一、前言
改革開放以來，我國建筑衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)量一直高居世界首位，１９９８年陶瓷磚產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的３４．５％，衛(wèi)生瓷占世界總產(chǎn)量的２３．４％。２００４年我國日用瓷、建筑瓷和衛(wèi)生瓷產(chǎn)量均位居世界第一，其中日用瓷產(chǎn)量高達１３０億件，約占世界總產(chǎn)量的６０％；建筑瓷磚年產(chǎn)量約為３０億ｍ２，產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量的５０％，按２０～２４ｋｇ／ｍ２計算，則每年消耗泥料和石料６０００～７０００萬噸；按每平方米消耗燃油１．４—１．５Ｌ計算每年消耗燃油高達４．２—４．５億升。最近幾年面對能源價格居高不下，就陶瓷生產(chǎn)而言，節(jié)能降耗將是陶瓷生產(chǎn)的大勢所趨，也是陶瓷工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要條件。
二、陶瓷工業(yè)能耗的現(xiàn)狀
目前，我國陶瓷工業(yè)的能源利用率與國外相比，差距較大，發(fā)達國家的能源利用率一般高達５０％以上，美國達５７％，而我國僅達到２８％一３０％。雖然我國陶瓷產(chǎn)量在世界上遙遙領先，但總體上存在產(chǎn)品檔次低、能耗高、資源消耗大、綜合利用率低、生產(chǎn)效率低等問題。在陶瓷工業(yè)的一般工藝流程中，能耗主要體現(xiàn)在原料的加工、成型、干燥與燒成這四部分。其中干燥和燒成工序，兩者的能耗約占８０％。據(jù)有關報道，陶瓷工業(yè)能耗中約６０％用于燒成工序，約２０％用于干燥工序。在建筑衛(wèi)生陶瓷方面，國內(nèi)外能耗存在著一定的差距表１。
日用陶瓷在國內(nèi)燒成能耗狀況：燃煤隧道窯為４１８１６～５４３６１ｋＪ／Ｋｇ瓷；折合１．４２—１．８５ｋｇ標準煤八ｇ瓷；燃油隧道窯為３３４５３～４５９９８ｋＪ／ｋｇ瓷；折合１．１４～１．５７ｋｇ標準煤／ｋｇ瓷；燃氣隧道窯為２９２７１～３９７２５ｋＪ／ｋｇ瓷；折合１．００～１．３５ｋｇ標準煤／Ｋｇ瓷。而國外窯爐以氣體燃料為主，燒成能耗為１２５４５～２５０９０ｋＪ／ｋｇ瓷，折合０．４３—０．８６ｋｇ標準煤／ｋｇ瓷；燒成能耗只有我國的一半左右１。
三、陶瓷工業(yè)的節(jié)能技術
１、陶瓷原料加工過程中的節(jié)能
據(jù)資料記載，原料加工部分的能耗在整個陶瓷生產(chǎn)過程中占很大的比例，料耗用量占４９％，裝機容量占７２％，因此節(jié)能潛力較大。
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原始陶瓷原料主要是由硬質(zhì)原料和軟質(zhì)原料組成。對陶瓷原料的粉碎加工主要體現(xiàn)在對于硬質(zhì)原料的加工。首先應逐步減少噪音大、能耗高、難以除塵的粗中碎加工，如：粗顎式破碎機、細顎式破碎機、旋磨機等，改用質(zhì)量穩(wěn)定且能夠及時供應的原料粉料進廠。其次，積極推進陶瓷原料的標準化、商品化和系列化生產(chǎn)，供給符合陶瓷工業(yè)需求的粉料，保證生產(chǎn)的穩(wěn)定性和不可再生資源的合理利用；提高粉碎設備利用率，減少對原料車間的重復建設，有利于減少工廠原料的儲備，節(jié)約場地的投資和減少城市粉塵、噪音污染。
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工業(yè)上廣泛使用間歇式球磨機作為細磨設備，其內(nèi)襯主要有燧石襯，氧化鋁襯和橡膠襯。如果球磨機的內(nèi)襯采用橡膠襯，既可以減小球磨機的負荷，又增加了球磨機的有效容積，產(chǎn)量可以提高３０～５０％，單位產(chǎn)品電耗降低１０～３０％。如果采用氧化鋁襯則可提高球磨效率、縮短球磨周期。為了提高球磨機的效率，根據(jù)工藝配方不同向泥漿中加入高效減水劑，助磨劑并制定合理的料、球、水比例。在磨球的選擇上應有合理的大中小級配成不同形狀的磨球級配。在球磨時，采用氧化鋁球，既可縮短球磨時間，又可節(jié)電３５％左右２。
