陶瓷废气处理方法精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇陶瓷废气处理方法范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

【关键词】直燃式废气焚烧炉；自由式RTO焚烧炉

（接上期）

三、自由式RTO焚烧炉在直燃式焚烧炉改造中的应用

由于单塔式和双塔式RTO焚烧炉的结构都很庞大，价格昂贵，现在国内中小型企业大部分都采用直燃式焚烧炉，因此对直燃式焚烧炉的节能改造具有重大意义，特别是对于立式上胶机所采用的直燃式焚烧炉的节能改造意义更加重大。

由于单塔式和双塔式RTO焚烧炉的蜂窝陶瓷都是直立布置，结构也都很庞大，不适合于直燃式焚烧炉的节能改造。而自由式RTO焚烧炉的蜂窝陶瓷都是平行布置，结构可大可小。因此自由式RTO特别适合于直燃式焚烧炉的节能改造。

直燃式焚烧炉的节能改造一个方面是设备改造，一个方面是工艺调整。

（一） 直燃式焚烧炉的设备改造

1. 上胶机废气量的准确计算是关键

通过对上胶机废气量的准确计算，确定焚烧炉炉膛的体积和各台风机的风速与流量，是改造的第一要点。

2. 直燃式焚烧炉的炉膛改造

直燃式焚烧炉的炉膛是改造的重点，根据对上胶机废气量的准确计算，确定炉膛的体积，并在炉膛中根据废气流量平行布置蜂窝陶瓷。调整各台风机的风速与流量。经由采用自由式RTO改造了的直燃式焚烧炉，由于其废气经过废气管二次预热，蜂窝陶瓷的温度比单塔式RTO焚烧炉还高，废气更加容易自燃。因此经过改造的一拖二（一台焚烧炉拖二台立式上胶机）的直燃式焚烧炉，可以做到一个月或更加长时间的连续生产，都只燃烧废气，不需要启动燃烧机（燃烧机可以拉出到炉外），焚烧炉一直是零耗油，即使当前最昂贵的单塔式焚烧炉也达不到这样的效果，实际这时这台经过改造的直燃式焚烧炉已经变为自由式RTO焚烧炉。

3. 改造费用

根据笔者多年工作经验，当前国内许多覆铜板企业的直燃式焚烧炉的炉体，风机等配置都是过量的，将一台焚烧炉对一台立式上胶机，改造为一台焚烧炉对二台立式上胶机，这些配置都还够用，所以用自由式RTO焚烧炉来改造直燃式焚烧炉，只是改造直燃式焚烧炉原来的炉膛，安装蜂窝陶瓷成为蓄热式炉膛，其他方面不需要做太大改动，因此改造费用非常低。

4. 蜂窝陶瓷粘堵

经过改造的直燃式焚烧炉，由于它的废气经过二次预热，使废气的温度更加高，低分子物不容易沉积。因此蜂窝陶瓷没有单塔式、双塔式等其他焚烧炉的蜂窝陶瓷那么容易粘堵，生产过程安全性比单塔式、双塔式焚烧炉都要高。当胶液中填料量比较大时，总有一些填料会残留在蜂窝陶瓷上，形成白色粉末，只要用压缩空气吹吹就可以了，但这种情况在单塔式、双塔式RTO焚烧炉上，清理就很困难。

5. 焚烧炉维修保养费用

由于经过改造的直燃式焚烧炉的蜂窝陶瓷是平行摆放，人可以自由进出其通道，维修过程非常简单，维修保养费用比单塔式、双塔式等其他焚烧炉低很多，蜂窝陶瓷也非常容易清理。

（二） 焚烧炉改造中的工艺调整

焚烧炉的节能，除了焚烧炉必须是蓄热式，焚烧炉的结构与上胶机必须匹配之外，生产过程焚烧炉的工艺调整也起相当重要作用。只有工艺条件合适，才能达到明显降低燃料消耗的目的，因此焚烧炉节能的工艺调整也非常重要。焚烧炉的工艺调整包括上胶机的生产速度的调整、炉膛温度的调整、各台风机工作状态的调整，炉膛压力的调整等等。

1. 上胶机的生产速度的调整

由于蓄热式RTO的蜂窝陶瓷必须先蓄上一定热量以后，才能发挥RTO焚烧炉节能效果。因此，上胶机必须有一定的生产速度，保证起码的废气供应量，才能达到燃料很少消耗或零消耗目的。从多次试验结果看，上胶机的生产速度的提高，对于燃烧机的燃料消耗减少，有一个突跃性效果。当上胶机的生产速度提高到一定值以后，焚烧炉油耗就迅速下降并趋于零油耗。

在生产速度达到突跃点之前，蜂窝陶瓷可以被加入到炙热状态，能够将废气点燃，这时焚烧炉燃烧机进入“熄火状态”。但由于废气量不能够维持稳定量供给，排风机连续带走炉膛热量，使蜂窝陶瓷温度明显降低，不能将废气点燃，这时燃烧机就必须重新点火燃烧。这时燃烧机可以是“小火燃烧”，如果废气量没有达到可以维持只燃烧废气状态，但其量还是会接近突跃点，这时燃烧机将是“熄火――小火”转换，焚烧炉还处于油耗比较低状态。生产速度越接近突跃点，燃烧机“熄火”时间就越长，油耗就越少。

如果上胶机生产速度比较低，产生的废气虽然可以达到使燃烧机进入“熄火状态”，但由于其量比较少，炉膛温度下降比较快，燃烧机很快由“熄火状态”转变到“小火燃烧”，并很快转变到“大火燃烧”。生产速度越慢，产生的废气量越少，燃烧机大火燃烧时间就越长，焚烧炉油耗就越高。

2003-2004年，笔者在对一台卧式上胶机进行FVO产品生产试验，在提高生产速度试验时，发现随着生产速度的提高，虽然油耗会逐步减少，当生产速度达到22m/min时，焚烧炉的燃烧机突然停止喷油燃烧，但这时焚烧炉的炉膛仍是通红，即废气产生“自燃”维持焚烧炉正常运转，并且在该条件下，焚烧炉维持了连续一个星期的“自燃”状态，这是我们第一次获得连续生产零油耗，当时都很激动。我们发现，焚烧炉的燃烧机从喷油燃烧到不需要燃烧机点火燃烧，完全由废气连续“自燃”维持焚烧炉运转，上胶机的生产速度有一个突变点。在这个突变点以前，焚烧炉需要燃烧机点火燃烧，到这个突变点以后，燃烧机就进入完全不燃烧状态，当时我们完全没有这方面经验。

后来笔者在对用于立式上胶机的改造过程，也出现相同情况。当二台立式上胶机的生产速度都达到12m/min以上时（采用一台焚烧炉对二台立式上胶机），焚烧炉的燃烧机就进入不燃烧状态，完全靠废气“自燃”维持焚烧炉正常运转。当上胶机的生产速度低于12m/min时，那怕只低零点几米，焚烧炉的燃烧机就需要点火燃烧才能维持焚烧炉正常运转，并且每小时需要燃烧10-15kg/h柴油。虽然上胶机降低生产速度减少了有机溶剂挥发量，但它与燃烧机柴油消耗突跃增加，是不成比例的。

因此，上胶机生产速度提高对于焚烧炉节能，或进入“自燃”是非常重要的，在接近临界条件时，只适当提高上胶机的生产速度，就可以达到明显降低焚烧炉油耗的效果。并不是所有焚烧炉在上胶机生产速度提高时都能够达到“自燃”状态。首先焚烧炉的炉膛结构必须比较合理，并接近最理想状态；第二是炉膛中蜂窝陶瓷或其他相应的耐火砖的布局比较合理并接近最理想状态。只有在这两个条件都完备以后，上胶机生产速度提高时，焚烧炉的燃烧机才能够达到“自燃”状态。

2. 炉膛温度的调整

通常，比较高的炉膛温度，可以使蜂窝陶瓷得到更高的预热温度，炙热的蜂窝陶瓷使有机废气更加容易“自燃”。对于单塔式，双塔式RTO和自由式RTO焚烧炉，炉膛的温度通常达到850-950℃甚至更高。当生产过程，在各方面条件都比较合适，焚烧炉油耗仍达不到理想效果时，可考虑是否是炉膛温度的问题。

3. 废气温度的调整

对于改造后的直燃式焚烧炉，提高废气的温度，可以使有机废气更加容易达到“自燃”状态，特别是对于炉膛中摆放有蜂窝陶瓷，或有耐火砖的焚烧炉，其影响更加明显。

4. 各台风机工作状态调整，炉膛压力调整

风机工作状态的调整，特别是废气风机的风速风量的调整，保证上胶机的有机废气完全送入焚烧炉，同时保证上胶机烘箱废气浓度在安全范围，这对于上胶生产的安全性是很重要的。炉膛压力的调整，使炉膛处于微负压状态，对焚烧炉安全生产和燃烧机的保护都有重要作用。当焚烧炉燃烧机处于熄火状态时，炉膛处于微负压状态可以避免燃烧机因为“回火”（炉膛火焰压向燃烧机）而使燃烧机线圈被烧毁。炉膛处于微负压状态与废气风机与引风机的风速很有关系，可以通过风机的频率来调节。

