从高能耗到绿色制造：陶瓷产业零碳转型的突破与挑战

从高能耗到绿色制造：陶瓷产业零碳转型的突破与挑战

在当今全球追求可持续发展的时代浪潮中，各行各业都在积极探索绿色转型之路，力求减少碳排放，为地球的生态平衡贡献力量。陶瓷行业，这个古老而又充满活力的领域，也不例外。建筑陶瓷作为我们日常生活中常见的材料，其生产过程中的高能耗和碳排放问题一直备受关注。然而，随着科技的不断进步和创新精神的引领，陶瓷行业正在发生一场深刻的变革，一条充满希望的零碳之路逐渐展现在我们眼前。

零碳需求迫在眉睫

在全球气候变化的大背景下，实现碳达峰、碳中和已成为人类社会共同面临的重大课题。对于高能耗的陶瓷产业而言，探索零碳排放的烧制技术不仅是对环保责任的担当，更是行业可持续发展的必然选择。

建筑陶瓷长期以来在高温烧制过程中依赖化石燃料，导致大量二氧化碳排放。随着“双碳”目标的提出，陶瓷产业面临前所未有的减排压力。寻求先进的零碳燃料，成为解决这一问题的关键。

氨气燃烧技术攻坚

氨气，作为一种潜在的零碳燃料，逐渐走进了陶瓷烧制领域的视野。氨是氢和氮的化合物，其合成已有百余年历史，相关的安全储运技术、基础设施和运输标准相对成熟。与氢气相比，氨气在大容量储运方面具有显著优势，成本也更为低廉。然而，氨气零碳燃烧技术的开发并非一帆风顺。氨气不易点火和燃烧，高温燃烧时还会产生氮氧化物，这些都是亟待解决的技术难题。

为攻克这些难题，2021 年 12 月 27 日，佛山仙湖实验室、佛山欧神诺陶瓷有限公司和佛山市德力泰科技有限公司联合成立了“先进零碳燃烧技术联合创新研发中心”。在程一兵院士的带领下，经过近一年的不懈努力，该中心成功设计并开发出新型纯氨和天然气混氨工业燃烧器及配套技术。这一技术在德力泰的工业实验炉实现了稳定点火、掺氨和纯氨稳定燃烧，并将氮氧化物排放有效控制在国家标准以内。

2022 年 12 月 18 日，“建筑陶瓷工业窑炉氨燃烧（零碳燃料）技术”项目在佛山欧神诺陶瓷有限公司进行示范试产。经改造的中试窑炉使用 100%氨气燃料，成功烧制出首块零碳氨燃料绿色瓷砖。纯氨燃烧窑炉烟气经第三方现场采样检测，其污染物排放低于国家标准限值。这一里程碑式的成果，标志着我国建筑陶瓷行业在碳中和道路上迈出了坚实的一步。

低能耗烧成的探索

除了氨气零碳燃烧技术，建筑陶瓷低能耗烧成技术也是实现减排的重要途径。目前，国内建筑陶瓷生产普遍采用低温快烧工艺，坯用原料非标准化，排烟温度高，导致烧成气耗居高不下。为改变这一现状，需要从坯体配方、釉料配方、烧成制度和窑炉结构等多个维度进行协同调控，实现低能耗烧成。

在低能耗坯体方面，选用氧化性能优异的膨润土类、高岭土类黏土原料，取代氧化性能差的黑泥类、混合泥类黏土原料，同时采用复合熔剂降低烧成温度。低能耗釉料则需要根据低能耗坯体的膨胀系数和窑炉烧成制度进行调整匹配，引入部分熔块，降低铝含量以适应低能耗烧成温度，提升釉料的透感和陶瓷墨水的发色效果。

在烧成制度方面，通过减少窑炉点枪数量、降低窑炉前中温温度、缩短氧化段时间、降低排烟温度、提高助燃风温度、调整助燃风压力和精准控制空燃比等一系列措施，实现能源的最大化利用，降低能耗。蒙娜丽莎集团在低能耗烧成技术方面的成功实践就是一个很好的例证，其产品烧成气耗显著降低，为行业树立了榜样。

氢能窑炉的突破与展望

与此同时，在氢能利用方面，陶瓷行业也取得了突破性进展。早在 2022 年 2 月 18 日，由力泰陶机承建的河南中祺陶瓷岩板/大板智能生产线成功点火。这条燃料含氢 60%的宽体窑，内宽 3.1 米，日产 3.8 万㎡，是德力泰在低碳燃烧技术上的重要突破。

在高氢宽体窑炉的研发过程中，德力泰面临诸多技术挑战。但通过不断努力，成功解决了一系列难题，并在降本增效和节能减碳方面成果显著。

德力泰并未止步于当前的成就，而是继续推进氢能窑炉的应用。2021 年 12 月 27 日，德力泰联合佛山仙湖实验室、欧神诺成立了“先进零碳燃烧技术联合创新研发中心”，并于 2022 年 12 月 18 日用氨氢燃料烧制出全球首片“零碳瓷砖”。2023 年 10 月 28 日，德力泰、佛山仙湖实验室、欧神诺、蒙娜丽莎、安清科技等五方携手，正式宣布启动“陶瓷板|砖量产线先进氨氢零碳燃烧技术示范项目”。

这一项目的推进虽然充满挑战，但意义重大。它不仅标志着陶瓷行业迈向“零碳时代”的重要跨越，为行业奠定了坚实的基础，还为高温制造业的低碳转型开辟了新的路径。同时，也为国家实现“双碳战略”提供了有力的技术支持。

在未来，随着技术的不断进步和创新，我们有理由相信，陶瓷行业将在零碳排放的道路上越走越稳，实现经济效益和环境效益的双赢。通过持续的研发投入和合作，陶瓷烧制技术将不断优化，为构建绿色、低碳的产业生态贡献更多的智慧和力量。

回顾陶瓷烧制迈向零碳排放的历程，每一次技术突破都是无数科研人员和企业共同努力的结果。从氨气零碳燃烧技术的研发到低能耗烧成技术的应用，再到氢能窑炉的探索，陶瓷行业正在经历一场深刻的变革。这不仅是对传统工艺的挑战，更是对未来发展的机遇。

在这场变革中，政府的政策引导和支持也起到了至关重要的作用。通过制定严格的环保标准和减排目标，鼓励企业加大研发投入，推动产业升级，为陶瓷行业的绿色转型营造了良好的政策环境。

同时，消费者对绿色环保产品的需求也在不断增长。随着环保意识的提高，消费者更倾向于选择低碳、零碳排放的陶瓷产品。这将进一步促使企业加大在零碳技术方面的投入，以满足市场需求，提升竞争力。

然而，陶瓷行业的零碳之路依然任重道远。虽然已经取得了一些重要的成果，但在技术的大规模推广应用、成本控制、产业链的协同发展等方面还存在诸多问题需要解决。但我们坚信，只要各方齐心协力，持续创新，陶瓷行业必将迎来一个更加绿色、可持续的未来。

让我们共同期待陶瓷行业在零碳之路上绽放更加绚丽的光彩，为地球的生态环境和人类的美好未来贡献更多的价值。