淺談我國建筑衛(wèi)生陶瓷裝備技術(shù)發(fā)展的新動向＊

李 轉(zhuǎn) 白戰(zhàn)英

（咸陽陶瓷研究設(shè)計(jì)院 陜西 咸陽 712000）

前言

我國建筑衛(wèi)生陶瓷裝備經(jīng)過20多年的快速發(fā)展，已經(jīng)具備一定的自主研發(fā)、集成創(chuàng)新的能力，有力地促進(jìn)和引領(lǐng)著建筑衛(wèi)生陶瓷行業(yè)的發(fā)展。特別是近幾年來，建筑衛(wèi)生陶瓷行業(yè)面對國家的節(jié)約資源、節(jié)能減排的總體需求，陶瓷裝備得到了提升，出現(xiàn)了一些新的發(fā)展動向，筆者就我國建筑衛(wèi)生陶瓷裝備技術(shù)發(fā)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(qiáng)國均大量使用連續(xù)式球磨機(jī)進(jìn)行球磨，其單位物料能耗與間歇式球磨機(jī)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(chǎn)閉環(huán)系統(tǒng)，自動化程度高，勞動力需求量少，具有極大的優(yōu)越性。我國建筑衛(wèi)生陶瓷行業(yè)在6～7年前就開始了連續(xù)式球磨機(jī)的研發(fā)，曾經(jīng)由咸陽陶瓷研究設(shè)計(jì)院進(jìn)行設(shè)計(jì)、五菱陶機(jī)廠加工并試制出了樣機(jī)。但由于我國陶瓷原料產(chǎn)業(yè)化程度低、原料的基本性能無法保證，導(dǎo)致連續(xù)式球磨機(jī)一直未能推廣使用。

近年來，廣東科達(dá)機(jī)電股份有限公司、湘潭市億達(dá)機(jī)電設(shè)備有限公司等企業(yè)在這方面做出了適合我國國情的有益嘗試。湘潭市億達(dá)機(jī)電設(shè)備有限公司針對陶瓷廠原料車間的現(xiàn)狀，分別提出了3種球磨工藝：①間歇式球磨機(jī)先進(jìn)行混料和粗磨，再把半成品泥漿輸入三段式連續(xù)式球磨機(jī)，從而縮短球磨時(shí)間；②硬質(zhì)料用干式磨機(jī)（如柱磨機(jī)或雷蒙磨）制成細(xì)粉，軟質(zhì)塑性料通過化漿池化為泥漿（也可用球磨機(jī)制成泥漿），細(xì)粉和塑性料漿同時(shí)加入兩段式組合式連續(xù)球磨機(jī)，球磨至規(guī)定細(xì)度，通過連續(xù)式振動篩后輸入漿池；③未經(jīng)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(jī)第一段制成泥漿，各種硬質(zhì)料分別干磨至一定細(xì)度，然后通過皮帶秤配料，輸入三段式組合式球磨機(jī)第二段，在第二段中，泥漿和硬質(zhì)料混合，并在組合式球磨機(jī)的二、三段中研磨達(dá)到規(guī)定細(xì)度，通過連續(xù)式振動篩后輸入漿池。

廣東科達(dá)機(jī)電股份有限公司將球磨機(jī)、泥漿粒度檢測系統(tǒng)、自動化控制技術(shù)集成創(chuàng)新，通過對球磨機(jī)理的研究及對球磨過程的微觀分析和能耗曲線分析并優(yōu)化，開發(fā)出節(jié)能（智能）研磨系統(tǒng)，并推出了8臺球磨機(jī)配備1臺連續(xù)磨機(jī)的新工藝，縮短了研磨時(shí)間，降低能耗可達(dá)20%以上，研制取得了成功。

