潮州卫生洁具烧成温度降低初探
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摘要:本文论述了为降低潮州产区卫生洁具烧成温度而开展的探索性试验工作,通过大胆创新现行生产技术配方及生产工艺,积极寻找切合产区生产实际的节能降耗措施,为下一步潮州瓷区深入开展节能降耗工作,推广应用卫生洁具低温烧成技术提供参考。
关键词:卫生洁具;烧成温度;技术配方;节能
1前 言
随着世界性的能源危机以及人们对环境的高度重视,节能减排工作已成为我国的一项长期目标,各级政府十分注重该项工作,节能减排工作的成效,已成为各级政府考核政绩的重要指标。随着国家新的能耗标准的出台,节能减排不达标的企业将面临关停、淘汰出局的危机。近年来,“中国瓷都”潮州掀起了一系列的技术革命,改造窑炉、改变燃料结构,使节能减排这一工作有了重大突破,陶瓷产业整体能耗降低了30%以上;由于全面改用液化石油气和天然气为燃料,有害气体排放量大幅度降低,环境也得到了明显改善。
近年来,潮州市单位GDP能耗实现了较大幅度的下降, 陶瓷作为潮州市第一支柱产业,其所做出的重大贡献不容置疑。但是,目前潮州市的单位GDP能耗整体仍然偏高,全市17家监管的重点耗能企业中,陶瓷企业就占了15家,潮州陶瓷行业的节能降耗工作还任重道远,实现潮州陶瓷行业的技术进步和节能降耗,对保证全省产业升级和节能减排任务的完成有着重要的意义。
潮州作为中国卫生陶瓷产区的后起之秀,经过十几年的迅猛发展,从全国各大卫生陶瓷产区中脱颖而出。目前,该产区卫生洁具的生产厂家星罗棋布,上规模的生产企业已达五百多家,卫生洁具的产量占全国的一半以上,成为全国卫生陶瓷最大的产区和出口生产基地,产品不单销往全国各地,还远销东南亚、中东地区,并成功打入美国、加拿大、法国、西班牙等二十几个欧美国家的市场。潮州产区卫生洁具素以产量大、价格便宜为卖点,随着近年来原材料价格的大幅飙升,市场竞争越来越激烈,潮州产区卫生洁具的竞争力遇到严峻挑战,企业的利润空间不断缩小。
陶瓷是高能耗行业,要想在低碳经济下生存发展,争取更大的利润空间,只有在节能降耗上下功夫。按照目前潮州产区卫生洁具行业的生产现状,燃料成本占到整个生产成本的30%～40%,因此,降低产品的烧成能耗是最直接而有效的措施,这些,需要依靠降低产品的烧成温度、缩短烧成周期来实现。
2潮州产区卫生洁具的生产现状
目前,高端卫生洁具产品市场还是国外品牌在唱主角,国内卫生洁具产品的质量水平总体低于国外品牌。一些国外品牌已经在国内合资或独资设厂,生产其品牌产品,产品价格定位也都较高。潮州产区卫生洁具目前只能大比例占据国内和国外的中低端市场,以其产量大而闻名海内外,具有较好的集群规模效应,走薄利多销的营销策略,遍地开花的市场开发状况令人期待。
国外高端卫生洁具大多施用熔块釉,烧成温度大多定在1250℃左右。目前潮州瓷区卫生洁具的烧成温度在1280℃左右,虽然国外高端品牌的烧成温度略低,但由于熔块料在熔制过程要耗费大量的能源,因此总体上并不比潮州瓷区现有生产水平节能。但是由于其生产的多为高端品牌产品,定位高、利润空间大,这一点是以生产中低档次产品为主的潮州产区无法比拟的,因此,企业要在市场竞争中生存,就必须寻找适合自身发展的道路,在节能减排上挖掘潜力,实现产品利润的最大化。
潮州瓷区生产的卫生洁具尽管多是中低端产品,但占据国内产销量的50%以上,如果进一步提高产品质量,同时在生产成本上加以有效控制,将能提升产品的竞争力,占领更多的市场份额。重视开展节能降耗工作,降低潮州卫生洁具的总体烧成温度,是生产企业的一种社会责任,也是有效推动潮州产区卫生洁具行业可持续发展的动力。
3降低潮州产区卫生洁具烧成温度的具体尝试
为降低潮州产区卫生洁具的烧成温度,我们从卫生洁具的坯釉配方研究入手,充分利用多年来从事传统陶瓷坯釉研究的经验,在坯料中大胆引入目前卫生洁具生产用得不多的低温原料,如萤石、钠长石、伟晶花岗岩等,这些原料具有来源广、适合低温烧成、价格便宜等特点,能降低产品的烧成温度,同时又不会增加原料成本。
通过多次反复对比试验,最后选择萤石和钠长石作为熔剂原料。以原有坯料配方为基础,萤石和钠长石混合料以总量5%的比例外加引入新配方中,在保证坯体烧结程度的前提下,产品的烧成温度降低了80℃。此外,通过积极创新,大胆改革现行的施釉工艺,把目前大生产采用的单层施釉改为双层施釉,使其更好地适应低温烧成工艺,从根本上解决较低温度烧成时容易出现的产品釉面质量问题。
釉料配方的改造是在原有大生产的基础上进行,通过反复摸索,最后确定的底釉配方与现行1280℃大生产的釉料配方变化不大,而对使用的面釉则进行了较大的改造,从原有大生产釉料配方中剔除了硅酸锆乳白剂成分,加入了能提高热稳定性能和釉面质量的透锂长石成分,同时还引入了部分碳酸锶,用于降低釉料的成熟温度,提高釉料的高温流动性,取得了较为满意的效果。釉料中所置换进去的透锂长石和碳酸锶,再加上另外添加的部分烧石英,其总量刚好与从配方中置换出来的硅酸锆用量相同。