5. 及时清理焚烧炉管路与上胶机与焚烧炉之间的管路

由于有机废气中包含许多的低分子物，焚烧炉废气通道很容易出现粘堵。笔者在清理一台多年没有清理的焚烧炉废气管路时，有机废气中的低分子物凝结成为块状，大块的接近300-400mm，形状就像用树脂做的假山工艺品一样，半透明的废气通道几乎全被这些东西所被堵塞，焚烧炉随时都有爆炸的危险。焚烧炉的废气通道也出现如图9的堵塞。焚烧炉的废气通路的及时清理，非常重要，它是焚烧炉节能的需要，也是焚烧炉安全生产的需要。

如果焚烧炉在生产过程长期没有清理，或炉膛温度偏低，都容易出现管路粘堵情况。如双塔式焚烧炉通常在蜂窝陶瓷多孔砖的下方放入部分陶瓷环，陶瓷环的规格多种多样，因使用者要求不同而不同。这些陶瓷环是无序堆放的，它们必须有一个支撑，通常用钢网支撑，这些瓷环，蜂窝陶瓷很容易产生粘堵，必须经常进行清理（见图10）。

四、蓄热材料的选用

（一） 蜂窝陶瓷的结构

由于陶瓷类物质具有耐高温及与放热效果都好等优点，被广泛用来作为RTO焚烧炉的蓄热材料，比较常用的是方形蜂窝陶瓷多孔砖。

当前，用的比较多的蜂窝陶瓷多孔砖的规格是： 150×150×150、150×150×300（mm），孔数：25×25、40×40、50×50、60×60等。蜂窝陶瓷砖的截面孔主要为正方形，且孔道是相互平行的直线道结构，这种结构大大降低了气孔流经的阻力。 使用时把它堆放起来，让前后每块砖的孔对齐就可以，相当方便。对于直燃式焚烧炉改造，通常采用孔径为2.5 mm的方形蜂窝陶瓷砖，叠放起来比较方便， 蜂窝陶瓷砖的结构示意图见图11。

对于单塔式和双塔式RTO焚烧炉，由于蜂窝陶瓷是直立叠放，炉膛下部是蜂窝陶瓷的低温区，在这里的蜂窝陶瓷最容易出现粘堵。为了解决这个问题，人们一直在不停的探索，包括在蜂窝陶瓷的低温区应用大孔径蜂窝陶瓷，或将它们做成片式，在它上面压有许多沟槽，当把它一块一块组合在一起时，就形成许多的孔，有人把它称为“饼干式” 蜂窝陶瓷砖。采用“饼干式” 蜂窝陶瓷砖目的是它具有蜂窝式陶瓷多孔砖堆放方便的优点，又比蜂窝式陶瓷多孔砖好清理。但“饼干式”陶瓷砖的孔数太少，蓄热效果低，所以只能作为炉的下层砖。为了提高焚烧炉的热效果，有人在蜂窝陶瓷中加入催化剂，它是一种贵金属，能够降低有机废气在蜂窝陶瓷上“自燃”温度。即使在较低的炉膛温度下，并且没有达到有机废气自燃点，有机废气也能够着火燃烧，进一步提高焚烧炉节能效果，对于这种蜂窝陶瓷，通常它的通孔比较小，如用在汽车尾气处理的一些蜂窝陶瓷。但在FR-4生产中，溴及其他某些化学物质会使催化剂“中毒”，使其失去作用，因此，使用时要慎重。

（二） 蜂窝陶瓷的材质

热膨胀系数是选用蜂窝陶瓷的一个重要参数，通常选用热膨胀系数小的陶瓷材料，它是防止蜂窝陶瓷碎裂的一个重要参数。通常是采用高铝土，堇青石，莫来石的混合材料来制造。

五、自由式RTO废气焚烧炉在含酚废水处理方面的应用

含酚废水处理一直是酚醛树脂工业的老、大、难的问题。我们曾经试用过“生化法”，“活性污泥法”，“离子交换树脂吸附法”等等，都存在处理不彻底，或产生二次污染的问题。后来我们从日本引进了一台废水焚烧炉，将含酚废水雾化喷入到该炉中焚烧，将有机物烧掉，但耗油量相当大，在能源短缺的时代，也不是一个好方法。后来国内许多酚醛树脂厂，纸基覆铜板厂，三合板厂将含酚废水混在煤中，放入锅炉中烧掉，也有一些厂将含酚废水喷到锅炉中烧掉等方法。将含酚废水混在煤中，甲醛的气味相当大和刺眼，危及操作者健康。我们也试用过将含酚废水用喷枪喷入锅炉的方法，但是含酚废水中存在不少低分子物，很容易堵塞喷嘴，而且，这些含酚废水在锅炉中是否能够彻底燃烧，都没有经过检测。只能说它是一种没有办法的处理方法。

后来，我们也尝试将含酚废水雾化喷入直燃式废气焚烧炉中焚烧，碰到的第一个问题仍是含酚废水很容易堵塞喷嘴，采用过滤网也不能杜绝这个问题，因为随着低分子树脂进一步反应，还有沉淀产生，还是会产生黏堵，因此直接喷入法不合适，很难连续下去；第二是冷的含酚废水喷入焚烧炉中，炉温下降很快，油耗增加太多，并且也很难连续生产。

笔者在研究自由式RTO焚烧炉时，也一直在研究含酚废水的处理问题。 因为RTO炉子温度高达850-950℃， 足以将含酚废水中的有机物彻底氧化分解。为了避免含酚废水喷入，冷水喷到炙热的蜂窝陶瓷上面，会造成蜂窝陶瓷碎裂问题，另为了避免含酚废水很容易堵塞喷嘴问题。我们采用将废水先在烟囱预热，由于自由式RTO焚烧炉的蜂窝陶瓷是水平安放，蜂窝陶瓷之间留有通道。因此，可以在自由式RTO焚烧炉的废气室或炉膛中，安装一个废水槽。将废水定量放入到废水槽中，它完全避免了废水碰到炙热的蜂窝陶瓷造成蜂窝陶瓷碎裂问题。

篇(2)

摘要：简述建筑陶瓷工业窑炉烟气特性，介绍目前该行业主要使用的工艺，并提出采用半干法脱硫除尘工艺。对该工艺进行分析，提出难点及解决办法，降低陶瓷行业工业窑炉排放废气浓度，提高行业的清洁生产水平。

Abstract: sketch about building ceramic industry’s furnace exhaust gas’s characteristic , and introduce some major technics deal with the exaust gas , suggest use in wet and dry FGD . In the words , talking about the technology using in this industry will bring some difficults , and try to solve the difficults , to reduce the ceramic industry’s furnace exhaust gas’s effluent concentration，and raise the industry’s cleaner production.

中图分类号： TU834.6 文献标识码： A 文章编号：

一、项目介绍

陶瓷工业窑炉主要采用辊道窑进行生产，排出的废气在目前的行业中大部分均采用湿式脱硫除尘塔系统，这样的结果是SO2的排放浓度虽然达标，但粉尘排放浓度很难到新的陶瓷工业排放标准（《陶瓷工业污染物排放标准》（GB25464-2010)），而且采用湿法烟气脱硫，将产生大量的脱硫废水，而且污水处理系统所需的占地面积进一步扩大；废水量的增加，占地面积的进一步需求，使得产品生产过程中需要的能耗也进一步提供，为了进一步提高企业竞争力，根据陶瓷工业行业新的排放要求及进一步提高清洁生产，节能降耗，我公司在原有半干法脱硫系统的基础上开发了半干法窑炉脱硫除尘系统。

半干法烟气脱硫除尘系统在中国自从八十年代引进后，主要用于锅炉废气治理项目。在国内脱硫市场上，已有商业运行业绩的半干法主要是喷雾半干法、炉内喷钙后烟气增湿活化法、灰外循环增湿半干法、烟道流化床脱硫法等4种(1)。结合陶瓷工业窑炉的烟气特点，我们采用喷雾半干法处理工艺。

二、技术前期分析

我公司在2008年开始采用喷雾干燥的半干法烟气脱硫除尘系统，主要工艺为：采用NaOH溶液喷雾干燥，NaOH溶液浓度通过计量泵及SO2浓度变化进行调整，达到最适合溶液浓度，烟气离开脱硫塔进入除尘器烟温控制在露点温度以上，除尘器采用布袋除尘器，方便烟气发生二次脱硫效应，进一步提高脱硫效率。

务庄玻璃灯饰厂，玻璃厂排放温度较高，达到200多度，相对SO2浓度也较低，对进行喷雾干燥正常运行提供了良好的条件，于2008年1月份投入运行，目前正常使用。

2010年，在玻璃厂多套设备正常运行的情况下，将半干法脱硫除尘系统投入于锅炉烟气处理项目，锅炉烟气具有相对较低的温度，正常烟气排放经过省煤器后排烟温度为150℃左右，含氧量约为8%，含湿量也相对较低，为进一步验证用于陶瓷厂辊道窑烟气处理系统提供条件。

