收稿日期:2008207224
作者简介：张秋云(1962—
)，女，广东揭阳人，高级工程师，硕士.第2卷 第4期
材 料 研 究 与 应 用
Vo1.2,No.42008年12月
MA TERIAL S RESEARCH AND APPL ICA TION
Dec .2008
文章编号:167329981(2008)0420352204
张秋云1，郭杏妹1，黄文庆2，李来胜1
(1.华南师范大学化学与环境学院，广东广州 510006;2.珠海市白兔陶瓷有限公司，广东珠海 519100)
水过滤板
摘 要：从原辅材料的处理、陶瓷制品的成型、干燥和烧成等生产工艺以及“三废”处理过程出发，介绍了陶瓷行业的节能方法.
关键词：陶瓷；生产过程；原辅材料处理；节能减排中图分类号:TQ174.6 文献标识码:A
最近几年能源价格居高不下，节能降耗是陶瓷生产的大势所趋，也是陶瓷工业可持续发展的重要条件.高能耗意味着高成本，能源成本占陶瓷生产成本的30%以上.因此，实现节能减排可促进企业良性发展，也是陶瓷工业发展的内在要求.陶瓷的高能耗必然带来高污染，特别是陶瓷发展迅速的瓷区及周边地区更为严重.因此，保护环境，减少污染，也是陶瓷生产工艺的改进方向.
1 原辅料处理过程中的节能降耗
1.1 陶瓷原料制备过程中的节能措施
原料制备的能耗在整个陶瓷生产过程中占很大比例，其中占燃料耗用量的49%，占装机容量的
72%，节能潜力较大.主要的节能措施有:(1)采用连续式、大吨位球磨机进行细磨，产量可提高10倍以上、电耗为原来的20%;(2)球磨机的内衬采用橡胶 衬，既减小了球磨机负荷，又增加了球磨机的有效容积，产量提高40%、单位产品电耗降低20%以上;
(3)制定合理的料、球、水的比例，添加相应助剂和采用氧化铝球，既可缩短球磨时间，又可节电35%左右.1.2 采用高效、轻质保温耐火材料及新型涂料
使用隔热能力好的轻质砖等新型材料砌筑窑体和窑车，节能效果非常显著.为减少陶瓷纤维的粉化脱落，可利用多功能涂层材料来保护陶瓷纤维，达到既提高纤维抗粉化能力，又增加窑炉内的传热效率的目的.
1.3 采用洁净液体和气体燃料
采用洁净的液体、气体燃料，不仅是裸烧明焰快速烧成的保证，而且可以提高陶瓷的质量，大大节约
能源.更重要的是可以减少对环境的污染.采用洁净气体为燃料，节能降耗明显，气体燃料与煤、油的能耗对比列于表1.
表1 气体燃料与煤、油能耗对比
燃料
能耗/(kJ ・kg -1)
折合/(kg 标煤・kg -1)
隧道窑煤40516～54442 1.38～1.86油33660～46246 1.15～1.57气29270～39221 1.00～1.34国外窑炉
气
12293～24879
0.42～0.85
1.4 窑车、窑具轻型化
采用轻质耐火材料作窑车和窑具对节能有重大意义(表2).由表2可见，窑具与产品的重量比越大，热耗越大.
表2 产品与窑具的重量比与热耗的关系窑具重量ζ产品重量 1.52 1.827.1
热耗/(MJ・kg-1)16.727.236.4
1.5 墙地砖的升级换代产品———超薄砖
大规格超薄砖的尺寸为1000mm×3000mm，厚度约3～5mm，其重量只有普通墙地砖的1/4.生产超薄
砖使用的原料可以减少60%以上、节能至少40%，既减少了资源的消耗，又节约了生产成本.
2 生产过程中的节能降耗
2.1 陶瓷制品成型过程中的节能措施
2.1.1 大吨位压砖机
大吨位压砖机的压力大，产量大，压制的砖坯质量好，合格率高，产品档次也高，投资和电耗可减少30%以上.意大利SACM I和SITI公司生产的7200 t压砖机可压出1200mm×1800mm的大砖，产量达10000m2/d.
