1、1陶瓷原料生产节能新技术探讨摘 要：中国政府承诺到 2020 年，单位 GDP 二氧化碳排放比 2005年下降 40%45%，到 2030 年，单位国内生产总值二氧化碳排放量比2005 年下降 60%65%。这意味着节能降耗工作将继续进行下去。建筑陶瓷是佛山的主要产业之一，品牌、规模和技术工艺在全国处于领先地位，在我市一百多家国家万家用能企业中，陶瓷企业能源消耗总量占 36%，而生产过程中，原料加工工序能耗约占总能耗的 30%，所以深入挖掘原料加工过程的节能潜力，对全面完成“十三五”节能目标有重要意义。本文通过对多家陶瓷生产企业调研，对一些正在实施的节能新技术进行分析评估，对“立磨预粉磨+连续
2、球磨技术” 、 “干法制粉技术”等可应用于原料加工工序的节能技术进行分析，供同行业参考。 关键词：陶瓷原料；节能新技术；干法制粉；连续球磨技术 1 引言 佛山是建筑陶瓷主产区，集中了新明珠、蒙娜丽莎、欧神诺等著名品牌企业以及科达机电、摩德娜、中窑公司等陶瓷装备龙头企业，使佛山市的建筑陶瓷企业无论在品牌、品种、工艺、技术装备和管理都处于全国领先水平。经过近十年的努力，佛山建陶业实施了变频改造、余热利用等多项节能效果明显的措施，产品能耗明显下降。 原料加工是陶瓷生产三个主要耗能工序之一，主要设备有球磨机、喷雾干燥塔等，能耗约占生产总能耗的 15%，虽然占比不大，但目前该工2序的生产工艺仍较为落后，
3、所以深入挖掘原料加工过程的节能潜力，对全面完成“十三五”节能目标有重要意义。 本文通过对多家陶瓷生产企业调研，对一些正在实施的节能新技术进行分析评估，对“立磨预粉磨+连续球磨技术” 、 “干法制粉技术”等可应用于原料加工工序的节能技术进行分析，供同行参考。 2 能源结构与工序能耗情况 据 2014 年统计资料，列入我市重点用能企业监管名单共 194 家，能源消费总量 714.12 万吨标煤（tce，下同） ，其中陶瓷企业 55 家，综合能耗 261.13 万 tce ，占总能耗的 36.6%。图 1 为佛山市重点用能企业陶瓷行业综合能耗变化，从图 1 可以看出，我市陶瓷生产企业 2010年20
4、14 年四年间用能能耗有所下降，年均下降 2.87%，能耗下降主要有以下几方面原因： 1） 部分产能转移至外地； 2） 市场需求减缓； 3） 产品向精细化、高档化发展，烧成速度减慢，总能耗有所下降；4） 广泛应用节能技术，单位产品能耗逐年下降。 2.1 陶瓷企业能源结构 2.1.1 陶瓷企业能源消耗量 对佛山市六家较大型建筑陶瓷企业 2014 年能源消费状况进行分析，按能源品种进行分类，生产过程中煤或煤制品能耗占 85%，电耗占9.87%，如表 1 所示。 32.1.2 陶瓷企业各工序能源消耗量 根据五家建筑陶瓷企业的测试数据，在某生产周期内各工序能耗数据如表 2 所示。从表 2 可以看出，烧
5、成工序是主要耗能工序，占67.41%，原料工序能耗占企业总能耗约 30.35%，其中电耗占 31.12%。 2.2 原料加工节能新技术 2.2.1 立式磨与连续球磨工艺 传统的球磨工艺为间歇式生产，物料在粉磨过程中不可避免地会出现“过度粉碎”现象，已达到了细度要求的物料不及时排出，仍然在机内继续球磨消耗能量，使粉碎机生产能力降低，能耗增加。 连续球磨工艺是通过把传统的间歇式陶瓷原料研磨工艺，改进为连续式的球磨工艺。用较少的设备、人工和占地，达到持续不断地生产，从而提高产量，降低原料制造成本。 立式磨机是利用磨机的涡轮与反击机构把物料带起并高速运转，在离心力的作用下，向磨机筒体的周边甩出，冲击、
6、撞向筒壁，同时在气流的作用下，物料自下而上形成一圆形物料墙幕，物料不断加入，又不断甩出，不断被抛向和撞击着反弹回来的物料，也就是物料打击物料，致使物料一个或者多个断面上产生无数的裂纹并不断扩大、加深和延伸，从而使物料裂解成微粒碎，它集冲击、撞击、挤压、剪切、磨剥于一身，快速完成物料破碎过程。 立式预粉磨与连续球磨机在陶瓷原料粉磨中的联合应用，是针对目前传统单一球磨加工工艺的二段粉磨技术，是今后陶瓷原料加工发展方向。其将砂石料经立式预粉磨机进行粉磨处理后，再进行筛分，合格粉4料送入下工序的连续球磨机进行研磨，不合格粉料回磨。其他泥料经破碎、化浆、分离，合格浆料送入连续球磨机进行混合研磨。此工艺避
7、免大的物料在球磨机初始粉碎阶段的大能量消耗，大大地缩短了原料的球磨时间和能耗。 由于“立式预粉磨+连线球磨技术”改造量大，工艺调整内容多，有较大的技术难度，部分企业会采取过渡方案，即：“立式磨机+传统球磨机”组合方案，采用立式磨机分类粉碎，后段用传统方法球磨，工艺流程如图 2 所示。 2.2.2 干法制粉技术 湿法制粉是墙地砖生产的传统工艺，原料加水细磨成含水量为 40%左右的泥浆，泥浆过筛后经液压柱塞泵送入喷雾干燥器造粒，造粒后经筛分及陈腐成为含水量约 5%7%的陶瓷粉料，然后干压成型。 干法制粉工艺是将各种原料单独粉碎到一定粒度后配料细磨，细磨后筛余料返回细磨工序，符合粒度要求的筛下料经增