有望灰沙砖厂半干法烟气脱硫除尘系统于2010年中旬投入运行，处理烟气为6吨锅炉烟气，设计风量30000m3/h，SO2排放浓度要求为500m3/m3，粉尘排放要求为100mg/m3，目前运行良好。

务庄灯饰厂有望灰砂砖厂

我公司在陶瓷行业废气治理具有十多年经验，总结出窑炉烟气具有以下特性，由于生产中烧成窑的尾气含有较高温度，为了利用余热，一般将烧成窑废气转入前段工艺--干燥窑中，由此造成废气排烟温度相对较低，而由于陶瓷制喷干粉过程中粉尘从液滴吸收热量的过程中吸尘了烟气中的SO2，在窑炉烘干烧成过程中有一部分释放出来，再在烧成过程中燃料燃烧产生的SO2，窑炉废气中含有较高的SO2浓度，而干燥窑干燥过程中产生的湿气也随着废气排放，形成了陶瓷工业窑炉产生的废气具有低温，高湿，高SO2浓度的特性。下表为部分陶瓷厂干燥窑排放烟囱监测数据（监测设备：崂应3012H型）：

表格一：广州锦盈建材有限公司花都厂：

表格二：广东家美陶瓷清远基地二分厂：

由表中相关数据，陶瓷工业窑炉的低温特性导致了半干法处理过程中只能吸收较少的水分，而高浓度的SO2导烟气露点较低，而且在一定吸收效率下，需要更大分量的碱来进行吸收，这与之前的条件产生矛盾，而半干法运行则需要较高温度，脱硫效率相对较低，需要较低的SO2浓度。

1、窑炉烟气露点分析

这样露点温度成为了比较关键的一个问题，而酸性气体的露点温度与酸的浓度具有很大关系，烟气中的SO2，HCl，H2O和SO3被认为是可能影响烟气露点温度的几个因素。SO2的影响问题已有研究人员对在不同水蒸气分压力下的SO2浓度与露点温度的关系进行试验研究，在一个相当大的浓度范围不超过1K，所以其对烟气露点温度的影响较小。同样人们对HCl与露点温度的关系也进行研究，结果表明其对烟气露点温度提高的作用也小于SO2的影响，也可忽略不计。所以事实上真正影响烟气露点温度的是烟气中的H2O和SO3的含量。（2），关于烟气露点的计算已有很多专家学者进行研究，形成一系列的计算方法，这里只列出一些具有代表性的估算公式（2）：

（1）前苏联1973年标准

1973年前苏联出版的《锅炉机组热力计算标准方法》中给出了烟气酸露点计算公式：

（5）

式中：t烟气酸露点温度，℃；t1烟气水露点温度，℃；β与炉膛出口过量空气系数有关的常数；S收到基折算含硫量（%）；α飞灰占燃料灰分的份额；A收到基折算含灰量（%）；

（2）冯俊凯计算公式

清华大学冯俊凯教授提出的烟气露点计算公式为：

（3）日本电力研究所估算公式

根据烟气中的SO3和燃料水分含量计算露点温度。

t=20lgV+a （7）

式中：V烟气中的SO3体积分数（%）；a水分常数。

2、烟气喷雾蒸干计算

核算出烟气的露点温度后，以此为基点，计算烟气在此温度条件下所能蒸干的水量，以下是有关喷雾冷却蒸干计算内容：（3）

喷雾冷却是降水喷成雾状与热烟气直接接触，利用烟气的热量蒸发水分二降低烟气温度。其常用形式有喷雾烟道及喷雾塔，前者用于高温烟气的出炉烟道。

这种方法热交换效率高，用水量少，烟气量增加不多。值得注意的是，由于烟气中水分增加，增加了烟气结露的可能性。

喷雾冷却的操作形式分为干式运行和湿式运行两种：前者喷入水完全蒸发，没有泥浆及其引起的腐蚀；要求雾化效果好，水压一般为0.35-0.5MPa，维护严格；通常用于干式除尘之前，其出口温度应高于150℃。后者喷入水不完全蒸发，产出部分泥浆。

喷雾冷却喷水量计算：

a．干式运行

式中：W喷水量，kg/h；

Q 烟气的散热量，kJ/h；

r 在100℃下水的汽化潜热，r=2257Kj/kg；

CW水的比热，CW =4.19kJ/（kg℃）

Cv水蒸汽的比热，Cv =2.14kJ/（kg℃）

t1烟气冷却后的温度，℃

根据需要，我们选取喷雾冷却的干式运行，喷雾冷却干式运行方便为后期使用布袋除尘器提供良好的运行条件。

由此，计算出所需的喷水量，根据厂方烟气的SO2的浓度，核算出所需要的碱液用量，从而获得喷淋碱液的使用浓度范围。

由此可见，半干法烟气脱硫除尘系统的关键部分主要是前期的喷雾干燥系统，喷雾干燥系统能否良好运行，关乎着整个系统的稳定运行，在此条件下，我们根据相关工况条件，选择双流体喷头，提高碱液的雾化效果，同时与喷头供应商积极合作开发出更高效率的雾化喷头。

其次，为防止喷头堵塞，放弃使用一般半干法的使用工艺中的石灰水，而选择NaOH溶液，保证系统的良好运行。

3、除尘滤料分析

相比锅炉，辊道窑炉具有很高的含氧量，这对于采用半干法烟气中布袋除尘器的滤料选择具有很大的局限性。从经济角度考虑，根据相关资料对滤料的分析，对一些常用滤料做出比较：

涤纶： 学名聚酯（Polyester PE），过滤性能：可在干燥条件下经受135℃的操作温度；连续在135℃以上工作会变硬、褪色、发脆，短时高温亦会使其强度变弱。抗水解性差，不适于高碱，高湿气的工况条件下（5%以上水汽，100℃以上高温）使用；

普抗：学名聚苯硫醚 Polyphenylene sulfide PPS，过滤性能：可在190℃的温度下连续使用，瞬时200℃（每年累计400小时以下）；在160℃的热压釜中能保持90%以上的强度。耐化学性非常好，抗硫抗酸效果很好，缺点是抗氧化性较差，要求O2含量达12%建议温度降低到140℃，总之氧含量越高，所使用的温度就越低，因每增加10℃，化学反应成双倍增加；

玻璃纤维：耐高温，尺寸稳定性好拉伸断裂强度高，玻璃纤维在耐化学侵蚀方面，除了氢氟酸、高温强碱外，对其他介质度很稳定，缺点是耐折型较差，同时水汽对玻璃纤维滤料有一定的影响……。

以下是来自比达福环境技术（无锡）有限公司对于常规滤料的一些比较：

通过对几种滤料的分析，结合烟气的工况条件，几乎每种常规滤料基本上很难达到使用要求，滤料的选择困扰了我们很长一段时间，为了更好的适应这种工况，我们选择了几家较具实力的滤料生产厂方，经过一系列的讨论，论证后，在滤料的制作过程中，采用混纺工艺，采用不同的基布与织布，制作出具有较高使用寿命及效率，较低经济成本的复合针刺毡滤料。

三、工艺总结

主要工艺围绕烟气的温度及SO2浓度调整喷水量及调整NaOH溶液的浓度。烟气首先进入脱硫塔底部，与塔内喷淋液混合，碱液通过双流体喷头雾化，被烟气蒸干的同时吸收烟气中的SO2，吸收液形成颗粒物，随烟气进入布袋除尘器，在滤料的表层形成过滤层的同时，进一步脱除SO2，经处理的烟气达标排放，以下为工艺流程简图：

工艺流程图

四、使用情况分析及总结

陶瓷工业窑炉出口温度范围为180-120℃，而烟气的露点温度经过核算约为90-100℃左右，为半干法的使用带来一定的难度，而陶瓷工业作为高能耗产业，对几万甚至几十万的烟气进行加热升温更是不可能完成的任务。吸收温度波动只有20-50℃左右，这为半干法烟气处理工艺提出了一定的挑战性。

工艺优势：该工艺由于都是处于半干法运行状况，避免了湿法脱硫塔的防腐，延长了设备的使用寿命，降低了防腐所需的高额支出。半干法脱硫除尘不产生脱硫废水，避免了一系列的污水处理系统，节约了占地面积和资金投入。脱硫塔及布袋除尘器产生的废渣可回收利用于生产。

工艺缺点：由于目前很多陶瓷生产企业为了进一步利用余热，排烟温度有所降低，由于该工艺需要一定的高温，这使其在使用范围有一定的局限性。

从整个陶瓷行业来说，该工艺具有一定的先进性，能够很好的达到目前越来越严格的大气污染排放标准，而且由于半干法的特性，使得陶瓷工业脱硫除尘行业节约了水量，减少了污水处理所需的占地面积，对整个行业的清洁生产具有重要意义。当然，整体的工艺还需在实际运行过程中进行进一步的改进。