與國內(nèi)間歇式球磨機相比，國外普遍采用連續(xù)式、大噸位球磨機進行細磨，產(chǎn)量可提高１０倍以上，電耗為原來的２０％。由于可以連續(xù)入料和出料，不需要停機，比間歇式球磨機節(jié)省能耗１５％～３０％；并易制濃漿，使后面的噴霧干燥過程節(jié)約能量，節(jié)省能耗２０％一３０％。與小噸位球磨機相比，大噸位球磨機可以節(jié)省能耗１０％一３０％。另外，國內(nèi)外不少球磨機采用變頻器改變電流頻率宋調(diào)速，有可能縮短球磨周期１５％～２５％，從而減少電耗。
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噴霧干燥制粉時，降低泥漿的含水量，提高熱風的溫度，加大進塔泥漿量，降低廢氣溫度，產(chǎn)量可提高近１倍，能耗下降３０％。另外，料漿池采用間歇式攪拌，一天可節(jié)電１３５ｋｗ·ｈ，年節(jié)電４．５萬ｋｗ·ｈ。
�。�、陶瓷成型過程中的節(jié)能
陶瓷成型種類繁多，不同的陶瓷成型有不同的成型方法，和日用陶瓷節(jié)能方面做一簡要分析。
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對于建筑陶瓷，在選擇壓磚機上，應選用大噸位、寬間距的壓機，實現(xiàn)一機一窯，因為大噸位壓磚機壓力大，產(chǎn)量大，壓制的磚坯質(zhì)量好，合格率高。在同等條件下，電耗可減少３０％以上。目前，國產(chǎn)液壓壓磚機的最大噸位已經(jīng)達到７８００ｔ，各種噸位的大型壓機也已廣泛應用于國內(nèi)陶瓷企業(yè)，節(jié)能效果顯著。
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對于衛(wèi)生陶瓷可采用高中壓注漿成型技術，將傳統(tǒng)石膏模依靠毛細管力吸水成型機理變?yōu)槎嗫姿芰夏簽V排水機理，使衛(wèi)生瓷成型次數(shù)由ｌ天／次提高到ｌＯ－３０ｍｉｎ／次，模具壽命達２萬次以上，可節(jié)省模具干燥和加熱工作環(huán)境所需的熱能。
３等靜壓成型
當前日用陶瓷成型工藝有滾壓成型、注漿成型、塑壓成型、等靜壓成型、高壓注漿、微波注漿成型和激光快速成型，其中后半部分具有較大的發(fā)展和應用前景。從效率、節(jié)能和成熟程度宋考慮，應該采用等靜壓成型，其具有瓷質(zhì)結構均勻致密、質(zhì)量高、工序簡單、無雜質(zhì)、抗彎強度高、可成型復雜型、尺寸精確、生產(chǎn)周期短、耗能低等優(yōu)點。等靜壓成型的最大特點是：產(chǎn)量大、質(zhì)量好、坯體規(guī)整度好、品質(zhì)規(guī)格一致、取消了石膏模和干燥工序、能適應于多種產(chǎn)品的生產(chǎn)等。
�。�、陶瓷干燥過程中的節(jié)能
據(jù)報道，選用英國ＣＤＳ公司推出的空氣快速干燥器，用于日用陶瓷，干燥周期可縮短４６％～８３％，平均節(jié)能５０％。至于臥式快速輥道干燥、超熱間斷熱空氣干燥、衛(wèi)生陶瓷干燥、高頻干燥、微波于燥、紅外線干燥和快速干燥等節(jié)能技術，在實際生產(chǎn)應用中干燥效果也較為顯著。其中微波干燥技術備受關注。微波干燥中微波可以穿透至物料內(nèi)部，使內(nèi)外同時受熱，蒸發(fā)時間比常規(guī)加熱大大縮短，可以最大限度的加快干燥速度，極大地提高生產(chǎn)效率。由此而節(jié)約了大量的能源消耗，且微波能源利用率高，對設備及環(huán)境不加熱，僅對物料本身加熱，運行成本比傳統(tǒng)干燥低。通過表２
傳統(tǒng)干燥與微波干燥在時間與能耗方面的對比，從中可以看出微波干燥的優(yōu)越性。
在相同的功率下，傳統(tǒng)干燥時間是微波干燥的３０～３２倍，能耗為２．５倍，而生產(chǎn)能力則約為一半４～７。