2.1.2 改进压砖机模具
过去用普通钢制造自动压砖机模具，使用寿命只有10天左右，换一次模具要8～10h.采用合金钢组合式模具，使用寿命延长到30天以上，换一次模具仅需30min，节约大量的人力，降低物耗，并减少窑炉空窑损失.
2.1.3 压釉一体化
在压砖过程中，瓷砖的施釉或表层装饰和整体的成型同时进行.
2.1.4 高中压注浆成型
卫生陶瓷可采用高中压注浆成型技术，将传统石膏模依靠毛细管力吸水成型机理改为多孔塑料模压滤排水机理，可节省干燥和加热环节所耗的热能.
2.1.5 等静压成型
从效率、节能和成熟程度来考虑，日用陶瓷成型工艺应该采用等静压成型.等静压成型的特点是：产量大，质量好，坯体规整度好，成品规格一致.由于没有石膏模和干燥工序，适用于多种规格产品的生产.
2.1.6 单螺杆空气压缩机
排气量10m3/min，压力0.8M Pa的活塞式空压机，电耗为65～75kW，而同样排气量和压力的单螺杆空压机的电耗只有55kW.不锈钢酸洗
2.2 干燥过程中的节能
墙地砖的干燥，可以全部利用辊道窑的余热(冷却带或排烟废气)作为的热源.卫生陶瓷的干燥可使用带旋转风机的卫生陶瓷整体干燥室，干燥周期12～16h，单位能耗(1370～1850)×4.18kJ/kg水，也可使
用新型的少空气室式快速干燥器，干燥周期5～5.5h，单位能耗为(800～1200)×4.18kJ/kg水.近年来，微波干燥技术的发展较快.传统干燥与微波干燥在时间与能耗等方面的比较列于表3.
表3 传统干燥与微波干燥比较
功率/kW干燥时间/min产量/(kg・h-1)能耗/(kW・h・kg-1)传统干燥44480～60041 1.07
微波干燥4415～20990.43
2.3 陶瓷制品烧成过程中的节能措施
2.3.1 采用先进的节能型陶瓷窑炉
选择和设计先进的节能型窑炉对生产陶瓷制品的节能至关重要.辊道窑具有产量大，产品质量好，能耗低，自动化程度高，操作方便，占地面积少等优点，是当今陶瓷窑炉发展的方向.
2.3.2 采用低温快烧技术
应用低温快烧技术，可以增加产量，节约能耗，降低成本，是烧成过程节能的有效途径.
2.3.3 采用一次烧成技术
一次烧成新工艺，减少了素烧工序，烧成的综合能耗和电耗显著下降.如广东某企业自从实现一次烧成后，烧成综合燃耗和电耗都下降了30%以上，大大节约了设备和其它设施投资，也提高了产品的
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认证机构管理系统3
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第2卷 第4期张秋云，等：陶瓷行业节能减排技术与设备综述
质量.
2.3.4 窑型向辊道化发展
辊道窑具有产量大、产品质量好、能耗低、自动化程度高、操作方便、劳动强度低、占地面积小等优点，是当今陶瓷窑炉的发展方向.辊道窑与隧道窑的能耗对比列于表4.
表4 辊道窑与隧道窑的能耗对比
彩釉砖和瓷质砖(20～25万m2・年-1)辊道窑隧道窑
卫生陶瓷
辊道窑隧道窑
日用陶瓷
辊道窑隧道窑
烧成能耗/(kJ・kg-1)(550～600)×4.18(3000～4000)×4.181200×4.182400×4.183500×4.1812000×4.18折合/(kg标煤・kg-1)0.08～0.090.43～0.570.170.340.5 1.71
2.3.5 改善窑体结构
从节能的角度讲，窑内高度越小越好.若辊道窑高由0.2m升高至1.2m，则热耗增加4.43%、窑墙散热升高33.2%.在一定的范围内，窑越宽越好.在窑内宽和窑内高一定的情况下，随着窑长的增加，单位制品的热耗和窑头烟气带走的热量均有所减少.
