陶瓷工业的技术装备创新和可持续发展

张柏清

（景德镇陶瓷学院，江西 景德镇 333000）

陶瓷工业的技术装备创新和可持续发展

张柏清

（景德镇陶瓷学院，江西 景德镇 333000）

简略地介绍了近几年中国建筑陶瓷行业技术装备的创新给陶瓷行业带来的进步，以及今后可持续发展应注意的几个问题。

技术装备；创新；可持续发展

0 引 言

众所周知，自改革开放以来，中国的陶瓷工业由小变大，由弱变强，从工艺、技术、装备水平都得到了快速发展，取得了令世人嘱目的成绩，已成为世界陶瓷生产的超级大国。

陶瓷机械装备是生产陶瓷制品的工具，用之陶瓷工业，依赖于陶瓷工业，同时又相互推动发展。由于陶瓷工业的大力发展和不断推陈出新，需要大量先进的、创新的陶瓷机械装备；也正由于陶瓷机械装备设计制造技术的进步，为陶瓷工业提供了一大批价廉质优的先进装备，造就、支持、促进了中国陶瓷工业的迅猛发展和现代化水平。

陶瓷行业的快速发展，以及世界陶瓷制造中心地位的形成，有力地推动我国陶瓷机械装备的创新发展。从原材料制备→成形→烧成→后期冷加工→装饰→分检包装等机械设备，无论是从产品的种类、数量、质量，或是技术含量，中国陶瓷机械装备都进入了世界先进水平。从单机设计制造到整线工程的设计整合，中国陶瓷机械无疑是世界陶瓷技术装备的一支重要力量。

然而，随着中国劳动人口红利和环境、能源方面的因素改变，原来高能耗、高排放、劳动力密集、劳动环境差、24小时连续大规模生产的“中国瓷砖生产模式”，将逐步向标准化、专业细分化、数字化、清洁节能化、自动化的“欧洲生产模式”转变，随着生产模式的改变，其机械装备也必须要革新和发展，才能适应新形势的需求。

1 近年来技术装备创新给陶瓷工业带来的新变化

1.1 喷墨打印技术

我们知道最初喷墨技术在国外被发明出来的时候，是对中国市场封闭的。一些企业老板拿着钱买不到技术的年代是很多人都亲历过的。2009年杭州诺贝尔陶瓷集团公司花重金才引进第一台喷墨机，可惜的是这台机器还并非是当时最先进的机器。

随着一些设备企业的努力，将喷墨技术的国产化持续推进，掩盖在喷墨技术表面的那层神秘面纱才被一一揭开，从而让人们更客观清晰的认知这种技术，于是这种技术所表现出来的多种优势被越来越多的业内人士所认可。

(1)喷墨打印的转产速度快且转产成本低。由于无需制版、换辊筒和丝网，与传统丝网及辊筒印刷相比，在转产时候减少了更换丝网、辊筒所需的时间以及制版需要的时间及成本，赢得了生产时间并降低了转产成本。这一特点使得生产厂家可以随意转换花色，转产自由灵活。

(2)喷墨打印技术将调色和对色也纳入了一个相对自动化的体系里，可以有一个对色板，按照一个很机械简单的方式就可以进行调色对色。与传统的对色调色相比操作大大的简化了，一般的人员就可以胜任，大大减少专业技术方面的人员配置，大幅度地降低了人工生产成本。

(3)革命性的提高了瓷砖产品的装饰功能，最大限度的满足消费者追求时尚和个性化定制的市场需求。喷墨打印属于非接触式打印，实现了凹凸面产品的印刷，可以实现多角度、高致密性上釉，使瓷砖可完全呈现立体造面设计效果。尤其在各种凹凸浮面砖和斜角面上可进行纹理生动印花，令各种特殊造型的配件与主砖衔接更自然，整体铺贴效果更天然。

(4)提高成品率，消除了由于和喷印基材接触而造成的破损和缺陷，从经济上说也是降低成本的一个重要方面。

(5)从设计方面来说，为生产更大的图案提供了可能性。不受制版的限制，图案的设计可以非常大，为生产多块瓷砖拼接的大图案提供了技术支持。

(6)随着人们对一些打印速度高的喷墨机的认知，加之多种优势的综合考量，不少老板得出结论：采用喷墨打印技术和原有的丝网、滚筒印花相比，成本并没有很大的增加，这是此项技术流行的重点所在。