参考文献：

1.葛介龙 张佩芳 周钓忠李文勇 张永 几种半干法脱硫工艺机理的探讨 环境工程 2005 49-52

篇(3)

[关键词]热处理炉；燃烧系统；烧嘴；故障诊断

中图分类号：TG155.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）33-0281-01

前言

热处理炉是对各种金属工件进行热处理工序的核心设备，掌握热处理炉烧嘴燃烧系统的构成特征，研究烧嘴常见故障原因及其一般的处理方法，对热处理炉的使用和保养有重要意义。烧嘴的维护需要简单易操作的方法，以便能够及时发现问题并加以处理。通过多年来对热处理炉的使用和维护经验，我们总结出了辐射管式热处理炉烧嘴常见的故障和维护方法。

一、热处理炉及烧嘴燃烧系统简介

热处理炉是对金属工件进行各种金属热处理的工业炉的统称。温度一般较加热炉为低。热处理炉可以采用各种加热炉的炉型，但要求较严格地控制炉温和炉内气氛等。热处理炉大多使用气体燃料加热，为了准确控制炉温，有的热处理炉用电加热。现代的热处理（特别是化学热处理）工艺日趋复杂，热处理炉的形式也很多。对于连续的热处理流程，须配备合适的连续热处理炉；对于周期工作的热处理工艺，要采用强制循环的控制气氛以及使炉子的操作机械化和自动化。

辐射管式热处理炉采用自身预热式烧嘴和辐射管加热，利用废气将助燃空气预热，以提高热效率。烧嘴和炉内辐射管分开，单件辐射管由耐高温材料制作成。烧嘴的操作采用脉冲循环控制方式，根据各区域设定的不同温度所需要的热量，控制烧嘴燃烧和关闭时间。这种烧嘴控制方式不仅可以增加燃烧效率，而且能保证钢板温度均匀。

辐射管式热处理炉烧嘴燃烧控制过程：采用安装在PLC系统中的PD软件控制器来控制温度。温度区热电偶的实际数值通过线性化的传感器传给PLC。PD控制器的输出传给PLC的烧嘴脉冲式循环控制。烧嘴点燃后通过点火电极监测火焰，将燃烧情况通过烧嘴控制器界面反馈，以便维护人员及时处理出现的问题。烧嘴机构主要包括壳体、换热器、耐热层、燃气管、点火电极、陶瓷燃烧室、烧嘴壳体内管、火焰观测口，以及相应煤气、空气及废气管路。

二、热处理炉烧嘴燃烧系统常见故障

在烧嘴机构中尤以换热器、燃气管、点火电极、燃烧室等部件在日常生产使用中容易损坏，需要定期进行检查和更换 。按照能否点燃并燃烧，热处理炉烧嘴有两大类故障形式，主要表现为烧嘴能正常点燃并维持燃烧，但燃烧状况较差；烧嘴不能正常点燃并维持燃烧，烧嘴处于熄灭状态。

（1）烧嘴能正常点燃并维持燃烧，但燃烧状况较差（通过离子火焰监测返回的电流信号可以看出）。

原因分析：燃烧系统空、煤气比例不合适，具体由空气阀、煤气阀开启度调节不合适，或阀体泄漏等原因引起。处理方法：测量排烟口废气浓度，确认废气含氧浓度是否过高；利用便携式气压表测量烧嘴空气、煤气压力值，并调节到合适比例；检查阀体是否泄漏，清理并更换泄漏阀体。

（2）烧嘴不能正常点燃并维持燃烧，烧嘴处于熄灭状态，又分为两种情况。

1）烧嘴能点火但不燃烧或燃烧不能持续：点火电极放电尖端变形造成短路，不能点燃烧嘴；空气或煤气电磁阀故障，不能正常开启；陶瓷燃烧室、燃气管、换热器或陶瓷内管损坏，造成火焰气流堵塞，无法持续燃烧；火焰检测系统故障，检测电路松动或检测元件失效；燃烧系统空、煤气比例不合适，有时复位出现爆鸣现象。

处理方法：检查并校正点火电极位置；检查空气、煤气电磁阀故障（一般为电磁线圈损坏），并更换相应部件；检查并更换陶瓷燃烧室、燃气管、换热器或陶瓷内管中损坏部件；检查火焰检测系统电路并清理检测元件；利用便携式气压表测量烧嘴空气、煤气压力值，并调节到合适比例。

2）烧嘴不点火：点火电极断路或放电尖端结瘤；点火变压器模块失效；烧嘴控制器或继电器出现故障；通讯故障。

处理方法：检查是否断路并清理点火电极结瘤；更换失效点火变压器模块；更换故障烧嘴控制器及继电器；检查通讯线路并恢复。

三、热处理炉烧嘴故障快速诊断与处理流程

现场烧嘴故障快速诊断与处理操作流程见图1。

（1）调试一：1）检查煤气及空气电磁阀是否动作；2）检查点火电极点火是否正常；3）调节空气、燃气配比；4）检查控制器、继电器等电气元件是否完好；5）打开烧嘴检查内部配件是否完好。

（2）调试二：1）调节空气、燃气配比；2）检查点火电极是否积炭、接地等；3）检查空气及煤气阀是否泄漏、阻塞；4）打开烧嘴检查内部配件是否完好口。

整个调试过程中各步依次累加进行，单步结束后作点火试验，不成功则进行下一项操作，直至烧嘴调试正常为止。另外，在烧嘴现场维护过程别要注意避免烧嘴“爆燃”现象，以免对人身造成危害。“爆燃”现象基本都是发生在炉子回火作业中烧嘴复位时，主要是因为该温度下燃气温度较低（相对正火作业而言），故障烧嘴几次点火不成功，空气、煤气不断在烧嘴内积累，当达到一定程度再点火时就会发生“爆燃”。因此在烧嘴检修维护过程中，为了避免发生此现象，点火试验不成功后，必须关闭煤气阀，进行空气吹扫后才能继续进行点火试验。

结束语

综上所述，热处理车间通过使用现场烧嘴故障快速诊断与处理方法，效果良好。通过对燃烧系统的检修及维护，大幅度降低了几座热处理炉平均烧嘴故障率，提高了热处理炉的生产能力，缩减了维护成本及人工费用支出，为企业创造了较大的经济效益。

参考文献

[1] 韩立新.宽厚板热处理生产线[J].热处理，2003（4）.

篇(4)

关键词：环保除尘方法；锅炉除尘；降低大气污染

引言

目前，燃煤锅炉对大气环境的污染危害很大。锅炉排放的烟气中含有大量的SO2、NOX和粉尘颗粒等多种有害成份，直接对大气环境造成严重污染。粉尘大多数都在10μm以下，能够悬浮在大气中，严重影响空气环境质量。PM2.5以下的粉尘，是可吸入粉尘，对人们的身体健康可造成严重危害。因此，需要有效治理燃煤锅炉产生的粉尘，从而提高环境质量。我们目前常用的环保除尘设备有电除尘和陶瓷过滤除尘，这两种除尘设备的应用不会产生二次污染，对我国的工业发展起到非常重要的作用。

1.环保除尘设备应用现状

除尘器是在燃煤锅炉、冶金、化工以及环境保护等行业中广泛采用的一类气-固分离机械的总称。特别是在对高温气体中固态粒子的脱除、回收中起着关键的作用。通常，气体中大于10μm的固体颗粒比较容易分离和收集，但是在10-0.1μm的固体颗粒，特别是1μm以下的微尘粒比较难以去除，也对人体健康有害。目前，随着人们环保意识的逐渐提高和科学技术的不断发展，对高效除尘的需求也不断提高，开发新的高效除尘设备已成为当务之急。

目前应用在燃煤锅炉除尘的主要方法有以下三种：

1.1.高性能机械除尘器

旋风除尘器是高性能机械除尘器的代表，分单级和多级旋风除尘器。它是利用离心力作用将尘粒从高温气流中分离捕集下来，及时去除。旋风除尘器运行成本相对较低，但对粒度低于5-10μm的烟尘颗粒无效，原因是对于尘粒上施加的惯性力很小。系统工况运行不稳定，不能处理粘性大的气体。若粒子载荷在低于0.01%-0.02%时，切线速度必须达到21-27m/s时，才能有效清除尘粒，这远远不能满足净化后的高温烟气烟尘浓度的规定要求。因此，一般旋风除尘器只能作为预除尘设备，使从气化炉出来的高温烟气含尘浓度降低到0.5%以下，再进行二次除尘。

1.2.声波团聚除尘器

声波团聚除尘器可布置于旋风除尘器前。这种除尘器的工作原理是采用声波团聚的形式，在空气发生器中产生800-900Hz的高频声波，声波的振幅可达到157dB。当尘粒通过声场时，引起尘粒共振，0.1-10μm的颗粒相互碰撞而凝聚在一起，从而增加旋风除尘器的除尘功效。该除尘器一般适用于去除高浓度微细粉尘。