隨著我國建筑陶瓷行業(yè)的飛速發(fā)展，陶瓷磚產(chǎn)能不斷提高，優(yōu)質(zhì)原料消耗速度迅速加快，業(yè)內(nèi)人士已經(jīng)認(rèn)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(shè)的建議。在即將發(fā)布的《建筑衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)業(yè)政策》里也將原料精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化列入鼓勵的發(fā)展方向。河南長葛、廣東潮州、清遠(yuǎn)、福建龍巖等一些地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)一些現(xiàn)代化的原料基地。可以預(yù)見，在今后的一段時(shí)期，我國建筑陶瓷原料均化水平會有大幅度提高。當(dāng)工廠普遍使用標(biāo)準(zhǔn)化原料后，連續(xù)式球磨機(jī)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(yè)熱議的技術(shù)之一，它能給建筑陶瓷行業(yè)帶來巨大的變化。20世紀(jì)末，咸陽陶瓷研究設(shè)計(jì)院已經(jīng)對干法制粉工藝機(jī)理進(jìn)行了深入研究，并且制造出了第一代立式和臥式造粒機(jī)。由于其產(chǎn)量低、自動化程度不高，再加上當(dāng)時(shí)我國干式球磨機(jī)質(zhì)量未過關(guān)，能耗的壓力也不大，因而未能大規(guī)模推廣使用。目前，我國立式粉磨技術(shù)已完全成熟，建筑衛(wèi)生陶瓷行業(yè)節(jié)能壓力日趨增加，因此干法制粉工藝被重新提上日程?，F(xiàn)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(jìn)入粉碎細(xì)磨設(shè)備進(jìn)行干法粉碎和干磨，達(dá)到工藝要求細(xì)度的干粉料進(jìn)入造粒機(jī)加水造粒，形成的顆粒粉料經(jīng)陳腐后應(yīng)用于壓制成形。造粒時(shí)，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(jìn)行造粒，再經(jīng)流化床干燥至含水量為5%～7%，陳腐后應(yīng)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(guān)鍵設(shè)備是干法球磨機(jī)、干式混料機(jī)、造粒機(jī)、流化床干燥器等。與傳統(tǒng)濕法工藝相比，干法工藝優(yōu)勢具體表現(xiàn)在以下幾方面：

1）節(jié)水、節(jié)能。與傳統(tǒng)制粉工藝相比，可節(jié)約水量80%，可節(jié)約電能耗20%，節(jié)約熱能耗達(dá)65%。

2）一次性投資少、占地面積小。

3）坯體強(qiáng)度大，機(jī)械強(qiáng)度較高，有利于實(shí)現(xiàn)陶瓷磚一次燒成和快速燒成。近年來，華南理工大學(xué)、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(dá)國家“十二五”科技支撐課題“陶瓷磚新型干法短流程工藝關(guān)鍵技術(shù)與示范”，咸陽陶瓷研究設(shè)計(jì)院為承擔(dān)單位，陜西科技大學(xué)、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(jì)劃完成課題，建設(shè)日產(chǎn)10000m2陶瓷磚的新型干法制粉示范線，目前該課題已經(jīng)順利啟動。

1.3 自動檢測包裝線在陶瓷磚行業(yè)的應(yīng)用

近年來，我國制造業(yè)中，勞動力成本越來越高，作為勞動密集型的陶瓷行業(yè)更是如此。降低勞動強(qiáng)度和人工成本已成為行業(yè)發(fā)展的共同命題。成品檢驗(yàn)和包裝工序是我國目前建筑陶瓷生產(chǎn)工序中勞動力占用最大的工序，所以近幾年與之相關(guān)的自動檢測包裝系統(tǒng)也成為建筑陶瓷裝備發(fā)展的熱點(diǎn)之一。目前，常用的在線檢測系統(tǒng)中的距離感應(yīng)裝置有機(jī)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(yè)主要的發(fā)展方向。但是，其缺點(diǎn)是光學(xué)測距裝置容易受到生產(chǎn)環(huán)境中灰塵、水汽、溫度的影響，導(dǎo)致測量精度與國外裝備質(zhì)量有一定的差距。

目前，廣東科達(dá)機(jī)電股份有限公司、廣東科信達(dá)科技有限公司、佛山市南海區(qū)邁馳機(jī)械制造有限公司等陶瓷機(jī)械供應(yīng)商均在研發(fā)性能更加穩(wěn)定的在線檢測系統(tǒng)，已經(jīng)有近500條在線檢測系統(tǒng)在各地的陶瓷磚生產(chǎn)企業(yè)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(chǎn)線、瓷片自動包裝生產(chǎn)線、瓷磚包裝自動印刷線逐漸成為主流陶機(jī)之一。廣東科達(dá)機(jī)電股份有限公司、廣東科信達(dá)科技有限公司、廣東一鼎科技有限公司等陶瓷企業(yè)取得了成效。瓷磚自動包裝線采用模塊化設(shè)計(jì)，整線可分為上磚、裹包、捆扎、碼垛等模塊，瓷磚生產(chǎn)廠家可根據(jù)自身的生產(chǎn)條件與需要，對包裝線進(jìn)行模塊配置，使生產(chǎn)效益最大化。

1.4 輥道窯向大型化發(fā)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(nèi)寬超過2.8m的寬體輥道窯在全國已經(jīng)超過200條，輥道窯向長、向?qū)挼姆较虬l(fā)展已經(jīng)成為建筑衛(wèi)生陶瓷裝備發(fā)展的一個趨勢。

