国外建筑卫生陶瓷生产技术新发展
作者：唐山

---

来源：陶瓷研究     发布时间：2013-7-28

  为了提高建筑卫生陶瓷的产品质量和生产效率、缩短建筑卫生陶瓷盯生产周期、降低能源消耗,近几年国外一些工业发达国家都在进行改进建筑卫生陶瓷生产技术的研究,并有了新进展,有些已应用到工业生产中,如充分利用低质原料及工业废渣,使用连续式球磨机同超大吨位压机,组合注浆和中、高压注浆,快速干燥,革新釉面砖装饰技术,快速烧成,低温一次快速烧成釉面砖技术等。现将这些生产技术的新发展介绍如下。
1原料的选用

  原料的选用直接影响产品质量、成本及竞争能力。目前在能源日趋紧张,原料价格不断的上涨的情况下,改进产品配方,降低烧成温度,提高产品档次,已成为建筑卫生陶瓷生产厂家的首要问题。在优质原料日趋紧张的今天,各国都非常重视低质原料和工业废渣的开发利用。
1.1低质原料

  目前,新研制出用于低温烧成的优质原料有:天然沸石、绢英岩、花岗岩、辉绿岩、海绿石粘土等。使用这些原料不仅可以节约优质原料,而且还能降低制品的烧成温度。例如:苏联在生产地砖时,加入10一20%的天然沸石,烧成温度可降到1050度以下。意大利在地砖原料中加入15一16肠的花岗岩,收到了降低烧成温度,提高抗强度的效果。苏联用海绿石粘土作为地砖、外墙砖的低温快烧的烧结剂。
1.2工业废渣

  除了使用低质原料外,苏联、美国、日本等国也在大力开发利用各种工业废渣,以炉灰渣、磷矿渣、矿山废渣、非金属矿浮选尾矿、煤研石、粉煤灰和大理石废料等原料生产陶瓷面砖。苏联在生产陶瓷面砖时,采用如下原料配比:粘土20~10%;膨润土5一0%;面砖素坯粉2~3%;轻质粉煤面35一55%;非金属矿浮选尾矿(沙子)15一17%;所生产出的陶瓷面砖各项性能达到了苏联有关国家标准。用加工大理石剩下的废料即大理石细粉,部分取代坯料中的石灰石生产釉面砖,在坯料中加入10~20%的磷矿渣和大理石细粉,制品的强度能提高1~2倍。
2坯料的制备
2.1环辊细碎机

  坯料制备趋向于专业化加工,为陶瓷厂家提供质量稳定的各种矿物原料。硬质料的细粉碎采用环辊细碎机取代轮碾机,提高了劳动生产率,降低了劳动强度。一般轮碾机每小时产量1一2.5吨,而中型细碎机每小时产量为6一18吨,是轮碾机产量的6倍多。同时,采用细碎机粉碎,可以减少粉尘污染。配料球磨时,采用微机控制自动配料,提高配料的准确性。
2.2干粉造粒工艺

  干粉造粒工艺是玛89年意大利开发出来的,它是把50%以上的颗粒.尺寸小于63的干磨粉料经润湿、造粒答成20%以下粒径小于63的颗粒。其水份适合宁压机成型。干粉造粒的粉料,其流动性介于干磨粉料和喷雾干燥粉料之间,然而燃料消耗却比喷雾干燥低13一17%,电耗低23一27%,每平方米砖的成本可降低大约10%。目前该系统在意大利的sassvot。瓷区已有10余套投入使用,但只限于红地砖的生产中,应用于白色墙地砖生产的工作尚处于试验阶段。
2.3大吨位球磨机

  坯料细磨采用大吨球磨机,如15吨、20吨,甚至25吨的球磨机。大吨位球磨机一次装料量大,减少装磨次数,提高劳动生产率。球磨后泥浆经喷雾干燥塔干燥制粉,制得粉料是圆球形,颗粒分布均匀,含水量稳定且流动性好。喷雾干燥塔干燥能力能力最大可达每小时蒸发水份6000一5000公斤。
2.4连续式球磨机