1.3.高性能电除尘器

电除尘器的工作原理是利用高压电场产生的静电使烟气发生电离，气流中的粉尘荷电在电场作用下与气流分离，因此也叫静电除尘器。静电除尘器与其他除尘设备相比，耗能少，除尘效率高，除尘效率在95%-99.6%之间，可捕集分离0.1μm以下的细微尘粒，适用于高温高压下的除尘。实践证明，处理的高温烟气量越大，使用静电除尘器的投资和运行费用越经济，能够满足环境保护的达标要求。

2.环保除尘方法研究

环保除尘的方法有很多，本文主要研究采用陶瓷过滤除尘和静电除尘两种。通过分析查阅资料，对两种除尘方法进行以下分析比较：

2.1.陶瓷过滤除尘

陶瓷过滤除尘器的除尘原理是通过陶瓷颗粒捕集物进行尘粒捕集分离。即当气流携带的粉尘接近捕集物时，会产生短程惯性碰撞和拦截，扩散后对粉尘起到拦截作用，能够将粉尘从气流中分离出来，达到捕集分离的目的。假设粉尘颗粒直径在1μm或以上，这些颗粒的惯性碰撞占有主导地位，对于小于1μm以下的颗粒，可以按照扩散的原理进行捕集的处理，能够达到较高水平的处理效果。

陶瓷过滤除尘的重要组成部分是多孔陶瓷制成陶瓷过滤元件。多孔陶瓷是一种以刚玉砂、石英砂、矾土等耐火原料为骨料，配以结合剂等，经过处理以后，用1000℃以上高温进行烧结而制成的陶瓷过滤材料。目前研究广泛的陶瓷过滤器，内部结构中分布了很多的开口气孔，孔径均匀，孔隙率高，结构的过滤阻力小，渗透性好，耐高温，耐腐蚀性强，使用寿命长，产生二次污染较少，对烟尘的过滤效果好，提高了高温煤气的净化效果，是一种应用前景广阔的环保除尘方法。

2.2.电除尘

电除尘是将含有粉尘颗粒的气体，在接有高压直流电源的阴极线（又称电晕极）和接地的阳极板之间所形成的高压电场通过时，由于阴极发生电晕放电，气体被电离。此时，带负电的气体离子，在电场作用下，向阳极运动，在运动中与粉尘颗粒相碰撞，使尘粒荷以负电，荷电后的尘粒在电场力的作用下，也向阳极运动，到达阳极后，放出所带的电子，尘粒沉积于阳极板上，而得到净化后的气体排出防尘器外。

电除尘器的除尘过程依次为气体电离――尘粒荷电――尘粒沉积――振打清灰。

电除尘是一种高效的除尘方式，跟旋风除尘器、颗粒层除尘器等相比，它能够将电的作用力施加在烟气的尘粒上，把尘粒从烟气中分离出来。同时具有很多特点：如除尘效率高，阻力损失小，耗能小，可操作温度高，处理气体范围大，运行费用低等。由于静电除尘技术在环保除尘方面具有明显的优势，是目前普遍采用的一种高效可靠的除尘技术。

3.结束语

随着工业生产的发展和人类生活水平的提高，煤、石油、天然气等燃料的需求量不断增大，排放的大量有害气体严重影响了人们的日常生活，制约着生态环境的建设。通过本文对环保除尘方法的研究分析，选择正确的除尘方法可以有效地减少废气污染，改善大气环境，从而减轻污染对人们身心健康带来的威胁，对环境保护起到了至关重要的作用，具有指导性意义。

参考文献：

[1]白艳明.环保除尘方法应用研究. 城市建设，2010（21）：276-277.

篇(5)

关键词：废渣；废水；高分子解胶剂；浆料流动性

1 前言

在强调绿色环保、清洁生产的今天，政府对陶瓷行业生产中的各种废弃物的处理要求日益严格。各陶瓷企业积极响应政府的环保要求，减少废物排放，减少环境污染。对笔者所在公司而言，要求废料和废水不出厂门，全部内部消化。

由于在釉面砖坯体配方中使用了50%以上的陶瓷生产废渣，并且全部使用循环废水，对浆料的解胶提出了很高的要求。未使用废渣及循环废水时，坯体浆料水分33%～34%，浆料流动性35～55s。使用废渣及循环废水后，如果保持原来浆料水分，则流动性达80s以上，有时甚至没有流动性。浆料加工很不稳定，生产无法正常进行。如果浆料要达到原来的流动性，浆料的水分需要提高到36%以上，但是浆料的触变性又很大，难以生产。并且喷雾塔造粒时能耗大，粉料颗粒度很不稳定，影响后续工序的正常生产。为了解决浆料流动性及稳定性的问题，本文通过对废渣和循环废水的特性以及使用废渣和循环废水后的坯体浆料流动性变化机理进行研究，找出坯体浆料流动性的影响因素并加以解决。

2 “三废”的情况

2.1 固体废弃物

固体废弃物主要是指烂砖坯、洒落地面的粉料、压榨泥等，压榨泥即原料车间清洗球磨机及筛网等生产设备的浆料、釉面砖产品磨边的磨削物、抛光砖磨边及抛光过程中的磨削物（简称抛光废渣）等经过压滤机处理后的压滤泥饼，其中抛光废渣对泥浆的流动性影响最大。抛光废渣有两部分组成，一部分是抛光砖的磨削物，对泥浆的流动性影响不大；另一部分是抛光磨头损耗物，对泥浆的流动性影响很大。抛光磨头由磨料（一般是碳化硅）和氯镁氧水泥组成，其主要成分是3MgO·MgCl2·8H2O、5MgO·MgCl2·8H2O。在生产过程中，部分氯镁氧水泥溶于水会析出Cl—离子和Mg2+离子，严重影响泥浆的流动性。

2.2 废水

废水主要由以下几部分组成：雨水、釉面砖产品的磨边废水、抛光车间的磨边及抛光废水、废气处理水、原料釉料车间（包括釉面砖坯体浆料、底面釉、印刷釉以及抛光砖渗花釉）清洗球磨机水及煤气站处理水等。

雨水对泥浆的流动性影响不大。抛光车间的废水影响与抛光磨头废料的影响一样，主要是Cl—离子和Mg2+离子的影响。

渗花釉中含有醋酸钴、醋酸镍、醋酸铜、铬酸钠（钾）、氟锆酸铵等物质，其中的发色金属离子都是二价和三价离子，对泥浆的流动性有很大影响。

煤气站的废水中含有少量有机物，如煤焦油，对泥浆的流动性有不利影响。

2.3 废气

笔者所在公司的窑炉使用的是水煤气，喷雾干燥塔的热风炉使用的是水煤浆。这两种燃料燃烧后，都会产生硫化物，在排放前必须进行废气脱硫处理。脱硫工序采用烧碱溶液和石灰，窑炉和喷雾干燥塔的热风炉尾气经过烧碱溶液脱硫洗涤等处理后，各项指标合格后再向大气排放。尾气中的硫化物SOx与溶液中的NaOH反应，生成Na2SO3和Na2SO4，达到脱硫的目的，但是留在水中的SO42—离子对泥浆的流动性会产生严重影响。

3 废料的成分分析

3.1 固体废弃物

固体废弃物有两种代表性的废弃物，一种是单纯的抛光废渣；另一种是全部废弃物的混合物。二者的化学成分如表1所示。由表可知，废料混合物中F—离子、SO42—离子的含量比单纯的抛光废渣高很多，但是Cl—离子的含量降低。由此可知，Cl—离子主要来源于抛光磨头结合剂，与其他废料混合后浓度降低。混合物中SO42—离子的大幅提高，说明SO42—离子更多来源于脱硫方面。

3.2 废水

各阶段的废水成分如表2所示。表2中，1#水是从脱硫塔出来，还没处理过的水。2#水是脱硫水，经过烧碱和石灰处理后，在球磨生产中所使用的水。3#水是全厂范围内的生产所排放的水（除了脱硫水），经过聚丙烯酰胺、石灰等处理；然后经过压滤机压滤出泥饼后所滤出来的水，也用于球磨生产。2#水温度较高，约45～50℃，3#水温度较低，约40℃左右。

4 坯体配方

综合考虑各种废料的产生量和坯体的理化性能要求，经试验确定大生产用的坯体配方如下：瓷砂15%、抛光废渣29%、抛光污泥10%、瓷片污泥12%、粘土24%、硅灰石5%、废瓦粉5%。生产中使用2#水和3#水。

5 解胶剂试验

使用废料和废水之前，普通坯体的泥浆易解胶，使用0.5%的水玻璃和0.15%的减水剂（九水偏硅酸钠）即可。泥浆流动性为40s左右，比重1.73左右，符合生产的要求。但是，使用废料和废水后，再使用原来的解胶剂，不能解胶，因此必须寻找新的解胶剂。

