浅谈我国建卫陶装备技术发展新动向

我国建筑卫生陶瓷装备经过二十几年的快速发展，已具备一定的自主研发、集成创新能力，有力地促进、引领着建筑卫生陶瓷行业的发展。特别是近几年来，面对建筑卫生陶瓷行业的节约资源、节能减排的总体需求，陶瓷装备做出了很大的努力，出现了一些新的发展动向，本文就我国建筑卫生陶瓷装备技术发展的新动向做一点简单的梳理。

　　一、建筑陶瓷

　　1、原料球磨和均化方面

　　目前意大利、西班牙等陶瓷强国均大量使用连续式球磨机，单位物料能耗与间歇式球磨机相比降低15%-20%，占地面积减少到1/5，浆料均匀性高，能够形成生产闭环系统，自动化程度高，工人需求量少，具有极大的优越性。我国在六、七年前就开始连续式球磨机的研发，也曾经由咸阳陶瓷研究设计院设计、五菱陶机场加工，试制出了样机。但我国由于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，科达机电、湖南湘潭亿达机电在这方面做出了适合国情的有益尝试。湖南湘潭亿达机电针对陶瓷厂原料车间的现状，分别提出了三种球磨工艺。第一种是间歇式球磨机进行混料和粗磨，再把半成品泥浆输入三段式连续式球磨机，从而减少球磨时间;第二种是硬质料用干式磨机(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，球磨至要求细度，通过连续式振动筛后输入浆池;第三种是把未经处理的按照配方比例的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后，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。

　　科达机电将球磨机、泥浆粒度检测系统、自动化控制技术集成创新，通过球磨机理的研究和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，推出八台球磨机配一台连续磨机的新工艺，减少了研磨时间，降低能耗20%以上，也取得了成功。

　　随着我国建筑陶瓷行业的飞速发展，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。长葛、潮州、龙岩、清远等一些地方已经出现一些现代化的原料基地。

　　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，可能给建筑陶瓷行业带来巨大的变化。上世纪末，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磨机未过关，能耗压力也不大，未大规模推广。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，干法工艺重新提上日程。目前所提的干法工艺与原来的工艺大大不同，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，加水量可以是5%～7%，为压型粉料所需量;也可采用过湿造粒工艺，加水至l0%～12%进行造粒，再经流化床干燥至含水量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磨机、干式混料机、造粒机、流化床干燥器等。与传统湿法相比，干法工艺优势具体表现在以下三个方面。第一，节水节能。与传统制粉工艺相比，节约水量80%，节约电耗20%，节约热耗65%;第二，一次性投资少、占地面积小;第三，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。

　　3、自动检测包装线在陶瓷砖行业使用

　　近年来，我国制造业中，劳动力成本越来越高，作为劳动力密集的陶瓷行业更是如此。降低劳动强度、减少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，成为主要的发展方向，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有一定的差距。

　　目前，科达、科信达、迈驰等陶瓷机械供应商均在研发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企业中正常使用。

　　近五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。科达、科信达、一鼎等企业文章出处是华夏陶瓷网取得了成效。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。

　　4、辊道窑向大型化发展

　　2012年，广西桂平建成了长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2.8米的宽体辊道窑在全国已经有200多条，辊道窑向长向宽发展成了一个趋势。

　　窑炉越宽，平均到单位面积产品上的窑墙散热面积越小，能耗就越少;而窑炉长了，可以把原料中的氧化物的固相反应和烧结的必要时间顺窑炉长度方向延伸，这样一来，窑速加快，从而使整个生产线的速度就会加快。所以辊道窑向长向宽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增加了，烟气流动速度变慢了，要对窑炉结构进行改进，设置必要的拱顶、挡墙、增加风机等来纠正宽长带来的问题;窑炉变宽后，棍棒的高温挠度容易引起“走砖”问题的产生，严重时可能堵窑。这些需要相关技术的跟进。

　　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研究的热点问题。

　　5、喷墨打印技术在陶瓷砖上的使用

　　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。

　　截止2012年6月，全球共安装陶瓷喷墨打印机1422台，其中中国 192台。(Ceramic　World　Review)，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，今年推出的Kerajet1400最大打印尺寸达到了1.4m，6排打印色槽，12个色彩模块，最大打印速度达到90米/分钟，为目前最大规格的打印机。中国彩神等公司也在着力于开发本土的喷墨打印机，已经能够基本满足要求。

　　二、卫生陶瓷

　　1、应用加工中心制作卫生陶瓷模具有了一定发展

　　科勒、东陶、美标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，所以目前在本土卫生陶瓷生产企业中很少使用。本土企业大多仍使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，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、高压注浆成形技术及全线自动转运系统

　　坯体成形、转运是卫生陶瓷厂最苦、最累、最耗人工的工作，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，个中原因，难以尽述。

　　目前在本土企业中，唐山惠达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。

　　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、釉坯三个方面。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、干燥环境的温度湿度、坯体表面空气的流速是决定干燥速度、干燥质量主要条件。上世纪末，在吸收国外干燥装备的基础上，开发出少空气干燥器，实现了环境条件的精确控制，干燥周期也大大缩短。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，这样使得模具干燥时间大大缩短，而模具区外的作业环境也得到了明显改善，这些都是有益的改进。

　　总之，我国建筑卫生陶瓷装备的发展已到了一个新的时期，从开发创新能力、从业人员的素质、行业的健康发展各方面看，都有非常大的提高。与国外先进水平相比，我们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。特别是在可靠性上，国产设备还要下很大的功夫，要按“傻瓜机”的层级来要求自己的设备，到那时，我国装备的竞争力就会大大提高。　(李转系咸阳陶瓷设计研究院常务副院长、教授级高级工程师，白战英系咸阳陶瓷研究设计院院长助理)