在陶瓷工業(yè)的發(fā)展歷程中,對于能源的開發(fā)利用經歷了最初依靠柴草燃料、煤炭、畜力、水力及風力等能源,進入到20世紀50年代之后,能源結構從以煤炭為主轉變?yōu)橐允汀⑻烊粴獾葍?yōu)質能源為主的時期。古代陶瓷業(yè)的生產加工充分利用水能、太陽能與風能促進泥料淘洗、加工及坯體干燥等工序。在北方磁州窯窯場中均有面積廣闊的曬坯場,以采取陽光與風力促進坯體干燥。南方窯場除了曬坯場還在野外建有盛坯架,也是利用太陽能及風能促進
坯體干燥。在陶瓷燒成工藝中南方窯爐多使用木柴,北方窯爐使用煤炭等一次能源燒造陶瓷制品。隨著現(xiàn)代陶瓷工業(yè)能源消費結構進入石油、天然氣時代,陶瓷科技取得飛速發(fā)展,生產效率大大提高,產品質量亦日趨豐富而登上新的臺階,建筑陶瓷工業(yè)的發(fā)展也隨之進入一個“黃金時代”。
  從地球蘊藏的能源數量來看,自然界存在有無限的能源資源。僅就太陽能而言,太陽每秒鐘通過電磁波傳至地球的能量達到相當于500多噸煤燃燒放出的熱量。這相當于一年中僅太陽能就有130萬億噸煤的熱量,大約為全世界目前一年耗能的一萬多倍。不過,由于人類開發(fā)與利用地球能源尚受到社會生產力、科學技術、地理原因及世界經濟、政治等多方面因素的影響與制約。包括太陽能、風能、水能在內的巨大數量的能源,可以利用的僅占微乎其微的比例。目前,煤炭、石油、天然氣的開發(fā)利用已經達到相當高的水平。即使如此,每當世界上出現(xiàn)較大動蕩時,就會出現(xiàn)能源危機,在20世紀70年代初爆發(fā)中東戰(zhàn)爭時,西方國家由于石油來源受阻,供求短缺,油價暴漲,爆發(fā)了全球性能源危機,使經濟衰退,陶瓷工業(yè)亦深受其害。
  由于目前全世界消耗的能源主要是煤、石油、天然氣等常規(guī)能源,其占能源消耗總量的97%以上,而又以石油、天然氣消耗量居多。據估計,全世界已探明的各種石油、天然氣資源儲量僅夠人類使用100多年,地球上煤炭資源雖較豐富,亦僅夠人類使用數百年而已。目前全世界對能源需求越來越大,而石油、天然氣等優(yōu)質能源越用越少,對于新型能源的開發(fā)利用僅處在研發(fā)階段,尚未有重大突破,加之近期內能源消費主要依靠石油、天然氣和煤的狀況不會發(fā)生根本性改變,可以說世界能源供應仍處在“青黃不接”的低谷階段。因此,必須從整個世界能源總的形勢及走向方面考慮建筑陶瓷工業(yè)的的可持續(xù)發(fā)展,一方面是采用先進的科學技術不斷拓展節(jié)能措施,減少能源的消耗,推遲能源枯竭的來臨;另一方面則是積極開發(fā)與利用新型能源,保證陶瓷工業(yè)不斷增長的能源需求。在相繼使用石油、天然氣及煤炭的同時,世界上發(fā)達國家的原子能發(fā)電工業(yè)發(fā)展迅速,作為一種清潔的能源,核電顯示出廣闊的開發(fā)利用前景,如法國的核電已占總發(fā)電產量的1/3以上,過幾年后可達到50%以上。因此,核電很可能成為繼地球上石油、天然氣及煤之后的主要替代能源種類。就陶瓷干燥與燒成所需能源來看,數十年或數百年后,電燒很可能會取代現(xiàn)行的油燒或液化氣燒窯,這是毋庸置疑的。以電為能量的微波燒成技術的研究正在推進,由于微波燒成使用一種新穎的燒成方法及燒成機理,可大大縮短燒成時間與改善燒結質量。目前國際上微波燒成技術已應用在生產精細陶瓷及小件電瓷、工業(yè)瓷的階段。數年之后,隨著燒制大件產品如瓷磚乃至衛(wèi)生潔具微波燒結技術的突破,或許在一夜之間使傳統(tǒng)的燒制陶瓷的技術發(fā)生革命性的變化。除了核電技術外,現(xiàn)在太陽能轉換技術亦正取得重大的進展。隨著新型太陽能、光—電及熱—電新技術的開發(fā),在空間籌建太陽能電站,然后輸送到地球的研究工作亦在積極實施中。因此,太陽能轉換為電能應用于陶瓷燒成離我們也不太遙遠了。此外,還有潮汐能、風能、水能等的開發(fā)利用,在技術含量與深度方面也會有不少新啟發(fā)。這樣,未來陶瓷燒成能源種類將呈現(xiàn)出多元化與廣譜化的局面。因此,積極開發(fā)與利用新的能源形態(tài),將使陶瓷工業(yè)保持穩(wěn)定與可持續(xù)發(fā)展而無后顧之憂。
  某一國家的能源消費數量與其經濟發(fā)展程度具有密切的關系。人們常把能源消費平均增長率與國民生產總值年平均增長率之間的比值叫做能源消耗彈性系數,能源消耗彈性系數的大小與國民經濟結構、能源利用效率、產品質量、原材料消耗和運輸消耗,以及國民生活的需求等因素有關。作為建陶企業(yè)的經營者,當然也應該對本企業(yè)的能耗與產量、產值等效益情況,經常作些比較,從中發(fā)現(xiàn)有規(guī)律性的東西。按照目前陶瓷燒成的技術主要以燃燒產生熱能,使產品燒結的方式由于節(jié)能技術與節(jié)能措施的實施,發(fā)達國家已達到幾乎臨近極限的地步。
  例如近年來英國在開發(fā)研制新型高效節(jié)能噴嘴方面取得很大進展。英國的廢氣回流節(jié)能噴嘴可節(jié)省能源30%左右,這種噴嘴由高速、高效能回流器與單一燃料在其內部燃燒的小型噴嘴組成。采用從燃燒產物中抽出部分燃氣使助燃空氣加熱至650℃,這樣在高溫燒成中可使燃料消耗量減低45%,并能增加燃燒空氣顯熱,提高火焰溫度,縮短加熱時間,節(jié)能降耗效果亦十分顯著。
  改進窯爐材料結構在陶瓷燒成節(jié)能方面取得明顯效果。由于高效節(jié)能陶瓷纖維材料的采用,現(xiàn)代陶瓷窯爐實現(xiàn)輕量、節(jié)能與快速燒成等目標。采用全纖維結構的窯比傳統(tǒng)耐火磚窯爐節(jié)約燃料費用一半以上,如果加上匣缽等輔材熱耗的損失,新型窯爐已較之傳統(tǒng)窯爐節(jié)能在65~70℃左右。
  發(fā)展低溫燒成建陶產品系列,對于節(jié)約能源消耗至關重要。隨著低溫陶瓷工藝研究的推進,現(xiàn)在陶瓷制品的燒成溫度已下降100℃~200℃,節(jié)能效果非常可觀。
  總之,隨著世界性能源形勢的緊張,我國建陶行業(yè)的企業(yè)應該未雨綢繆,加大節(jié)能科研項目的開發(fā)研究,以保證中國建筑陶瓷工業(yè)持續(xù)、健康的發(fā)展。