浅谈我国建筑卫生陶瓷装备技术发展的新动向＊

李 转 白战英

（咸阳陶瓷研究设计院 陕西 咸阳 712000）

前言

我国建筑卫生陶瓷装备经过20多年的快速发展，已经具备一定的自主研发、集成创新的能力，有力地促进和引领着建筑卫生陶瓷行业的发展。特别是近几年来，建筑卫生陶瓷行业面对国家的节约资源、节能减排的总体需求，陶瓷装备得到了提升，出现了一些新的发展动向，笔者就我国建筑卫生陶瓷装备技术发展的新动向做一介绍与同行共同探讨。

1 建筑陶瓷

1.1 原料球磨和均化

目前意大利、西班牙等陶瓷强国均大量使用连续式球磨机进行球磨，其单位物料能耗与间歇式球磨机相比降低了15%～20%，占地面积减少了1／5，浆料的均匀性高，能够形成生产闭环系统，自动化程度高，劳动力需求量少，具有极大的优越性。我国建筑卫生陶瓷行业在6～7年前就开始了连续式球磨机的研发，曾经由咸阳陶瓷研究设计院进行设计、五菱陶机厂加工并试制出了样机。但由于我国陶瓷原料产业化程度低、原料的基本性能无法保证，导致连续式球磨机一直未能推广使用。

近年来，广东科达机电股份有限公司、湘潭市亿达机电设备有限公司等企业在这方面做出了适合我国国情的有益尝试。湘潭市亿达机电设备有限公司针对陶瓷厂原料车间的现状，分别提出了3种球磨工艺：①间歇式球磨机先进行混料和粗磨，再把半成品泥浆输入三段式连续式球磨机，从而缩短球磨时间；②硬质料用干式磨机（如柱磨机或雷蒙磨）制成细粉，软质塑性料通过化浆池化为泥浆（也可用球磨机制成泥浆），细粉和塑性料浆同时加入两段式组合式连续球磨机，球磨至规定细度，通过连续式振动筛后输入浆池；③未经处理的原料按照比例配方将塑性料与水加入三段式组合式球磨机第一段制成泥浆，各种硬质料分别干磨至一定细度，然后通过皮带秤配料，输入三段式组合式球磨机第二段，在第二段中，泥浆和硬质料混合，并在组合式球磨机的二、三段中研磨达到规定细度，通过连续式振动筛后输入浆池。

广东科达机电股份有限公司将球磨机、泥浆粒度检测系统、自动化控制技术集成创新，通过对球磨机理的研究及对球磨过程的微观分析和能耗曲线分析并优化，开发出节能（智能）研磨系统，并推出了8台球磨机配备1台连续磨机的新工艺，缩短了研磨时间，降低能耗可达20%以上，研制取得了成功。

随着我国建筑陶瓷行业的飞速发展，陶瓷砖产能不断提高，优质原料消耗速度迅速加快，业内人士已经认识到了这一方面的矛盾，纷纷提出原料有序开采和大型原料化基地建设的建议。在即将发布的《建筑卫生陶瓷产业政策》里也将原料精细化、标准化列入鼓励的发展方向。河南长葛、广东潮州、清远、福建龙岩等一些地区已经出现一些现代化的原料基地。可以预见，在今后的一段时期，我国建筑陶瓷原料均化水平会有大幅度提高。当工厂普遍使用标准化原料后，连续式球磨机将起到重要的作用。

1.2 新型干法制粉工艺

干法制粉工艺是目前建筑陶瓷行业热议的技术之一，它能给建筑陶瓷行业带来巨大的变化。20世纪末，咸阳陶瓷研究设计院已经对干法制粉工艺机理进行了深入研究，并且制造出了第一代立式和卧式造粒机。由于其产量低、自动化程度不高，再加上当时我国干式球磨机质量未过关，能耗的压力也不大，因而未能大规模推广使用。目前，我国立式粉磨技术已完全成熟，建筑卫生陶瓷行业节能压力日趋增加，因此干法制粉工艺被重新提上日程。现在所提出的干法制粉工艺与原来的干法制粉工艺有较大不同，所以称为“新型干法制粉工艺”。其工序描述为：原料按配方配料，进入粉碎细磨设备进行干法粉碎和干磨，达到工艺要求细度的干粉料进入造粒机加水造粒，形成的颗粒粉料经陈腐后应用于压制成形。造粒时，加水量为5%～7%，这是压型粉料所需要的；也可采用过湿造粒工艺，加水至l 0%～12%进行造粒，再经流化床干燥至含水量为5%～7%，陈腐后应用于压制成形。