窯爐越寬，平均到單位面積產(chǎn)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(yīng)和燒結(jié)的必要時(shí)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(chǎn)線的速度加快。所以輥道窯向長、向?qū)挿较虬l(fā)展是窯爐降低能耗，提高產(chǎn)量的有效途徑。但是，窯爐寬了，對燒嘴的要求需要也進(jìn)一步提高，否則火焰的長度達(dá)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(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)置必要的拱頂、擋墻、增加風(fēng)機(jī)等來糾正因?yàn)樽儗捵冮L帶來的問題；窯爐變寬后，輥棒的高溫?fù)隙热菀滓稹白叽u”問題的產(chǎn)生，嚴(yán)重時(shí)可能堵窯。這些都需要相關(guān)技術(shù)的支持。

另外，在窯爐使用方面，富氧燃燒、脫硫脫氟、窯爐內(nèi)墻涂料、也是目前陶瓷機(jī)械研究的熱點(diǎn)問題。

1.5 噴墨打印技術(shù)在陶瓷磚中的應(yīng)用

噴墨打印技術(shù)被譽(yù)為“陶瓷磚裝飾技術(shù)的革命”，是建筑陶瓷領(lǐng)域集成創(chuàng)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(qiáng)，小批量定制產(chǎn)品，電視墻、油畫、壁紙、書法作品等既不失原跡之真，又經(jīng)久耐用，是目前建筑陶瓷行業(yè)的熱點(diǎn)設(shè)備。

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

2 衛(wèi)生陶瓷

2.1 應(yīng)用加工中心制作衛(wèi)生陶瓷模具有了一定發(fā)展

科勒（中國）有限公司、東陶（中國）有限公司、美標(biāo)（中國）有限公司等企業(yè)使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、數(shù)控機(jī)床加工的原胎制作工藝。由于衛(wèi)生陶瓷原胎需要更多的加工自由度，數(shù)控機(jī)床需要龐大的軟件系統(tǒng)支持，更需要熟悉軟件使用、產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員以及熟悉尺寸收放和支撐結(jié)構(gòu)的熟練工等組成的技術(shù)團(tuán)隊(duì)協(xié)同作業(yè)。這些技術(shù)對管理技術(shù)及人員素質(zhì)要求很高，使用成本也很高，所以目前在國內(nèi)衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)企業(yè)中較少使用。國內(nèi)衛(wèi)生陶瓷企業(yè)大多仍延用師徒工作室的原胎開發(fā)模式。隨著勞動力資源的進(jìn)一步緊缺，產(chǎn)品開發(fā)速度要求快，這種高度依賴技工經(jīng)驗(yàn)、開發(fā)速度慢的模式已走到盡頭，陶瓷模具的發(fā)展需要盡快開發(fā)出適用于現(xiàn)狀的原胎制作工藝。

翻制母模及制作工作模也可使用機(jī)械化、半機(jī)械化加工設(shè)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(shù)及全線自動轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)

坯體成形、轉(zhuǎn)運(yùn)是衛(wèi)生陶瓷廠勞動強(qiáng)度最大、最耗費(fèi)人工的工作，采用自動化成形機(jī)械、自動轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)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(jīng)使用的企業(yè)，也是用用停停，不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

目前，在我國衛(wèi)生陶瓷企業(yè)中，唐山惠達(dá)股份有限公司使用高壓注漿成形技術(shù)及自動轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)最為成功，值得行業(yè)效仿。

2.3 衛(wèi)生陶瓷干燥技術(shù)的新動向

衛(wèi)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(huán)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(huán)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(zhì)量的主要條件。20世紀(jì)末，我國在吸收國外干燥裝備的基礎(chǔ)上，開發(fā)出少空氣快速干燥器，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境條件的精確控制，干燥周期也大幅縮短。在組合澆注生產(chǎn)線上模具無法自由移動，石膏模具干燥時(shí)間長也成為阻礙生產(chǎn)效率的主要因素?；谠擁?xiàng)需求，有少數(shù)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(qū)域進(jìn)行高溫高濕控制，使得模具干燥時(shí)間大幅縮短，而模具區(qū)外的作業(yè)環(huán)境也得到了明顯改善，使工人的工作環(huán)境得到了有益的改進(jìn)。

3 結(jié)語

我國建筑衛(wèi)生陶瓷裝備已經(jīng)發(fā)展到了一個新的階段，從開發(fā)創(chuàng)新能力、從業(yè)人員的素質(zhì)、行業(yè)的健康發(fā)展其各方面看，都有非常大的提高。與國外先進(jìn)水平相比，我國在設(shè)備的種類上不缺項(xiàng)，基本上做到了人有我有，但在裝備的可靠性、精細(xì)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(chǎn)設(shè)備還要下大功夫，要按“傻瓜機(jī)”的層級來要求和設(shè)計(jì)自己的設(shè)備，這樣我國建筑衛(wèi)生陶瓷裝備的競爭力就會大大提高。