  国外一些国家在普遍使用装料量为15吨或20吨大吨位间歇式球磨机的同时.也开始使用连续式球磨机。这种球磨机的工作原理是将中破碎后的泥料放入水中进行搅拌,然后从球磨机的一端连续输入,经研磨后从另一连续流出,并送入下一个球磨机。在第二个球磨机的前后设有泥浆,泥浆通过泵不断输送,在末端设有一个过滤筛,达到细度要求的泥浆通过筛子到泥浆池供喷雾干燥用,筛上的泥浆送回球磨机继续研磨,直到通过筛子为止。这种连续式球磨机直径约3米,长5米.用橡胶作风衬,生产效率较高,其电耗比现在广泛使用的间歇磨低三分之一。
3成型工艺
3.1墙地砖的成型

  国外现采用集先进的液压技术和电子技术为一体的大吨位、高效率、高精度全自动压砖机,自动化程度高,成型压力大,坯体强度高,产量大。生产中应用较多的的800~1200吨压机,生产效率是国产压机的8~10倍。目前压砖机从结构上已由立柱式向整体钢板式发展,结构轻巧紧固,稳定性好。压砖机的工作过程及工作参数的控制与调节.均通过操作控制台进行。
3.1.1  2500吨全自动压砖机

  由于欧洲墙地砖向着大规格的方向发展,同时为了提高生产能力,陶瓷面砖成型及自动液压压砖机,已从500吨、600吨、1200吨发展到2500吨。90年代初意大利又研制出高精度、带磁控装置的2500吨全自动压砖机。该机每分钟可压制22次,每次可压5。厂又500mm墙地砖2块,200只200mm面砖段块。其结构主要特点是:循环液压油直接作用在汽缸上,避免了功率损失,节约电能40%.功率消耗减少70%。17Q1一ES系列新型全自动压砖机。意大利的西蒂公司对原压砖机的液压油路、电气系统作了改进,使装机容量减少约40%;节电70%;减少了冷却水和油的消耗。目前,该压机的系PIJ型号有800吨,1200吨,1500吨和1700吨四种。
3.2 卫生陶瓷的成型
3.2.1组合注桨

  组合注浆是目前国外,特别是欧洲发达国家各主要卫生陶瓷厂普遍采用的成型新工艺。组合注浆成型过程中的注浆、排浆、微压巩固等工序都实现了计算机程序化控制在工人上班前,所有上述各项工作在预定程序下自动进行,工人到厂后却可自动取坯,进一步缩短了操作时间。再加上采用热风系统强化干燥模具,从而实现了每天2一3次注浆,生产效率成倍提高。由于工艺控制技术和制模技术的提高,延长了组合浇注线,加大了可成型品尺寸,洗面器最大可达到55英寸,可成型产品的种类增多,几乎所有的卫生瓷产品均可用该工艺成型。
3.2.2中压注桨

  中压注浆的模型可以用特种石膏模,也可用多孔树脂模。其模内压力约6巴左右.设备每天三班运转,模型不必干燥。由于成型力的作用,坯体水份较小且水份分布均匀.因此坯体可以利用传统的热空气循坏干燥方法进行快速干燥。如把中压注浆成型的一组坯体(比~20件)送进一小型干燥室,干燥时间只需1小时左右,干燥收缩及烧成收缩都较小。
3.2.3高压注浆

