有就是可以考虑窑炉增加预熔池结构，也能够有效减少扬尘及带入蓄热室的粉尘数量。

图三：马蹄焰玻璃窑炉预熔池加料口示意图（图中蓝圈部位）

4·烟气的除尘、脱硫和脱硝：

      烟气污染物通常由烟气和烟尘二部分组成；烟气是由燃料燃烧和原料分解产生的气体混合物，烟尘则是随烟气排放出来的粉尘。

      烟气中的含硫组分主要来自二个方面；一是燃料中含硫成分的分解，二是原料中含硫成分的分解；熔块生产如果使用的是洁净能源天然气，也没有采用含硫组分原料，那么烟气脱硫问题基本上可以不用考虑。

      经过多年实践积累，玻璃窑炉的废气治理技术已经基本成熟，能够满足正常生产时的除尘、脱硫和脱硝要求，达到环保治理的要求；熔块生产企业可以借鉴玻璃窑炉的烟气治理措施，根据自身的具体情况，选择适当的废气处理方案并付诸实施即可。

图四：熔块窑炉干法脱硫布袋除尘脱硝示意图

      值得探讨的一个问题是：在我们目前的情况下，是否存在过度治理的问题？如果有，那么可能的结果就是企业付出了巨大的治理代价，但却收效甚微。

      例如烟气的脱硝问题，相信现在很多从事相关检测和管理的专业人士可能对这个问题都没有清楚的认识，更不用说去正确了解烟气中氮氧化物的存在形态和污染大气的反应机理。

      烟气中的氮氧化物，可以是原料或者燃料中可能含有的硝酸根分解生成，也可以是助燃空气所带入的氮气组分成分分解形成；但在正常生产状态下，测得烟气中的氮氧化物主要应该来源于助燃空气。

      化学上，空气中的氮气组分非常稳定而且惰性，通常只有在高温、高压、或者有催化剂的情况下才会发生分解成为氮氧化物；因此，烟气中的氮组分究竟有多大比例是以污染环境的氮氧化物状态存在？这是一个应该要搞清楚的问题。

      也许以助燃空气带入的绝大部分N­2并没有发生分解；或者即使高温时分解了，但随温度降低时又还原成了N­2的状态；如果假定以助燃空气的方式带入烟气中的氮气有相当部分的氮气根本就没有分解，而且仍以氮气的稳定状态存在的话？那么，测量烟气中的氮氧化物含量并将其定义为污染环境的主要因素是否就没有科学意义了。

      通常熔块窑炉采用的都是二次配风助燃的燃烧方式，空气过剩系数不易稳定而且偏大，燃烧控制不好时即会有较多的空气量进入窑炉并随烟气排出；此外，由于蓄热室、烟道及烟囱等部位都是处于负压状态，有密封不严的地方都会吸入大量的空气混入烟气；在这样的工况下，根据烟气的过剩氧含量确定的氮氧化物的测定值肯定很高，是否就是表明对环境污染的影响很大呢？

      在工业窑炉的烟气环保治理过程中，脱硝处理应该是成本最高但效果最不明显的一项措施，它与汽车尾气产生氮氧化物的过程及机理差别很大；建议国家的环保部门引起重视这个问题，委托有条件的高校及研究机构专门立项开展研究，清晰界定工业窑炉的氮氧化物存在状态及对环境的影响程度，制定出符合实际的切实可行的环保政策及执行标准。

5·噪音和高温的污染防治

      噪音和高温污染是容易被忽略的一个问题；但如果员工长期工作在高温环境或者噪音超标的环境中，将会对身体健康和精神健康产生一定的不利影响，甚至引起突发性疾病，造成健康伤害，因此同样需要引起重视，并予以有效防治。

      特别是最近国家生态环境部发出的“关于开展工业噪声排污许可管理工作的通知”中，明确了在“十四五”期间将工业噪声依法全部纳入排污许可证管理之中；表明了国家对噪声污染的重视以及强化监督的决心。

      噪音和高温防治都可以分为二个方面；一是对产生噪音的设备采取消声、隔声、隔离等降噪处理手段；对高温窑炉进行有效保温以及改善车间通风降温等措施，从源头上降低噪声及高温污染；二是员工的个人有效防护，使用达标的效果良好的个人防护设备，以达到良好的防护目。

三、熔块的绿色生产

      绿色生产的定义是指以节能、降耗、减污为目标，以管理和技术为手段，实施工业生产全过程污染控制，使污染物的产生量最少化的一种综合措施。

      绿色生产的本质即是以将先污染后治理的“末端治理”模式转化为生产全过程中防范和控制污染源头的“过程控制”模式。

      因此，一切有助于提高生产效率，降低生产成本，稳定产品质量，节约能源，减少排放的举措都是绿色生产所需要的过程要素。

      例如，如前所述尽量选择在生产过程中不易产生环境污染的矿物原料和化工原料就符合这个绿色生产的原则。

      还有，熔块生产在有条件的情况下尽量采用洁净能源天然气，由于其燃烧时产生的二氧化碳以及各类烟气污染物的初始排放浓度都会明显少于其他的化石燃料，因此也符合绿色生产的原则。在有条件的情况下采用全氧燃烧或富氧燃烧的低碳方式可以达到超低排放的目的。

      同样，也可以通过设计和推广环境友好型低碳制造的产品来达到绿色生产的目的；例如，同样具有遮盖增白效果的钛白熔块与锆白熔块相比，钛白熔块就具有低碳及环境友好的显著特点，可以明显提高熔化效率，减少能源消耗和烟气排量，同时不用担心大量使用含锆原料所含放射性元素对环境的影响；试想假如行业对含锆原料的依赖程度可以降低一半的话，相信对整个社会的环境影响都是巨大的。

四、结语

      随着国家节能环保政策的不断收紧和大气污染排放标准的全面实施，对各类工业窑炉的烟气进行综合防治的标准越来越严格。熔块企业要充分认识到，国家加大环保整治的力度不仅仅为了绿水蓝天，同样也是为了倒逼企业进行转型升级以及行业整顿，淘汰落后产能，促进行业健康发展；因此，熔块企业且不可认为自身体量小，对环保影响不明显，可以抱着侥幸心态而不为之；一定要采取有效措施，对粉尘、烟气等污染源进行有效治理。

      从长远来看，如果要实现环保达标和超低排放，仅仅依靠先污染后治理的末端治理模式显然不是最佳的选择；一定要建立绿色生产的基本概念，在熔块生产的全流程积极创新和实施节能低碳和减排技术，促进企业的健康发展。

（文章来源公众号：中国建筑卫生陶瓷协会，侵删）