淺談我國建筑衛生陶瓷裝備技術發展的新動向＊

李 轉 白戰英

（咸陽陶瓷研究設計院 陜西 咸陽 712000）

前言

我國建筑衛生陶瓷裝備經過20多年的快速發展，已經具備一定的自主研發、集成創新的能力，有力地促進和引領著建筑衛生陶瓷行業的發展。特別是近幾年來，建筑衛生陶瓷行業面對國家的節約資源、節能減排的總體需求，陶瓷裝備得到了提升，出現了一些新的發展動向，筆者就我國建筑衛生陶瓷裝備技術發展的新動向做一介紹與同行共同探討。

1 建筑陶瓷

1.1 原料球磨和均化

目前意大利、西班牙等陶瓷強國均大量使用連續式球磨機進行球磨，其單位物料能耗與間歇式球磨機相比降低了15%～20%，占地面積減少了1／5，漿料的均勻性高，能夠形成生產閉環系統，自動化程度高，勞動力需求量少，具有極大的優越性。我國建筑衛生陶瓷行業在6～7年前就開始了連續式球磨機的研發，曾經由咸陽陶瓷研究設計院進行設計、五菱陶機廠加工并試制出了樣機。但由于我國陶瓷原料產業化程度低、原料的基本性能無法保證，導致連續式球磨機一直未能推廣使用。

近年來，廣東科達機電股份有限公司、湘潭市億達機電設備有限公司等企業在這方面做出了適合我國國情的有益嘗試。湘潭市億達機電設備有限公司針對陶瓷廠原料車間的現狀，分別提出了3種球磨工藝：①間歇式球磨機先進行混料和粗磨，再把半成品泥漿輸入三段式連續式球磨機，從而縮短球磨時間；②硬質料用干式磨機（如柱磨機或雷蒙磨）制成細粉，軟質塑性料通過化漿池化為泥漿（也可用球磨機制成泥漿），細粉和塑性料漿同時加入兩段式組合式連續球磨機，球磨至規定細度，通過連續式振動篩后輸入漿池；③未經處理的原料按照比例配方將塑性料與水加入三段式組合式球磨機第一段制成泥漿，各種硬質料分別干磨至一定細度，然后通過皮帶秤配料，輸入三段式組合式球磨機第二段，在第二段中，泥漿和硬質料混合，并在組合式球磨機的二、三段中研磨達到規定細度，通過連續式振動篩后輸入漿池。

廣東科達機電股份有限公司將球磨機、泥漿粒度檢測系統、自動化控制技術集成創新，通過對球磨機理的研究及對球磨過程的微觀分析和能耗曲線分析并優化，開發出節能（智能）研磨系統，并推出了8臺球磨機配備1臺連續磨機的新工藝，縮短了研磨時間，降低能耗可達20%以上，研制取得了成功。

隨著我國建筑陶瓷行業的飛速發展，陶瓷磚產能不斷提高，優質原料消耗速度迅速加快，業內人士已經認識到了這一方面的矛盾，紛紛提出原料有序開采和大型原料化基地建設的建議。在即將發布的《建筑衛生陶瓷產業政策》里也將原料精細化、標準化列入鼓勵的發展方向。河南長葛、廣東潮州、清遠、福建龍巖等一些地區已經出現一些現代化的原料基地。可以預見，在今后的一段時期，我國建筑陶瓷原料均化水平會有大幅度提高。當工廠普遍使用標準化原料后，連續式球磨機將起到重要的作用。

1.2 新型干法制粉工藝

干法制粉工藝是目前建筑陶瓷行業熱議的技術之一，它能給建筑陶瓷行業帶來巨大的變化。20世紀末，咸陽陶瓷研究設計院已經對干法制粉工藝機理進行了深入研究，并且制造出了第一代立式和臥式造粒機。由于其產量低、自動化程度不高，再加上當時我國干式球磨機質量未過關，能耗的壓力也不大，因而未能大規模推廣使用。目前，我國立式粉磨技術已完全成熟，建筑衛生陶瓷行業節能壓力日趨增加，因此干法制粉工藝被重新提上日程。現在所提出的干法制粉工藝與原來的干法制粉工藝有較大不同，所以稱為“新型干法制粉工藝”。其工序描述為：原料按配方配料，進入粉碎細磨設備進行干法粉碎和干磨，達到工藝要求細度的干粉料進入造粒機加水造粒，形成的顆粒粉料經陳腐后應用于壓制成形。造粒時，加水量為5%～7%，這是壓型粉料所需要的；也可采用過濕造粒工藝，加水至l 0%～12%進行造粒，再經流化床干燥至含水量為5%～7%，陳腐后應用于壓制成形。