  高压注浆成型技术逐渐成熟。从1966年起,一些工业发达国家就着手研究高压注浆技术。1981年德国道尔斯特公司和瑞士劳芬公司合作,首次用高压注浆方法,成型27英寸洗面器获得成功。目前,已有几个国家的公司掌握了高压注浆技术,如德国的道尔斯特一劳芬公司和内茨公司;日本的东陶公司和伊奈公司;意大利的萨克米和纳撒蒂公司。高压注浆成型工艺在日本发展较快,已用于生产各种产品,如坐便器、洗面器、水箱和落地式小便器。高压浇注成型机的全部动作均由电子计算机控制,工作时根据泥浆性能、注件形状、大小、连续调到所需压力。可注浆制品的最大尺寸为810*660毫米,成型压力9一10公斤/厘米²,最大可达15公斤/厘米³,成型周期6一8分钟。高压注浆设备有卧式和立式两种。前者与后者比,后者设备复杂、庞大,但机械化程度高于卧式。目前,在欧洲,洗面器的成型使用卧式,而在日本则全使用立式,高压注浆成型技术在欧洲只能成型由两片模块组成的坯体,如洗面器产品,在日本则可以成型由几片模块组成的坯体,如座例器产品。高压注浆所用的微孔树脂模具以德国道尔斯特一劳芬公司制造的树脂模具质量最高,可用3一5万次;日本的树脂模具平均使用寿命为8000次,最高能达到20000次,最差只有2000次,树脂模具的制造技术是高压注浆成型的一项关键技术。模具内的压力最高已可达到40巴左右。采用高压注浆工艺,24小时内一台高压注浆机就可得到120一140件坯体,一个操作工人同时可看管3台高压注浆机,生产效率可达160一180件/人·班,因此大大提高了劳动生产率。此外,用高压注浆成型的坯体质量很高,不需要修坯,废品率很低,经济效益显著。
4快速干燥

  近几年,随着快速干燥的应用,缩短了建筑卫生陶瓷的干燥时间,提高了热效率。
4.1辊道式干燥机

  意大利西蒂公司的辊道式干燥机,用于干燥陶瓷面砖体,干燥后产品的含水量小于0.8%,干燥时间只有几分钟。干燥机的辊子在300一375根之间。
4.2隧道式干燥器

  英国热力设计公司研制的隧道式干燥器,热效率比传统干燥提高50%,干燥时间3一6小时,日产量330一1000件,平均热耗为3000一4000千卡.用天然气、柴油、电、热水、蒸汽以及窑炉废热作热源,可以干燥各种不同类型的卫生陶瓷坯件。
4.3真空干燥器

  意大利的Arteeramiehe公司2989年研制出一种高速真空干燥器,干燥能力为1100件,其型号为cAM。目前,现已安装在英国的xdeal一standard公司。
4.4微波千燥机

  美国的某一家公司于1990年初研制成功了用微波同时干燥卫生陶瓷坯体及模型内水份的干燥装置。其工作过程是将料浆注入石膏模后,排放料浆之前,用微波干燥石膏模型。成型脱模后,可以继续向模型内注浆.不必再对其进行强制干燥。这样就使其生产效率比传统的方法高40一50%。德国研制成功了带有水平传送带的微波干燥机,用微波发生器(电子磁控管)取代配有燃烧炉的热空气发生机。这种微波干燥机的尺寸为14米长、1米宽、1.25米高,通道的横截面积为1*0.3平方米,总功率80千瓦。每台干燥机共有36个电子磁控管,水平传送带的传送速度为0.1一0.3米/分钟,干燥能力平均每小时为150千克。
4.5混合干燥机

  法国研制出卫生陶瓷混合干燥机,采用微波和热空气作热源,湿重为19千克的玻化洗面盆,采用传统的干燥方法,坯体的含水量从18.20%下降到0.5%,需2.33小时;采用混合干燥只需1.25小时,能耗仅为0.95干瓦·时/千克水,而且没有破损。
5施釉技术
5.1墙地砖的施釉