根据孔海发的研究[3]，对于含有大量的Ca2+离子、Mg2+离子二价阳离子及Cl—离子、SO42—离子、NO3—离子等强酸性的阴离子的废水，最佳的电解质为具有弱酸阴离子团，如水玻璃和有机电解质。笔者所在公司的废水与常规的自来水相比，水中的Ca2+离子浓度高了约20倍，而SO42—离子浓度高近100倍。因此，在选用减水剂时，除了水玻璃和减水剂（九水偏硅酸钠），还选用了一种有机聚合物电解质解胶剂。根据经验总结，进行三组试验。试验一，固定减水剂的用量0.25%，解胶剂用量0.2%，试验水玻璃的用量对解胶性能的影响。结果如图1所示，水玻璃的最佳用量为1.3%。试验二，根据试验一的结果，固定水玻璃的用量1.3%，高效解胶剂用量0.2%，试验减水剂用量对解胶性能的影响。结果如图2所示，减水剂的最佳用量为0.25%。试验三，固定水玻璃用量1.3%，减水剂用量0.25%，试验解胶剂的用量对解胶性能的影响。试验结果如图3所示，解胶剂的最佳用量为0.4%。

但是在生产过程中，存在一个问题，一般天气气温高时，泥浆的解胶比较容易；但是，随着气温的下降，泥浆的流动性急剧恶化。在使用高效解胶剂之前，使用三聚磷酸钠，二者的使用效果如表3所示。由表可知，高效解胶剂在低温下也有效，但是三聚磷酸钠则无效。

考虑到综合经济成本，解胶剂的量不宜多用。最后确定大生产的配方如下：水玻璃1.3%、减水剂0.25%、高效解胶剂为0.2%。

6 解胶机理

与正常的自来水相比，“三废”处理后的水含SO42—离子浓度高出近100倍，Ca2+离子浓度高了约20倍，对泥浆解凝的影响非常严重。强酸阴离子团的大量引入，使得所加入的普通无机电解质中的弱酸阴离子团作用下降，不利于在粘土边面上重建负电荷位置；边—面结构和边—边结构转变为面—面结构不够完全，导致泥浆的稀释性能变差。为了达到所要求的浆料流动性，必须增加电解质用量以便提高弱酸阴离子团浓度。使用废水和废料之前，常用的减水剂为水玻璃0.5%和减水剂0.15%。使用废水和废料后，减水剂用量调整为：水玻璃1.3%，减水剂0.25%，三聚磷酸钠0.15%。尽管如此，泥浆的流动性还是不理想，不能满足稳定生产的要求。尤其是当天气气温较低时，球磨机根本无法出浆完全。

无机电解质不能解决浆料稀释的问题，但是高分子聚合物电解质却可以解决。关键在于二者的解胶机理不同。水玻璃、三聚磷酸钠、偏硅酸钠等无机解胶剂，是依据静电稳定理论（DLVO理论）。但是当泥浆中存在大量的强电性的SO42—离子和Ca2+离子时，粘土胶体粒子表面的负电荷被破坏，胶体粒子之间不能产生大的斥力，即使大幅度增加解胶剂的用量，也不能起到分散作用。

高分子解胶剂，除了静电稳定作用，还有空间位阻作用。空间位阻斥力是由于聚合物吸附层靠近重叠而产生的机械分散作用力，它阻止了陶瓷泥浆颗粒间的聚集。高分子解胶剂吸附在陶瓷颗粒表面形成一层具有一定厚度的聚合物加强水化膜，避免了强电性负离子对粘土胶体表面电荷的影响。

高分子解胶剂加入泥浆后，其分子定向吸附在泥浆颗粒表面，部分极性基团（HCOO—）指向液相。由于亲水极性基的电离作用，使得泥浆颗粒表面带上电性相同的电荷，并且电荷量随减水剂浓度增大而增大直至饱和；导致泥浆颗粒间产生的静电斥力而使絮凝结构解体，颗粒相互分散；释放出包裹于絮团中的自由水，从而有效增大泥浆的流动性。

7 结论

使用“三废”的陶瓷泥浆，由于含有大量SO42—离子和Ca2+离子使得泥浆流动性变差。通过综合使用无机减水剂和高分子解胶剂能够解决此问题，并在不增加泥浆水分的情况下，确保其流动性。特别是在低温环境下，高分子解胶剂能有效地解决泥浆的流动性和触变性问题。

参考文献

[1] 蔡飞虎，冯国娟.陶瓷墙地砖生产技术[M].武汉：武汉理工大学出版社，2011，7.

[2] 张艳丽等.聚羧酸减水剂的结构与陶瓷原料的适应性研究[J].中国陶瓷工业，2010，5.

[3] 孔海发.生产用水质量对泥浆稀释的影响[J].佛山陶瓷，1996，4.

[4] 刘星宇等.不同减水剂对陶瓷原料的适应性[J].中国陶瓷工业，2007，3.

篇(6)

人类历史的发展，是以新材料的突破为时代标志，从石器的打制、铁器的制造，到机械的应用、晶体的出现，使人类不但脱离野蛮时代，进入工业时代，而且迎来信息时代。当今，新材料研发与信息技术、生物技术构成了21世纪最重要、最具发展潜力的三大领域。新材料作为高新技术的基础和先导，应用范围极其广泛，几乎涉及国民经济的每个部门，渗入大众生活的各个方面，备受科技界的推崇和世界各国的高度重视。

目前，新材料的研发与产业化发展水平，已成为衡量一个国家综合实力的重要标志。“谁掌握了新材料，谁就掌握了未来”，世界各国均把大力研究和开发新材料作为21世纪的重大战略决策。专家预测，信息功能陶瓷材料及其制品的全球销售收入，到2010年将达800亿美元；全球钕铁硼稀土永磁材料产值，到2010年将达83亿美元；世界超导材料销售额，到2010年将达600-900亿美元。美国科学基金会预测，未来10年，全球纳米技术市场规模将达到1万亿美元左右。

发达国家清楚地看到了新材料产业所蕴藏的巨大商机和具有的重要战略地位，纷纷制定出相关战略计划并投入巨资进行开发。

我国政府对新材料的研究开发也给予了高度重视，近年出台了一系列相关鼓励政策，指定了一批新材料研发中心和重点实验室，规划了一批新材料成果转化与产业建设基地，特别是在国家先后出台的一些重大科技开发和产业化计划中，均把新材料列为重点支持的领域之一。国家的重大科技计划中，“863”计划、“973”计划、火炬计划、科技攻关计划、中小企业创新基金等项目，全部都对新材料的长期开发与研究投入了大量的人力物力，对其的关注已经占到了整体科学研究中非常大的一个比例。

国家自然科学基金，是国家为支持自然科学基础性研究而设立的专项基金，它大力支持具有重要应用前景，特别是具有新思想、新方法以及可能产生新成果的材料方面的基础性研究。国家自然科学基金委员会资助的研究课题，与材料有关的约占四分之一。目前，已建和在建的150个重点实验室中，有关材料工艺、组织、结构、表征与测试的达35个，超过总数的1／5。

在国家大力推动下，新材料产业正成为我国一个新的经济增长热点和投资热土。在我国新材料领域，一些重大共性技术近年来取得突破，一大批新材料孵化器与企业迅速崛起，推动了整个行业的技术进步和效益的提高。专家预测到2008年，我国新材料产业有可能形成一个3000亿元人民币左右的大市场，到2010年，我国光电子产品年产值可达2000元人民币，占世界市场份额的10%；到2010年，我国稀土永磁材料产量可达5.4万吨，产值31亿美元，年均增长60%，远超过世界23%的年均增长速度。

新材料托出光电子器件

项目简介：从产业化角度考虑，IT信息网特别是WDM干线、接入、局域网互联等的光电子器件（包括高速调制的激光器、高灵敏度的接收器等），必须具有用户能够承受的性能价格比、高可靠性和极低功耗。长波长发光材料生长制备研究是实现高性能光电子器件的根本基础。这种长波长器件也必须具有低成本、低功耗、温度稳定性好、高速调制、高可靠性和易于集成等优越性。而GaAs基垂直腔面发射激光器恰好是可以满足这些要求的理想器件，这是由它具有的独特优越性决定的。其优越性在于，无需解理的平面制备工艺使得激光器单管、列阵的成本极大下降，适宜于大批量生产；圆形对称的输出光束易于耦合，单模工作易于高频调制，极小的有源区体积使得极低功耗成为现实。

项目负责：中科院半导体研究所以牛智川研究员为首的“863”课题组。

意义：在开发新一代无制冷激光器、高速高灵敏度探测器以及光电集成等方面具有十分重要的应用价值，在Gigabit以太网，10G比特以太网和光纤到户（FTTH）之类的市场中有着巨大的市场前景。