窯爐是陶瓷企業(yè)最關鍵的熱工設備，也是耗能最大的設備，占６０％左右。但是窯爐設備能耗的水平，主要取決于窯爐的結構與燒成技術，其中窯爐的結構是根本，燒成技術是保證；兩者相互依存，缺一不可；只有使兩者合理的搭配才能既保證窯爐燒成質(zhì)量的提高，又減少能源消耗。
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在陶瓷生產(chǎn)中，燒成溫度越高，能耗就越高。據(jù)熱平衡計算，若燒成溫度降低１０００Ｃ，則單位產(chǎn)品熱耗可降低１０％以上，且燒成時間縮短１０％，產(chǎn)量增加１０％，熱耗降低４％。因此，在陶瓷行業(yè)中，應用低溫快燒技術，不但可以增加產(chǎn)量，節(jié)約能耗，而且還可以降低成本。因而在我國正進一步研究采用新原料，如珍珠巖、絹云母、石英片巖等配制燒結溫度低的坯料，玻化溫度低的釉料，改進現(xiàn)有生產(chǎn)工藝技術，建造新型窯爐，以實現(xiàn)低溫快燒技術，降低能耗。
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目前，我國陶瓷窯爐燒成方式主要有：缽裝明焰、裸裝隔焰和裸裝明焰。其燒成方式的特點如
下表３
３采用潔凈液體和氣體燃料
采用潔凈的液體、氣體燃料，不僅是裸裝明焰快速燒成的保證，而且可以提高陶瓷的質(zhì)量，大大節(jié)約能源，更重要的是可以減少對環(huán)境的污染。采用潔凈氣體作為燃料，節(jié)能降耗明顯表４
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究竟采用哪種氣體燃料使用最經(jīng)濟，更符合我國國情，其又最適用于裸裝明焰燒成方式。據(jù)報道，我國是世界上煤炭儲量非常豐富的國家，已探明的儲量預計可使用５００年以上。在能源日益趨于緊張的今天，采用低價燃料顯得尤為重要。在單位產(chǎn)品燃料費用中，燒煤高達１．１９７元兒ｇ·產(chǎn)品：重油０．１３８元從ｇ·產(chǎn)品；發(fā)生爐冷煤氣０．０９９７元／ｋｇ·產(chǎn)品８。因此，應大力發(fā)展發(fā)生爐冷煤氣。（未完待續(xù)）
其不僅價格低廉，而且燃燒效率高，燃料消耗低。
二甲醚ＤＭＥ是以煤為原料生產(chǎn)的一種新型潔凈能源，其特點主要體現(xiàn)在燃燒性能好，熱效率高，燃燒過程中無殘液，無黑煙，成本低，節(jié)能顯著等優(yōu)勢以及具備比液化石油氣ＬＰＧ更多的優(yōu)點，取代液化石油氣作為民用及工業(yè)用燃料已成可能。
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采用高速燒嘴提高氣體流速，是強化氣體與制品之間傳熱的有效措施，一般可比傳統(tǒng)燒嘴節(jié)約燃料２５％－３０％。目前高速燒嘴朝著高效節(jié)能低污染發(fā)展，如高效節(jié)能環(huán)保型蓄熱式燒嘴，此燒嘴優(yōu)勢在于當其中一個燒嘴工作時，另一個為排煙道，并蓄熱，以待其工作時，預熱空氣，其可以節(jié)約燃料２０％－４０％，減少廢氣的排放溫度，達到節(jié)能高效低污染效果。反之，亦然。
對于燒重油的窯爐，則可采用重油乳化燃燒技術，使重油燃燒更加完全，通過乳化器的作用后，把水和重油充分乳化混合，成油包水的微小霧滴，噴入窯內(nèi)產(chǎn)生“微爆效應”，起到二次霧化的作用，增大了油和水的接觸面積，使混合更加均勻，且燃燒需要的空氣量減少，基本消除了化學不完全燃燒，有利于提高燃燒溫度及火焰輻射強度，摻油率１３％－１５％，節(jié)油率可達８％－１０％。
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近年來，我國不少陶瓷企業(yè)在釉面磚、玉石磚、水晶磚、滲花磚、大顆粒和微粉磚的陶瓷工藝和燒成技術上取得重大突破，實現(xiàn)了一次燒成新工藝，減少了素燒工序，燒成的綜合能耗和電耗下降３０％以上，大大節(jié)約了廠房和設備投資，而且大幅度提高了產(chǎn)品質(zhì)量。