8、湿造粒机增湿造粒成含水量约 10%12%的陶瓷粉料颗粒，再经干燥及振动筛分后，筛上料经微破碎后再次进入振动筛，筛下料送至料仓陈腐后，干压成型。干法制粉工艺流程如图 3 所示。 干法制粉需解决的关键技术：陶瓷原材料预均化处理，粉磨与分选，干法造粒，成套的、连续的干法制粉装备达到产业化规模并实现自动化。干法制粉与湿法制粉两种工艺的能耗水耗对比如表 4 所示。 3 节能潜力计算 53.1 立式磨与连续球磨工艺节能潜力 “立式预粉磨+连线球磨技术”已有成功案例，预计到“十三五”末，在我市推广面可达到 20%。以 2014 年陶瓷重点用能企业能源消耗量261.13 tce 为计算基数，按电力占总能耗 9
9、.87%，原料工序电耗占总电耗 30.68%，球磨机占原料工序电耗约 70%，节能率 50%计算： 项目年节能量=综合能耗计算基准电能占百分比原料工序电耗占比球磨机占原料工序电耗比推广面节电率=261.139.87%31.12%70%20%50%=0.56 万 tce。 “立式磨机+传统球磨机”组合，球磨机浆料粉磨时间可缩短40%45%，节能 40%。预计到“十三五”末期 50%陶瓷企业应用此技术。 项目节能量=综合能耗计算基准电能占百分比原料工序电耗占比球磨机占原料工序电耗比推广面节能率=261.139.87%31.12%70%50%40%=1.12 万 tce。 球磨系统改造合计节能量：0
10、.56+1.12=1.68 万 tce。 3.2 干法制粉技术节能潜力 干法制粉是一个系统工程，需要科研、装备制造单位和用户多方共同努力才能使此技术日渐成熟，预计到“十三五”末将有 20%建筑陶瓷企业采用干法制粉工艺。 节能量=综合能耗计算基准建筑陶瓷企业能耗占比原料工序能耗比推广面节能率=261.1390%30.35%20%45%=6.42 万 tce。 3.3 节能潜力汇总 6连续球磨技术与干法制粉两种工艺的节能潜力汇总如表 5 所示。 3.3.1 新技术节能量占工序能耗消费量比例 原料工序用能量：综合能耗总量原料工序能耗比=261.1330.35%=79.25 万 tce； 两项新技术节
11、能潜力：8.10 万 tce； 节能量占工序能耗消费量比例：8.10100%/79.25=10.22%。 3.3.2 影响节能潜力的因素 本文提出的两个项目，按预测在“十三五”产生的节能量占工序能耗比例并不高，主要有以下影响因素： （1）工艺成熟度。立式快磨或连续球磨技术成熟度高，在矿石加工、水泥生产等行业已广泛应用，容易实施。而干法制粉因成球机理影响压片成型，目前还未能得到完全解决。 （2）装备配套。虽然建筑陶瓷企业有改进制粉工艺的需求，但企业自身研发能力有限，必须依靠科研单位、装备制造单位，从目前来看，行业内未能集中力量攻关。 如果干法制粉工艺应用面提高至 40%，两个项目节能量将达到 1
12、4.52万 tce，节能量比例提高至 18.32%。 4 结语 “十一五” 、 “十二五”期间应用于建筑陶瓷企业原料加工过程的节能技术主要有电机变频、降低浆液水分、余热回收等，原工艺下的节能潜力已达到瓶颈，必须在工艺上有突破：变单段球磨为双段，变间歇式球磨为连续球磨，提高生产效率。干法制粉取消了耗能大的喷雾干燥工7序，对建筑陶瓷节能降耗产生深远影响。 Abstract：The Chinese government promised to 2020， the unit GDP carbon dioxide emissions than in 2005 decreased by 40% 45%，
13、by 2030， the unit GDP carbon dioxide emissions than in 2005 decreased by 60% 65%. This means that the work of saving energy and reducing consumption will continue to carry on. Ceramics is one of the major industries in Foshan， ceramics enterprises energy consumption accounted for 36%， while the prod
14、uction process， raw material processing energy consumption accounts for about 30% of the total energy consumption， so dig the potential of energy-saving raw material processing， for the full completion of the “135“ energy-saving target has important significance. Key words：Ceramic raw materials； Energy saving new technology；Dry milling；Continuous gringding