新型干法制粉工藝替代了從原料球磨到噴霧干燥過程的所有工序，其中關鍵設備是干法球磨機、干式混料機、造粒機、流化床干燥器等。與傳統濕法工藝相比，干法工藝優勢具體表現在以下幾方面：

1）節水、節能。與傳統制粉工藝相比，可節約水量80%，可節約電能耗20%，節約熱能耗達65%。

2）一次性投資少、占地面積小。

3）坯體強度大，機械強度較高，有利于實現陶瓷磚一次燒成和快速燒成。近年來，華南理工大學、山東淄博義科公司、佛山榕洲二廠均針對干法制粉工藝開展了一些研究工作。

2012年底，國家科技部正式下達國家“十二五”科技支撐課題“陶瓷磚新型干法短流程工藝關鍵技術與示范”，咸陽陶瓷研究設計院為承擔單位，陜西科技大學、廣東蒙娜麗莎新材料有限公司為參與單位。要求到“十二五”末期計劃完成課題，建設日產10000m2陶瓷磚的新型干法制粉示范線，目前該課題已經順利啟動。

1.3 自動檢測包裝線在陶瓷磚行業的應用

近年來，我國制造業中，勞動力成本越來越高，作為勞動密集型的陶瓷行業更是如此。降低勞動強度和人工成本已成為行業發展的共同命題。成品檢驗和包裝工序是我國目前建筑陶瓷生產工序中勞動力占用最大的工序，所以近幾年與之相關的自動檢測包裝系統也成為建筑陶瓷裝備發展的熱點之一。目前，常用的在線檢測系統中的距離感應裝置有機械測距、激光測距、照相測距等。激光測距和照相測距的精度較高，無磨損，將成為行業主要的發展方向。但是，其缺點是光學測距裝置容易受到生產環境中灰塵、水汽、溫度的影響，導致測量精度與國外裝備質量有一定的差距。

目前，廣東科達機電股份有限公司、廣東科信達科技有限公司、佛山市南海區邁馳機械制造有限公司等陶瓷機械供應商均在研發性能更加穩定的在線檢測系統，已經有近500條在線檢測系統在各地的陶瓷磚生產企業中正常使用。

在近5年的陶瓷裝備展會上，瓷磚自動包裝生產線、瓷片自動包裝生產線、瓷磚包裝自動印刷線逐漸成為主流陶機之一。廣東科達機電股份有限公司、廣東科信達科技有限公司、廣東一鼎科技有限公司等陶瓷企業取得了成效。瓷磚自動包裝線采用模塊化設計，整線可分為上磚、裹包、捆扎、碼垛等模塊，瓷磚生產廠家可根據自身的生產條件與需要，對包裝線進行模塊配置，使生產效益最大化。

1.4 輥道窯向大型化發展

2012年，廣西桂平建成了長為500m的輥道窯，刷新了世界上最長的輥道窯的記錄。目前，內寬超過2.8m的寬體輥道窯在全國已經超過200條，輥道窯向長、向寬的方向發展已經成為建筑衛生陶瓷裝備發展的一個趨勢。

窯爐越寬，平均到單位面積產品上的窯墻散熱面積就越小，能耗也就越小；而窯爐加長了，可以把原料中的氧化物的固相反應和燒結的必要時間沿窯爐長度方向延伸，這樣窯速就會隨之加快，從而使整個生產線的速度加快。所以輥道窯向長、向寬方向發展是窯爐降低能耗，提高產量的有效途徑。但是，窯爐寬了，對燒嘴的要求需要也進一步提高，否則火焰的長度達不到要求，溫度場也不均勻；窯爐變長變寬后煙氣量也相對增加，煙氣流動速度變慢，要對窯爐結構進行改進，設置必要的拱頂、擋墻、增加風機等來糾正因為變寬變長帶來的問題；窯爐變寬后，輥棒的高溫撓度容易引起“走磚”問題的產生，嚴重時可能堵窯。這些都需要相關技術的支持。