正因为喷墨打印技术在陶瓷工业的应用有其独特的优越性，从2009年引进国外第一台喷墨打印机开始，仅仅5年多的时间，陶瓷喷墨打印技术完成了从不被认知到今天的“丼喷期”，中国的喷墨打印机在线已超过2000台，是全球最大的市场。也正是喷墨打印技术的广泛应用，喷墨打印机和陶瓷墨水的开发，使得价格直线下降，加速了喷墨打印技术的应用。

1.2 陶瓷原料制备新工艺和新设备的探索

节能显著的连续式球磨机一直在我国推广不开，一个主要的问题是国内陶瓷原料难以达到标准化，且原料的种类繁多，水份差异较大，无法实现自动给料和配料。但在陶瓷行业节能呼声愈来愈高的今天，改革原料加工工艺，采用先进的粉磨设备，研究、制造出适合我国陶瓷原料配方工艺与陶瓷生产技术的粉磨设备，已成为行业亟需解决的重要问题。可喜的是，这几年，一直没有什么变化的原料加工工艺和加工设备受到了一些企业的重视，经过多年的研究和实践，有了新的变化和新的思路，针对中国陶瓷原料的现实，寻找到可以操作的工艺路线和新型的粉磨设备，取得了可喜的成效。下面将近年来陶瓷原料制备新工艺和新设备的探索作一个简单介绍。

(1)间歇式球磨机＋间歇式球磨机

一些企业将原料的一段式球磨，改为二段式球磨，取得较好的节能效果。通过改变每段球磨机的研磨体大小以及配比和转速的大小，即不同球磨阶段的转速和球石的大小、级配不同。在粗磨阶段，以较大球石击碎原材料中的大颗粒，而在细磨阶段，因为是研磨为主，故装载的研磨体尺寸小，数量多，研磨体与原料的接触面积增大，次数增多。因此，球磨效率得到提高，但带来的问题是周转浆池增多。

(2)间歇式球磨机＋连续式球磨机

这种方案的好处在于完全可以适应现有所有陶瓷厂的原料加工。如某企业采用7台40吨间歇磨加上一台MMC180球磨机，一天可以出1680吨泥浆，实际用电22080kWh，如果不用MMC180球磨机，要产出同样多的泥浆，至少需要32台40吨球磨机，实际耗电量达到了60480kWh，这样下来，可以节省63%的电耗。平均计算下来，每天可以节省38400kWh的电。这种方案比较稳妥，对现有原料车间变动不大，厂家生产时比较容易接受。该工艺保留了传统的间歇式球磨机的研磨工艺，但大大缩短了间歇式球磨机的时间，在一定产量下所需要的间歇式球磨机数量较少。该工艺可适应于老厂改造也可用于新厂建设，其投资少、产量高、质量稳定，同时还能达到满意的节能效果。不但可以节省用电成本，也可以节省人力成本。

(3)神工快磨＋间歇球磨或神工快磨＋连续式球磨

博晖的神工快磨系统采用“快磨机”与“球磨机”相组合的二段粉磨流程，有效地避免了物料在球磨机的初始粉碎阶段所消耗的大量的能量，降低了球磨机的能耗，同时还可以极大地缩短物料的整个球磨过程所耗费的时间，从而达到了在原料制备阶段的节能。所谓神工快磨，其实际是立式磨的一种改革。立式磨的粉磨机理属于“料床粉磨”，或称之为“料床挤压粉磨”。料床挤压粉磨的优点是有用功多、机械效率高。

神工磨与球磨机在陶瓷原料粉磨中的联合应用，是针对当前陶企普遍使用的陶瓷原料（砂石料和泥料）用“传统单一球磨”的加工工艺进行的一种陶瓷原料加工工艺的创新。先将砂石料经神工磨进行粗粉磨处理后，再送入球磨机进行研磨。采用二段粉磨流程，避免大的物料在球磨机初始粉碎阶段的大的能量消耗，极大地缩短了物料的整个球磨过程时间，大大降低了球磨机的能耗，从而达到了在原料制备阶段的节能。

1.3 宽体窑已成为陶瓷工业节能降耗主力设备

宽体窑在建陶行业的成功生产，进一步消除了人们对宽体窑这个设备的技术疑虑。在宽体窑刚推出的前一年时间，行业对其产品稳定性以及节能降耗的作用存在了不少质疑的声音，但随着宽体窑在建陶行业的成功运用，充分证明了宽体窑符合目前国内陶业发展的主要方向。