激光表面强化处理技术

技术简介：万能轧机BD轧辊是攀钢三期工程从国外引进的万能生产线重要部件，其作用是将刚出炉的方坯初轧成型。由于与红钢直接接触，其表面瞬时温度达600～700℃，轧制时辊面易出现粘钢、热疲劳裂纹、氧化腐蚀等现象，轧辊磨损严重，使用寿命短，辊耗大，生产成本高。该公司科技人员经过分析研究，采用激光相变硬化及合金化，并根据轧辊各孔型具体情况采用相应处理工艺的方法进行了表面强化，解决了轧辊使用中各孔型磨损差异大、粘钢、热疲劳裂纹、氧化腐蚀等问题，最终达到轧辊使用后各孔型磨损一致，使用过程中无粘钢、热疲劳裂纹、氧化腐蚀等现象的效果。经实际上机使用统计，成熟工艺强化处理的BD轧辊单周期过钢量比未强化处理辊提高2倍以上，轧辊使用寿命提高2倍以上。

技术负责：攀钢钢企总公司协力公司。

意义：在国内处于领先水平。

高温超导限流技术应用电力系统

项目简介：该项目采用铋锶钙铜氧化物作为高温超导材料线材，采用平衡桥的方式设计超导限流电抗器。系统正常运行时，电流从超导限流装置上流过，压降很小，只有约20V左右，约占系统电压的0.33%（常规电抗器压降有10%以上），系统发生短路时，这时系统电压大都会加在限流器两侧，由于限流器上串有超导磁体L，它将抑制电流的迅速上升，从而达到限流目的。当磁体上电流达到设定值时，控制信号将迅速关断IGCT（约10微妙），保护电阻被投切进来，从而抑制系统电流的上升。如果负荷侧短路故障得到迅速解决（如半个周波），可立即导通IGCT，使系统进入正常工作状态；如果负荷侧短路故障无法在短期内得到解决（如数个周波），则切断断路器。

项目负责：湖南省电力试验院和中科院电工研究所联合研究。

氟氧化物玻璃陶瓷激光材料研制

项目简介：该项目基本实现了对玻璃陶瓷纳米复合结构的控制，获得了一系列具有良好光致发光和上转换发光性能的新材料，其主要有：含Er：LaF3纳米晶的透明玻璃陶瓷，具有宽的红外发射谱，其1.53微米发射峰半高宽达100纳米，可开发为光纤放大器材料；含Er：CaF2纳米晶的透明玻璃陶瓷，具有强的红光上转换效应，且1.53微米发光量子效率高达98%；含Er：BaF2纳米晶的透明玻璃陶瓷，其1.53微米发光寿命高达13.39毫秒；首次获得含大量Er：NaYF4纳米晶的透明玻璃陶瓷，该材料不仅具有很高的上转换发光效率，而且通过改变稀土掺杂浓度，可基本实现材料红、绿发光强度比的全程调控，在光显示器件方面具有重要的应用前景。

意义：通过对氟氧化物玻璃陶瓷热力学行为和结构转变特性的研究，揭示了纳米晶相的晶化机理与主要控制因素，掌握了热处理条件下玻璃陶瓷结构 演变规律，总结了材料光学性能与显微结构的关系。

超轻多孔金属材料研究

项目简介：通过对渗流工艺的改进及后处理方法的探索，基本掌握了国际上最先进的石膏型渗流技术，能稳定地制备出密度小于0.2g/cm3以下(设计要求为≤0.3g/cm3)开孔型泡沫铝，其结构均匀性达到美国DUOCEL泡沫铝的同等水平。另外，在超塑性金属材料的研究方面也已经获得了常温下延伸率达160%左右的合金，超出设计指标一倍多。

项目负责：中国科学院固体物理所韩福生研究小组。

意义：该成果为尽早提供满足我国航天需求的功能材料迈出了关键一步。

高效无卤阻燃高分子材料

项目简介：该项目在黑龙江省重点实验室、东北林业大学阻燃材料分子设计与制备重点实验室科研人员,经过3年的艰苦努力和不懈攻关，创新性地提出了适用于玻纤增强尼龙66的无卤阻燃剂的分子设计，合成了金属离子改性聚磷酸蜜胺盐(M-MPP)新型高效无卤阻燃剂。该阻燃剂具有针状的晶型结构，能明显提高阻燃材料的力学性能,不仅阻燃效果好,而且利于切割。这一课题被列为黑龙江省“十五”科技攻关重点项目,课题所取得的创新性成果于2006年11月7日通过了由黑龙江省科技厅组织的专家鉴定。

项目负责：黑龙江省高分子化学与物理学科李斌教授。

铬铁合金生产陶瓷璃色料研发

技术简介：该技术所采用的方案是将铬铁合金粗、细碎至1-100/μm，按需要单独或与其它化合物如氧化锌、氧化锰、氧化钴、氧化铜等配料，入窑在900℃-1400℃下烧成，除去合金中碳分及其它非金属杂质，人工合成不同颜色的色料。

意义：该项技术打破了沿用氧化铬和氧化铁生产色料的惯用工艺，在生产技术上有新的突破。由于该技术是利用铬铁合金替代昂贵的氧化钴和氧化铁化工原料生产色料，不仅色料生产成本大幅度降低，而且不会造成六价铬的污染，益于环保，其应用前景十分看好。

PVC材料热转印技术研究与设备研制

技术简介：该项目采用热转印机理，以PVC材料为基体，在自行研制的热转印设备上，通过对温度、压力、转印速度的自动控制，在加热、加压条件下，将覆膜图案转印至PVC基体上。其技术原理是采用高温加压覆膜技术，将带有各种图案，可以是各类木纹、大理石纹等的热转印膜通过加温加压粘覆在PVC材料表面，具有图案逼真、寿命长等特点。因此通过该项技术，可以增加替代材料表面美感，提高对木材的替代率。

技术负责：中国新材料研究所。

意义：项目的研究成果应用于装饰、家具等建材领域。既满足了人们追求自然美的需求，又缓解了天然材质的短缺问题。

紫光转换纯绿光LED新型稀土发光材料

项目简介：紫外激发的稀土铕激活硼铝酸盐绿色荧光粉，在国内首次制备出紫外光激发的绿光LED；此外，还研制出紫外激发的三基色荧光粉；相关材料与器件拥有自主知识产权，已获国家发明专利；课题组完成的“紫光转换纯绿光LED新型稀土发光材料”技术指标达到了国内领先水平。

项目负责：中科院与长春光机物理研究所。

意义：随着发光二极管效率的迅速提高、成本的不断下降以及蓝色和绿色LED的突破，使LED成为当今世界上三基色完备的发光体系，LED正在由显示、指示器件向照明光源扩展；专家预计LED将成为继白炽灯、荧光灯之后的第三代照明光源，它将引发照明领域的一场革命。

聚变堆用产氚陶瓷微球制备与性能研究

项目简介：从2004年至2006年年底，在继承“863”高技术科研成果的基础上，研究组开展ITER中的氚工艺前期研究工作。开展了氚增殖剂材料的制备探索研究、ITER中第一壁材料的调研、第一原理计算氦在材料中的扩散行为、分子动力学模拟材料中氦泡的演化行为研究，取得了创新性的研究成果。对ITER产氚回路中的氚提取技术开展了研究，研究了采用金属氢化物纯化、分离和贮存氚的技术。在激光聚变氘氚靶的研制中，高压充氘氚工艺研究中的实验系统小型化技术、增压技术和安全性等方面做出了成绩，并圆满地完成了多次高压充氚任务，满足了激光聚变研究的需要。

项目负责：中国工程物理研究院核物理与化学研究所副所长彭述明为代表的研究组。

意义：在国内处于领先水平

新型多孔陶瓷材料制备技术

项目简介：利用加压排水成型法制备一种新型多孔陶瓷，该多孔陶瓷可广泛使用在汽车废气除污、污水净化、工业废气净化除污、精细过滤等。 其气孔率可达90％以上，比重0.13～0.4g/cm3,热膨胀系数系数0.6～1.2×10-6/℃，抗热震性700～1000℃，最高使用温度1400℃

该技术除了可用于汽车尾气净化处理外，还可用于烟道气及催化燃烧除NOx的载体、柴油机烟尘粒子净化器载体、臭氧抑制催化剂载体、有毒气体和液体的净化处理、工业废水处理、废气处理、除臭处理装置等。

项目负责：华南理工大学材料科学与工程学院无机系。

意义：在国内处于领先水平。

高温超导技术研究

项目简介：中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所科研人员经过多年攻关，不断优化电子线路设计，研制出了具有国际先进水平的实用化单分量高温超导磁强计。它和现在采用的感应线圈探头相比，高温超导磁强计的性能指标在灵敏度、带宽、测量精度与效率等方面具有明显的优越性。

据介绍，该成果可提高勘探深度达50％以上，使瞬变电磁法的勘探深度达1200米，有利于推动瞬变电磁法的应用与发展，从而为危机矿山、深部隐伏大矿的寻找、矿体的准确定位提供高技术手段。