另外，在窯爐使用方面，富氧燃燒、脫硫脫氟、窯爐內墻涂料、也是目前陶瓷機械研究的熱點問題。

1.5 噴墨打印技術在陶瓷磚中的應用

噴墨打印技術被譽為“陶瓷磚裝飾技術的革命”，是建筑陶瓷領域集成創新的杰作，它使“所想成所見、所見成所有”的陶瓷磚個性化定制成為可能。噴墨打印陶瓷磚的花紋色彩日趨豐富多彩，立體感強，小批量定制產品，電視墻、油畫、壁紙、書法作品等既不失原跡之真，又經久耐用，是目前建筑陶瓷行業的熱點設備。

據數據顯示，截止2012年6月，全球共安裝陶瓷噴墨打印機數量為1422臺，其中中國192臺。西班牙Kerajet作為陶瓷磚噴墨打印機的領先者，占有了全球70%的噴墨打印機市場，2013年推出的Kera jet 1400最大打印尺寸達到了1.4m，6排打印色槽，12個色彩模塊，最高打印速度達到90m／m i n，是目前最大規格的噴墨打印機。深圳潤天智數字設備股份有限公司（彩神）等也在著力于開發本土的噴墨打印機，已經能夠基本滿足市場要求。

2 衛生陶瓷

2.1 應用加工中心制作衛生陶瓷模具有了一定發展

科勒（中國）有限公司、東陶（中國）有限公司、美標（中國）有限公司等企業使用計算機輔助設計、數控機床加工的原胎制作工藝。由于衛生陶瓷原胎需要更多的加工自由度，數控機床需要龐大的軟件系統支持，更需要熟悉軟件使用、產品造型設計、產品結構設計人員以及熟悉尺寸收放和支撐結構的熟練工等組成的技術團隊協同作業。這些技術對管理技術及人員素質要求很高，使用成本也很高，所以目前在國內衛生陶瓷生產企業中較少使用。國內衛生陶瓷企業大多仍延用師徒工作室的原胎開發模式。隨著勞動力資源的進一步緊缺，產品開發速度要求快，這種高度依賴技工經驗、開發速度慢的模式已走到盡頭，陶瓷模具的發展需要盡快開發出適用于現狀的原胎制作工藝。

翻制母模及制作工作模也可使用機械化、半機械化加工設備，所以模具裝備水平提升空間很大。

2.2 高壓注漿成形技術及全線自動轉運系統

坯體成形、轉運是衛生陶瓷廠勞動強度最大、最耗費人工的工作，采用自動化成形機械、自動轉運設備來替代人工，在國外已普遍使用，但在我國卻總是水土不服，即使已經使用的企業，也是用用停停，不能正常運轉。

目前，在我國衛生陶瓷企業中，唐山惠達股份有限公司使用高壓注漿成形技術及自動轉運系統最為成功，值得行業效仿。

2.3 衛生陶瓷干燥技術的新動向

衛生陶瓷工廠的干燥工藝包括濕坯干燥、模具干燥、釉坯干燥3方面。工廠通常采用的干燥方式包括：自然干燥、車間高溫高濕環境干燥、干燥室干燥、隧道式干燥、少空氣干燥、注漿線局部隔離干燥。

粘土的性能、干燥環境的溫度和濕度、坯體表面空氣的流速是決定干燥速度、干燥質量的主要條件。20世紀末，我國在吸收國外干燥裝備的基礎上，開發出少空氣快速干燥器，實現了環境條件的精確控制，干燥周期也大幅縮短。在組合澆注生產線上模具無法自由移動，石膏模具干燥時間長也成為阻礙生產效率的主要因素。基于該項需求，有少數公司在模具干燥階段對組合澆注線采取了隔離措施：只對隔離區域進行高溫高濕控制，使得模具干燥時間大幅縮短，而模具區外的作業環境也得到了明顯改善，使工人的工作環境得到了有益的改進。

3 結語

我國建筑衛生陶瓷裝備已經發展到了一個新的階段，從開發創新能力、從業人員的素質、行業的健康發展其各方面看，都有非常大的提高。與國外先進水平相比，我國在設備的種類上不缺項，基本上做到了人有我有，但在裝備的可靠性、精細化程度、人性化操作方面還有明顯的差距。特別是在可靠性方面，國產設備還要下大功夫，要按“傻瓜機”的層級來要求和設計自己的設備，這樣我國建筑衛生陶瓷裝備的競爭力就會大大提高。