该试验解决的关键技术包括:
(1) 开展探索性试验,在卫生洁具坯用原料中引入新的低温原料,使坯体能满足较低温度的烧成工艺,烧结程度高,不增加生产成本,技术配方得到进一步改良。
(2) 创新施釉工艺,把现行施用单一种釉改为双层施用两种不同釉料,有效解决了较低温度烧成工艺易出现的釉面质量问题。
(3) 对釉料进行创新试验,使坯釉膨胀系数的匹配更趋合理,有利于预防产品的后期龟裂。
(4) 拓宽了坯釉料配方的适应范围,能满足不同产品品种的生产工艺要求,为下一步的技术推广应用做好充分准备。
本试验采用的卫生洁具生产工艺流程见图1。
4试验取得的初步成果
通过反复的配方调试及工艺革新试验,对试验过程中出现的质量问题逐个击破,初步摸索出一整套合理的坯釉料配方和生产工艺,使潮州产区卫生洁具烧成温度从1280℃降到1200℃,并进行下一步扩大性试验,为在潮州瓷区全面推广做前期准备。
该课题一旦推广,对拥有上千座洁具窑炉的潮州瓷区来说,将获得巨大的节能总量。据测算,按照每座窑炉每天平均耗费1t的液化石油气量计算(包括连续式和间歇式窑炉),如果烧成温度全面降低80℃,燃料耗费量同比将下降15%以上,整个潮州产区洁具窑炉每天节约下来的液化石油气至少达到100t以上,节能效果十分显著,对潮州经济的发展以及潮州市的单位GDP能耗的全面降低有着极为深远的意义。
试验产品达到的技术指标:
(1) 烧成温度从现行1280℃左右下降到1200℃。
(2) 产品釉面莹润光洁、平整度好,质量达到目前大生产的总体水平。
(3) 产品坯釉结合良好,热稳定性能达到现行水平。
(4) 釉面光泽度高于100%,产品釉面无水波纹、明显针孔和微小凹陷等缺陷。
(5) 产品吸水率小于1%。
5试验的创新突破点
(1) 现行卫生洁具坯料除在粘土原料中外加入钾长石、石英、少量滑石等用于控制瓷泥烧成温度范围及收缩率外,较少加入其它低温陶瓷原料。本项目大胆尝试了更多的低温陶瓷原料,将萤石、钠长石等引入坯料配方中,进一步降低了坯料的烧成温度。
(2) 根据实践经验,要获得遮盖能力强、釉面质量优良的卫生洁具锆系生料乳浊釉,1200℃左右是一个较为特殊的温度区域,在该温度区域施用锆系生料乳浊釉,产品的釉面质量难以保证,釉面光泽度、平整度往往不佳。通常解决的途径是在釉料中应用低温熔剂原料,部分或全部使用熔块釉,但使用熔块釉不可避免地要增加生产成本,同时也会间接增加熔块熔制过程的能源消耗。为此,我们大胆开展创新试验,把目前大生产使用的单层厚施生料锆系乳浊釉工艺变革为双层施釉工艺,内层仍使用强遮盖力的生料锆系乳浊釉,外面则增施一层烧成温度稍低的透明釉,使表层瓷釉具有粘度小、流动性好的特点,从而保证了产品的釉面质量,克服了目前施用生料锆系乳浊釉易出现的针孔、釉缕等缺陷,使产品的釉面更加莹润,具有较好的光泽度。
6项目的特点与意义
以节能降耗为目的,把潮州产区卫生洁具的烧成温度降低到1200℃,实现卫生洁具生产比现行烧成温度全面下降80℃,将可实现节能15%以上。按目前潮州产区洁具窑炉保有量和生产负荷状况测算,每天能节约液化石油气达100t以上,生产成本将下降5%以上,这不但符合国家相关节能降耗的要求,同时能有效降低生产成本,提高产品的市场竞争力,增强产区的发展后劲。
本探索性试验只是降低潮州洁具烧成温度课题的一个前奏,项目的具体推进和实施需要相关管理职能部门的重视和支持,还需要广大企业经营管理者的通力配合。该项试验目前只是在个别厂家取得了小规模的工作成效,要在整个产区全面推广应用,还有许多具体工作要做,进行大批量试验是必不可少的重要环节,筹措资金开展大批量生产验证是下一步的首要工作,新的技术配方和生产工艺是否可行还有待大生产的验证。
本课题的最大特色在于全面推广应用后,将惠及整个潮州产区,在某种意义上来说是一项工艺的整体革新。尽管目前潮州产区卫生洁具瓷泥和瓷釉的生产厂家众多,但基本都沿用1280℃左右这一温度配方,产品烧成温度,坯料收缩率等指标趋于一致,这为项目试验成功后的推广应用提供了便利。
7结 论
(1) 陶瓷行业作为能耗大户,开展深层次的节能降耗试验工作,将带给产区和行业新的活力和发展后劲。
(2)将潮州产区卫生洁具目前的烧成温度全面降低80℃是可行的,通过进行系统的试验总结后,起到了初步成效,将其推广应用到具有巨大产业规模的潮州瓷区,所产生的节能总量值得期待。
(3) 为保障资源的充分合理使用,坯料配方中尝试使用一些传统配方中较少应用的其他陶瓷原料,可以做到物尽其用,更好地缓解陶瓷资源的紧缺局面。
(4) 该项目有赖于在大生产中的应用验证,需要在实际应用中进行总结提升,才能更好地促进陶瓷行业的节能降耗。