项目负责：中国地质调查局地质调查研究所。

环保型塑料专用料研制

项目简介：聚丙烯属于一种产量大、力学性能、电绝缘性较为优异的通用塑料，经过改性的聚丙烯目前被广泛用于汽车制造、建筑材料、电子电器部件等领域。但由于聚丙烯本身分子结构和组成的原因，导致其具有易燃的特性，使其应用受到极大限制。目前，完全能够符合产业化生产要求的聚丙烯材料还没有，其主要原因是大多数研究机构或企业采用的是用以金属氢氧化物系列阻燃剂或以聚磷酸铵为阻燃剂研制无卤阻燃聚丙烯材料，前者金属氢氧化物用量阻燃剂用量过大，严重影响阻燃聚丙烯材料的力学性能，而使其失去了实际的工业应用价值；而后者由于目前国内生产的聚磷酸铵的热稳定性较差，影响到阻燃聚丙烯材料的生产和成型加工性。

日前，江苏技术师范学院化学化工学院副教授周健率领课题组成员和常州市改性塑料厂有限公司共同对聚丙烯材料进行阻燃改性的开发研究，该研究课题被常州市立为2004年科技攻关项目。经过两年多的实验，课题组终于研制出了环保型电器元件塑料专用料。该材料具有阻燃效果好、燃烧时发烟量少，没有有害的刺激性气体产生、燃烧时没有熔滴现象、生产成本低等特点。经过检测，产品质量符合国际安全标准，该成果已申请了国家发明专利。

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关键词：生态环境；可持续发展；陶瓷艺术设计

中图分类号：J527 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）15-0173-02

1 陶瓷艺术设计中的生态问题

陶瓷艺术设计的过程从原料到成型再到施釉、彩绘、干燥、乃至烧成等多道工艺流程中，几乎每个环节都对生态环境有着或大或小的影响，但这些环节又是制陶过程中及其重要不可跳过的环节，陶瓷产业的发展过程中的多种多样的生产工序中，面临着诸多的生态问题。首当其冲的就是土地和植被的破坏，陶瓷原料的挖掘和开采甚至危及整个生态平衡的保持，加上原料在运输过程中及加工过程中都对陶瓷产业的可持续发展造成了一定的威胁，另一方面，在原料的开采过程中形成的粉尘也会污染大气。说到粉尘，在制陶过程中的打磨抛光液会造成粉尘的污染，陶瓷的原料的不合理的应用及制陶人的水平差异会造成对资源的浪费，至此过程中还需燃料和水源。燃料烧过之后变成污染大气灰污染人们的居住环境，在施釉及洗球过程中还会对水资源造成污染，更重要的是污水直接排除将会污染更多地水源。在最后的处理过程中还会产生大量的固体废料，这些废料的堆积如：生坯废料、施釉废品、素烧废品、烧成废品及彩烤废品等，这些废料的堆积不仅会对土地进行二次污染而且也造成了资源的浪费。

2 解决陶瓷艺术设计中生态问题的途径

在陶瓷艺术设计中彻底的兼顾生态效益的理念可以更进一步的减少陶瓷产业在生产过程中对生态环境的破坏及污染，把生态设计法则贯穿于陶瓷艺术设计的始终，不断提高生态效益，最终促进陶瓷产业的可持续发展。具体来说，就是从制陶的各个工序下手，从选材到回收产品的整个过程来规划陶瓷艺术设计与环境的关系，降低资源的使用频率和浪费，同时在生产过程中降低污染物的排出。陶瓷艺术设计的生态设计法则包括避免浪费精简节约、节能减排的工艺设计、延长已有陶瓷的寿命、陶瓷回收并再利用的工艺设计。这些方法可以在最大程度上调解陶瓷艺术的可持续发展和生态环境效益的冲突。

2.1 避免浪费，精简节约

这一生态设计法则主要针对制陶在选材上这一工序。选材尽量选择最少的原材料发挥其最大的功用。在陶瓷艺术设计中分为不同种类的陶瓷，主要有日用陶瓷、艺术陶瓷、建筑卫生陶瓷等，陶瓷的分类不同选用的原材料的特性也就不同。陶瓷艺术设计的原材料主要有泥料、釉料、彩料等，根据原材料的不同的特性来做不同类型的陶瓷，做到选择准确，避免浪费。让各种材料各尽其能，各自发挥发自的特性与本质。比如日用陶瓷和建筑卫生陶瓷是人们日常生活中必不可少的生活用瓷，其功能实用性重于艺术审美性，所以日用陶瓷应该选择耐高温的泥料和釉彩，用这种材料烧成的成品具有一定的耐酸、碱、盐及大气中碳酸气侵蚀的能力和无铅中毒的危害，具有良好的安全性。同时，艺术陶瓷注重的是欣赏的艺术性，因此在烧制及选材的过程中不用想日用陶瓷那样的细致化，这样不仅减少了原料的节省，同时也降低了在烧制过程中产生的污染。这样一来既避免了原材料的浪费，又减少了生态环境的污染，更让原材料的作用发挥到极致。生态设计法则就从源头开始贯穿，从而保证了之后工序的生态保障。

2.2 节能减排的工艺设计

节能减排的工艺设计从字面上就可看出主要体现在烧制、施釉等工序中。首先通过技术的提高来减少能源的消耗和废气的排出，提高资源的有效利用率。在此过程中主要可采取以下手段来实现节能减排的效果：选择节能型陶瓷窑炉，轻质的窑炉保温耐火材料及新型涂料可以降低能耗；采用高速烧嘴，用富氧燃烧技术、微波烧结技术、自控烧成技术等对节能降耗也有很大影响；采用清洁的气体、液体燃料等方式。其次，节能减排不单单体现在烧制过程中，还体现在对原材料的选择上，对制陶的原料进行革新，也可以减少对土地和植被的危害。从别的“地方”索取原材料而不是抗挖掘地下资源，当然，别的“地方”并不是具体的那个地方，而应该是通过提高技术，加快对陶瓷原材料的研发，可以使危及化危为安。比如利用钢铁工业废渣、磷矿渣、铬盐废渣、粉煤灰、硅灰、稀土废渣、萤石矿渣等工业废弃物，技能减少工业废弃物对环境的污染也能提高制陶过程中的生态效益。

2.3 延长已有陶瓷的寿命

根据生态设计法则的贯穿原则，陶瓷产品的循环使用也是一种环保的举措。陶瓷寿命的长短关乎陶瓷更新换代的周期，通过延长产品更新换代的周期来减少陶瓷产品加工的数量，从而减少了对生态环境的破坏。陶瓷无论从其物理特征还是化学特征来看，都是一种比较不易保存的物件，如何延长陶瓷的寿命，必须从陶瓷的制作工序入手。在制作工序中不能忽略产品的质量问题，选择较好的原材料是提高陶瓷产品物理特征的本质要求，因此研发高性能的，较稳定的原材料也是迫不及待的。另一方面，在陶瓷的艺术欣赏水平上。陶瓷设计专家也要有较高的设计能力和艺术修养，好的陶瓷设计品不仅仅是具备功能，还要造型优美、色彩宜人、具有艺术价值和文化内涵使生产出来的陶瓷产品能较长的存在时尚潮流中而不被潮流所淹没。除此之外，加强陶瓷的历史文化价值和内涵，大大满足人们对陶瓷的心里需求，这样才能更好地减少消费者更换陶瓷产品的频率，避免造成资源的浪费，减少生态环境的重负，促进陶瓷设计艺术的可持续发展。

2.4 陶瓷及废弃品回收并再利用的工艺设计

回收再利用的环节包括两个方面，一是对陶瓷成品的回收，由于陶瓷成品已经不能满足现在人的需求，可以经过回收在改造，使之变成有用的产品；二是对陶瓷产品生产过程中的废弃物进行回收在利用，减少浪费。通过促进已有的陶瓷的回收和陶瓷生产过程中的废弃物的回收再利用，减少环境的负荷。在陶瓷生产过程中的废弃物主要有生坯废料、施釉废品、素烧废品、烧成废品及彩烤废品等，利用这些废料可以生产陶瓷砖、多孔砖、陶粒、水泥、固体混凝土材料等，对这次废弃物的回收再利用可大大减少对能源资源的消耗。另一方面还可以通过对已有废弃陶瓷的回收再生产更大程度的减缓环境问题和资源浪费问题，由于这些被淘汰的艺术品并没有套大的外貌问题，只是在欣赏水平上与现代的人们的欣赏水平不相符，因此，可以通过产品的再设计来实现物品的价值。

陶瓷艺术设计过程的明细化也会在很大程度上降低对能源资源的浪费。坚持把生态设计法则贯穿到陶瓷艺术设计始终，从陶瓷产品的原材料的开发到陶瓷产品的退役，始终采用最环保的方式，来达到最高的生态效果。这样的生态设计法则会在很大程度上促进陶瓷产业的有效性发展和可持续性发展。

参考文献：

[1] 冼志勇，刘树，曾令可.陶瓷行业应对节能减排的措施[J].佛山陶瓷，2009，（10）.

[2] 何人可.工业设计史[M]北京：北京理工大学出版社，2010.