新型干法制粉工艺替代了从原料球磨到喷雾干燥过程的所有工序，其中关键设备是干法球磨机、干式混料机、造粒机、流化床干燥器等。与传统湿法工艺相比，干法工艺优势具体表现在以下几方面：

1）节水、节能。与传统制粉工艺相比，可节约水量80%，可节约电能耗20%，节约热能耗达65%。

2）一次性投资少、占地面积小。

3）坯体强度大，机械强度较高，有利于实现陶瓷砖一次烧成和快速烧成。近年来，华南理工大学、山东淄博义科公司、佛山榕洲二厂均针对干法制粉工艺开展了一些研究工作。

2012年底，国家科技部正式下达国家“十二五”科技支撑课题“陶瓷砖新型干法短流程工艺关键技术与示范”，咸阳陶瓷研究设计院为承担单位，陕西科技大学、广东蒙娜丽莎新材料有限公司为参与单位。要求到“十二五”末期计划完成课题，建设日产10000m2陶瓷砖的新型干法制粉示范线，目前该课题已经顺利启动。

1.3 自动检测包装线在陶瓷砖行业的应用

近年来，我国制造业中，劳动力成本越来越高，作为劳动密集型的陶瓷行业更是如此。降低劳动强度和人工成本已成为行业发展的共同命题。成品检验和包装工序是我国目前建筑陶瓷生产工序中劳动力占用最大的工序，所以近几年与之相关的自动检测包装系统也成为建筑陶瓷装备发展的热点之一。目前，常用的在线检测系统中的距离感应装置有机械测距、激光测距、照相测距等。激光测距和照相测距的精度较高，无磨损，将成为行业主要的发展方向。但是，其缺点是光学测距装置容易受到生产环境中灰尘、水汽、温度的影响，导致测量精度与国外装备质量有一定的差距。

目前，广东科达机电股份有限公司、广东科信达科技有限公司、佛山市南海区迈驰机械制造有限公司等陶瓷机械供应商均在研发性能更加稳定的在线检测系统，已经有近500条在线检测系统在各地的陶瓷砖生产企业中正常使用。

在近5年的陶瓷装备展会上，瓷砖自动包装生产线、瓷片自动包装生产线、瓷砖包装自动印刷线逐渐成为主流陶机之一。广东科达机电股份有限公司、广东科信达科技有限公司、广东一鼎科技有限公司等陶瓷企业取得了成效。瓷砖自动包装线采用模块化设计，整线可分为上砖、裹包、捆扎、码垛等模块，瓷砖生产厂家可根据自身的生产条件与需要，对包装线进行模块配置，使生产效益最大化。

1.4 辊道窑向大型化发展

2012年，广西桂平建成了长为500m的辊道窑，刷新了世界上最长的辊道窑的记录。目前，内宽超过2.8m的宽体辊道窑在全国已经超过200条，辊道窑向长、向宽的方向发展已经成为建筑卫生陶瓷装备发展的一个趋势。

窑炉越宽，平均到单位面积产品上的窑墙散热面积就越小，能耗也就越小；而窑炉加长了，可以把原料中的氧化物的固相反应和烧结的必要时间沿窑炉长度方向延伸，这样窑速就会随之加快，从而使整个生产线的速度加快。所以辊道窑向长、向宽方向发展是窑炉降低能耗，提高产量的有效途径。但是，窑炉宽了，对烧嘴的要求需要也进一步提高，否则火焰的长度达不到要求，温度场也不均匀；窑炉变长变宽后烟气量也相对增加，烟气流动速度变慢，要对窑炉结构进行改进，设置必要的拱顶、挡墙、增加风机等来纠正因为变宽变长带来的问题；窑炉变宽后，辊棒的高温挠度容易引起“走砖”问题的产生，严重时可能堵窑。这些都需要相关技术的支持。