作为首先在国内所提出宽体窑炉概念并成功运用于实际生产的制造商，摩德娜认为宽体窑必将逐渐取代普通窑炉。其原因在于，一方面，国家重视环保，强调节能减排的政策给宽体窑提供了巨大契机；另一方面，宽体窑炉所具有的高效节能特点，满足了陶瓷企业的要求。目前，许多陶瓷企业都将目光投放到可以解决上述缺点的宽体窑身上，国内外已有不少企业逐步投入到使用宽体窑的大军中。因此，占地面积大、耗能大、低产量、低效率的窑炉已逐渐被残酷的市场淘汰。

具有广阔应用前景的宽体窑提升了陶瓷行业的生产水平，在对陶瓷企业的配方工艺和管理模式提出新要求的基础上，它提升了企业节能降耗能力和降低了生产成本，为正在升级的国内陶瓷技术添上了华丽的一笔。

1.4 机械化、自动化成为行业的主要发展方向

由于人力成本的快速提升和招工难的出现，陶瓷企业对陶机装备自动化的要求越来越迫切，因此提升我国工业陶瓷生产机械化和自动化水平势在必行。面对已经来临的用工荒和日益高涨的用工成本，推出自动化设备是解决陶瓷企业用人成本压力的必经之路。

只有提高陶瓷生产线的自动化程度，才能从根本上提高产品的质量与产品的竟争力，解决劳动力短缺难题。

如：喷墨打印机，自动化与智能化瓷砖检测、包装系统、各种机械手，陶瓷工厂的整线控制系统等的机械装备的开发，大大提升了企业的生产能力和产品质量，降低了用工成本。

唐山惠达已经将旧的生产工艺改造成全新的生产工艺，实现了卫生陶瓷生产的整线机械化和自动化，采用高压注浆成形，机器手施釉，工序间自动转运，坯体和成瓷均采用立体存储，产品采用在线自动检验，大大降低了工人的劳动强度，减少了操作工人。据介绍一条年产水箱、洗面器、分体坐便器合格品115万件的生产线，人员由改造前600人左右变改造后400人左右，节省人员百分之三十，能耗由改造前750kg标煤/kg瓷变由改造后350kg标煤/ kg瓷。

2 陶瓷行业可持续发展应注意的几个问题

加快适合工业陶瓷企业实用的节能减排新装备的研发，缓解工业陶瓷企业节能减排的压力。坚持绿色发展，全面推进清洁生产，大力推进节能减排，发展循环经济，加大综合利用，实现工业陶瓷可持续发展。

目前，陶瓷行业无论是窑炉、喷雾塔、煤气站的除尘、脱硫、除氟、脱硝治理，还是生产废水、生活污水、酚水的综合处理，以及固体废弃物深度处理等环保方面，还存在巨大的差距，无论是在老产区还是新兴产区，陶瓷产业都被贴了高污染的标签。

节能减排的压力增大，如不提前加强这方面的投入和研究，必将制约工业陶瓷的可持续发展，建陶行业的一些做法值得关注。

2.1 高效的除尘、脱硫、脱硝等环保技术与装备

2010年开始执行《陶瓷工业污染物排行标准》(GB 25464-2010)，对整个陶瓷工业提出了更为严格的环境保护要求，在该标准颁布实施后的这一段时间里，建筑卫生陶瓷行业内的领先企业积极响应，首先在污水排放上争取做到零排放，效果明显，进而在大气污染物的执行过程中发现在颗粒物、氟化物、氮氧化物等项目，即使使用较为先进的环保设施，但还有较高几率超出国家标准。

《陶瓷工业污染物排放标准》(GB25464-2010)争议不断，备受关注。

2013年9月，中国建筑材料联合会下达了《建筑卫生陶瓷工业污染物排行标准》任务，2014年4月15日在杭州诺贝尔集团有限公司 审核了该标准。

十二届全国人大代表黄建平在今年的二会上提交了重新制定《建筑卫生陶瓷工业污染物排行标准》的提案 。

《建筑卫生陶瓷工业污染物排行标准》和《陶瓷工业污染物排行标准》主要区别点：

(1)术语与定义中，取消过量空气系数，增加氧含量的解释与定义；

(2)水污染物排放限值的监控位置由“企业废水总排放口”、“车间或生产设施废水排放口”改为“企业生产废水总排放口”及“车间或车间处理设施排放口”，明确本标准的管控对象为企业生产废水；

(3)产品产量和排水量统计周期为一个工作日，但实际生产中每天的产量和排水量差异很大，并不能反映整个生产的稳定状态，不符合统计的要求；调整为“产品产量和排水量统计周期为一个月”；