2.3.6 采用自动控制技术
采用自动控制技术是目前国外普遍采用的节能方法，它主要用于窑炉的自动控制.对节省能源、稳定工艺操作和提高烧成质量十分有利.
2.3.7 采用高速烧嘴
不久前，德国某公司设计的“鳄鱼窑”采用了同流换热烧嘴，节省能耗20%.烧嘴燃烧气体的排气流速约为100m/s，使烧成空间的温度均衡，提高了热效率和烧成质量.
2.3.8 利用微波辅助烧结技术
微波辅助烧结技术是通过电磁场直接对物体内部加热，因此可以大大降低能耗达到节能效果.
2.3.9 加强窑体密封性和增加窑内压力
加强窑体密封，提高窑体与窑车之间、窑车与窑车之间的严密性，降低窑头负压，使烧成带处于微正压，减少冷空气进入窑内，从而减少排烟量，降低热耗.
2.3.10 采用裸装明焰烧成技术
明焰裸烧最大限度地简化了传热和传质过程，使热气体和制品之间直接传热、传质.
2.3.11 窑车窑具材料轻型化
窑车和窑具采用轻质耐火材料对节能具有重大的意义.
3 “三废”处理过程中的节能降耗3.1 充分利用窑炉余热
衡量一座窑炉是否先进的一个重要标准就是有没有较好的余热利用.目前，国外将余热主要用于干燥和加热燃烧空气.利用冷却带220～250℃的热空气供助燃，可降低热耗2%～8%，这不但能改善燃料的燃烧，提高燃料的利用率，降低燃料消耗，还提高了燃烧温度，并为使用低质燃料创造了条件.
3.2 陶瓷废料的综合利用
对陶瓷废料的综合利用可以减少废物，保护环境.利用陶瓷废料可生产陶瓷砖、多孔砖、陶粒、制备水泥、固体混凝土材料等.
4 其他节能方法
4.1 采用单螺杆式空压机
一台55kW的单螺杆式空压机可以满足一条陶瓷生产线的空气需求，比用75kW的活塞式空压机，节约电力96000kW・h/年.
4.2 减少陶瓷窑炉落脏，提高成品率
佛山某厂通过治理耐火材料、窑头烟气聚水等引起的落脏，加强生产过程的管理，使制品由于落脏导致的次品率降至1%～1.8%，成品率大大提高.
4.3 采用变频器
采用变频器可降低电动机消耗的电能，在陶机中主要应用于窑炉和干燥的风机系统、负压风机、空压机、球磨机和搅拌机等.
5 结 语
目前，微波烧成技术已应用于生产精细陶瓷、小件电瓷及工业瓷.随着大件产品(如瓷砖、卫生洁具
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4
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3
・材 料 研 究 与 应 用2008
等)微波烧成技术的突破，陶瓷的烧制技术将发生革命性的变化.另外，太阳能、潮汐能、风能、水能等的开发利用也在进行中.这样，未来陶瓷烧成的能源种类将呈现多元化与广谱化的局面.我国建筑陶瓷行业应该未雨绸缪，加大节能科研项目的研发，保证建筑陶瓷工业持续、健康地发展.参考文献:
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Summary on energy saving and emission reduction in ceramic industry
ZHAN G Qiu 2yun 1,GUO Xing 2mei 1,HUAN G Wen 2qing 2,L I Lai 2sheng 1
(1.School of Chemist ry &Envi ronment ,S outh China N ormal Universit y ,Guangz hou 510006,Chi na;
2.Zhuhai B aitu Ceramic Co.L t d.,Zhuhai 519100,China )
Abstract :This paper int roduce some met hods of energy saving and emission reduction in ceramic indust ry ,such as trearment of raw and accessorial materials ,molding of ceramic product s ,calcination etc.
K ey w ords :ceramic ;p roduction process ;raw and accessorial materials ;energy saving and emission reduc 2tion
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553・第2卷 第4期张秋云，等：陶瓷行业节能减排技术与设备综述
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