另外，在窑炉使用方面，富氧燃烧、脱硫脱氟、窑炉内墙涂料、也是目前陶瓷机械研究的热点问题。

1.5 喷墨打印技术在陶瓷砖中的应用

喷墨打印技术被誉为“陶瓷砖装饰技术的革命”，是建筑陶瓷领域集成创新的杰作，它使“所想成所见、所见成所有”的陶瓷砖个性化定制成为可能。喷墨打印陶瓷砖的花纹色彩日趋丰富多彩，立体感强，小批量定制产品，电视墙、油画、壁纸、书法作品等既不失原迹之真，又经久耐用，是目前建筑陶瓷行业的热点设备。

据数据显示，截止2012年6月，全球共安装陶瓷喷墨打印机数量为1422台，其中中国192台。西班牙Kerajet作为陶瓷砖喷墨打印机的领先者，占有了全球70%的喷墨打印机市场，2013年推出的Kera jet 1400最大打印尺寸达到了1.4m，6排打印色槽，12个色彩模块，最高打印速度达到90m／m i n，是目前最大规格的喷墨打印机。深圳润天智数字设备股份有限公司（彩神）等也在着力于开发本土的喷墨打印机，已经能够基本满足市场要求。

2 卫生陶瓷

2.1 应用加工中心制作卫生陶瓷模具有了一定发展

科勒（中国）有限公司、东陶（中国）有限公司、美标（中国）有限公司等企业使用计算机辅助设计、数控机床加工的原胎制作工艺。由于卫生陶瓷原胎需要更多的加工自由度，数控机床需要庞大的软件系统支持，更需要熟悉软件使用、产品造型设计、产品结构设计人员以及熟悉尺寸收放和支撑结构的熟练工等组成的技术团队协同作业。这些技术对管理技术及人员素质要求很高，使用成本也很高，所以目前在国内卫生陶瓷生产企业中较少使用。国内卫生陶瓷企业大多仍延用师徒工作室的原胎开发模式。随着劳动力资源的进一步紧缺，产品开发速度要求快，这种高度依赖技工经验、开发速度慢的模式已走到尽头，陶瓷模具的发展需要尽快开发出适用于现状的原胎制作工艺。

翻制母模及制作工作模也可使用机械化、半机械化加工设备，所以模具装备水平提升空间很大。

2.2 高压注浆成形技术及全线自动转运系统

坯体成形、转运是卫生陶瓷厂劳动强度最大、最耗费人工的工作，采用自动化成形机械、自动转运设备来替代人工，在国外已普遍使用，但在我国却总是水土不服，即使已经使用的企业，也是用用停停，不能正常运转。

目前，在我国卫生陶瓷企业中，唐山惠达股份有限公司使用高压注浆成形技术及自动转运系统最为成功，值得行业效仿。

2.3 卫生陶瓷干燥技术的新动向

卫生陶瓷工厂的干燥工艺包括湿坯干燥、模具干燥、釉坯干燥3方面。工厂通常采用的干燥方式包括：自然干燥、车间高温高湿环境干燥、干燥室干燥、隧道式干燥、少空气干燥、注浆线局部隔离干燥。

粘土的性能、干燥环境的温度和湿度、坯体表面空气的流速是决定干燥速度、干燥质量的主要条件。20世纪末，我国在吸收国外干燥装备的基础上，开发出少空气快速干燥器，实现了环境条件的精确控制，干燥周期也大幅缩短。在组合浇注生产线上模具无法自由移动，石膏模具干燥时间长也成为阻碍生产效率的主要因素。基于该项需求，有少数公司在模具干燥阶段对组合浇注线采取了隔离措施：只对隔离区域进行高温高湿控制，使得模具干燥时间大幅缩短，而模具区外的作业环境也得到了明显改善，使工人的工作环境得到了有益的改进。

3 结语

我国建筑卫生陶瓷装备已经发展到了一个新的阶段，从开发创新能力、从业人员的素质、行业的健康发展其各方面看，都有非常大的提高。与国外先进水平相比，我国在设备的种类上不缺项，基本上做到了人有我有，但在装备的可靠性、精细化程度、人性化操作方面还有明显的差距。特别是在可靠性方面，国产设备还要下大功夫，要按“傻瓜机”的层级来要求和设计自己的设备，这样我国建筑卫生陶瓷装备的竞争力就会大大提高。