(4)将原标准中颗粒物排放限值随燃料变化而有不同取值的作法调整为随加工对象的工艺条件不同而有不同取值的作法，并充分考虑国家未来环保从严要求的方向，对颗粒物、硫化物、氮氧化物等项目一并调整提高限值标准；

由于各方面的呼吁，国家环保部已将《陶瓷工业污染物排行标准》列入今年的修订计划。

随着国家对环境保护的力度加大，陶瓷企业面临的环境保护的压力越来越大，迫切需要能为陶瓷企业提供投资省、运行成本低、先进、高效的除尘、脱硫、脱硝等环保技术与装备。

2.2 安全生产规范制定已列入国家的计划，今年年底完成送审稿

我国建筑卫生陶瓷行业发展至今只有短短的几十年时间，在这几十年时间内，建筑陶瓷产品从过去品种、外观单一、花色品种单调等落后状况发展到如今产品多种多样、花色品种丰富多彩，并将许多文化元素附着在产品上，使其具有了更加深厚文化底蕴和生命力；企业生产规模、生产工艺、生产技术、生产管理等多个方面都有很大的进步，并在某些方面已经达到欧美先进国家水平的新局面。在产品标准发展的过程中，主要制定了《建筑卫生陶瓷分类及术语》国家标准；《陶瓷砖》国家标准；《防静电陶瓷砖》国家标准；《陶瓷地砖表面防滑性试验方法》国家标准；《建筑卫生陶瓷用原料粘土》国家标准等。现阶段，随着社会不断进步，人民生活水平的不断提高，对建筑陶瓷产品的健康、卫生指标开始关注，如建筑陶瓷的放射性、地砖的防滑性能，防污染等指标，并出台了相关标准。但是至今还没有一部关于建筑陶瓷产品安全生产的相关标准出台。为此，需要建立产品的安全生产标准，制定安全管理规章，规范企业生产行为，使各生产环节符合标准规范要求，使人、机、料、法、环处于良好的生产状态，并持续改进，不断加强企业安全生产规范化建设。制定一部关于《建筑、卫生陶瓷企业安全生产规程》标准，是强化建筑卫生陶瓷生产企业安全生产基础工作的长效制度。安全生产标准化建设涵盖了增强人员安全素质、提高装备设施水平、改善作业环境、强化岗位责任落实等各个方面，是一项长期的、基础性的系统工程，有利于全面促进企业提高安全生产保障水平。

标准遵循“科学、适度、可行”的原则，结合我国具有代表性的建筑卫生陶瓷生产企业实际特点而制定，标准具有法律依据和可操作性，考虑标准的前瞻性及我国建筑卫生陶瓷生产企业的实际，确保标准可以作为政府部门监督、指导国内建筑卫生陶瓷生产企业安全生产标准化的依据。

基于生产设备使用经常发生的安全生产事故的教训，《建筑、卫生陶瓷企业安全生产规程》以人为第一安全生产要素，并强化“物”的安全生产状态。

《建筑、卫生陶瓷企业安全生产规程》的制定，对于生产企业建立安全生产长效机制，实现安全生产状况稳定好转起到了重要作用。该技术规范的实施将标志着我国建筑卫生陶瓷企业在产品生产的过程中实现规范化、标准化。提高企业的安全素质，增加建筑卫生陶瓷生产企业在国内和国际市场上的竞争力。

安全生产规程的制定和推广对企业管理的要求提出了更高的要求。

随着国家的新政及行业新规的先后实施和推出，节能环保、安全生产之利器已直指陶瓷行业“七寸”而来，政策倒逼行业转型升级的局面已经形成。

[1] 王小龙. 陶瓷机械技术装备行业发展探讨. 中国科技财富, 2010(24).

[2] 张柏清. 陶瓷原料制备新工艺和新设备的探索. 中国陶瓷工业, 2014, 21(4).

Innovation and Sustainable Development of Technical Equipment for Ceramic Industry

ZHANG Baiqing
(Jingdezhen Ceramic Institute, Jingdezhen, 333403, Jiangxi, China)

This paper has briefly introduced the progress of Chinese uilding ceramic industry with the innovations in its technical equipment in recent years. It also points out the issues to be taken care of for its further sustainable development.

technical equipment; innovation; sustainable development

TQ174.5

A

1006-2874(2014)06-0032-05

10.13958/j.cnki.ztcg.2014.06.007

2014-09-20。

2014-09-25。Received date: 2014-09-20. Revised date: 2014-09-25.

张柏清，男，教授。Correspondent author:ZHANG Baiqing, male, Professor. E-mail:zbqxjq168@sina.com