  施釉线是包括各种施釉设备在内、完成砖坯运输和施釉过程的一套终合装置。随着生产规模的扩大、产品质量的提高和花色品种的增多,墙地砖产品的施釉技术也由过去的单一手工施釉,发展到现在的多功能全自动综合施釉技术(装饰、喷涂、刻画、清洗等)。多功能全自动施釉线的建立,既能保证产品的自动化、规格化、批量化,又能保证产品质量的稳定。由于施釉线的功能不断增加,操作次数愈来愈多,相应促使施釉线不断加长(长达100米左右)、施釉与装饰机械不断增加,如一条多功能全自动施釉线一般包括:坯体强度检测仪、擦边机、90度转向器、清扫器、自动丝网印刷机(2一3台)、钟形浇釉装置、喷釉装置(1一2)、双盘釉装置(1一2台)、滚釉装置、干釉撒装置等。在施釉线的不同部位和主要设备上设有改变传动速度的装置,以便及时调整施釉速度,适应不同产品施釉和生产要求。同时,可根据产品变化和装饰要求不同,随时调整和变化砖坯施釉作业程序。采用多功能全自动施釉线能够生产出装饰效果丰富多彩,花色品种繁多的高档墙地砖产品。
5.1.1干粉施粕

  最近一、二年来,意大利墙地砖厂开始大量推广一种新的施釉方法:这种方法是先用传统的方法在砖上施一层底釉,在底釉尚未干的情况下把干的釉粉颗粒撒在其上,然后根据需要用传统的方法施一层透明釉。这种方法打破了长期以来釉料必须是“全部磨得很细的颗粒”的概念,所用的釉不必是悬浮液状的,可以是颗粒状的釉粉。采用干法施釉技术可以得到逼真的仿大理石装饰效果,以及传统的施釉方法得不到的颗粒斑点的效果。此外,作为地砖其防滑性能极佳。
5.1.2高温施釉

  意大利的马拉茨公司于1986年底成功地研制出一种高温施釉技术,方法是在成型后的瓷砖烧制到1200度时,在窑中施釉。目前,西欧瓷砖界对这一新技术极为关注,期待着进一步的发展。
5.2卫生陶瓷的施釉

  目前国外卫生瓷施釉技术大部分采用喷釉法,而且基本上可分为人工喷釉和机械手喷釉。卫生陶瓷施釉技术最新水平当属于使用机械手。联邦德国奈奇公司的Rob。t50型施釉机械手由支手、电控及液压元件组成,机械手的施釉动作是受电子定位控制及伺服汽缸来完成的。电脑可指挥完成一系列动作,贮存元件能以不同的贮存能力贮存从200秒到120分钟的操作工序,用30一64个程序记录在磁带上。程序设计是由高水平有经验的老操作人员进行的,借设在输送系统的光垒,可重复所需的设计程序。动力系统功率为5.5千瓦。日本伊奈公司夏户工厂新生产线也有类似联邦德国Robot型施釉机械手,但系日本自行设计的,其能力及动作基本相同。与欧洲所用的机械手不同之处在于欧洲的施釉机械手用在施釉线上,仍然少不了人工装卸的操作,而日本的施釉机械手安装在自动生产线上,即高压注浆成型脱模后坯体立即进行微波干燥一分钟,随后便由施釉机械手施釉,减少了人工搬坯、吹灰除尘等不少工序。机械手施釉只代替了一个操作工,而投资显著增加旧本每台机械手价7500万日元,效率并未提高,对工业发达而劳动力缺少的国家是适用的,当然不可否认,施釉机械手由电脑控制,因而施釉质量可以确保均匀一致,这对提高及配套水平显然是有益的。

6 陶瓷面砖的装饰技术

  陶瓷面砖的釉面装饰一般是在坯体上实行喷釉、浇釉、甩釉等施釉工序后,再通过丝网印刷或手绘进行图案装饰。目前意大利己经研制出两种不同的装饰瓷砖釉面的新方法,现介绍如下:
1.在瓷砖表面.用丝网印刷机涂上一种兼价浆糊,在浆糊上施用粉末状釉料.没有被浆糊粘住的釉料则被吸走、回收:采用这种方法,可以获得独特的图案和色彩。
2.瓷砖成型后送到窑炉烧制到1200C时,在窑中施釉,该方法有如下特点:
(1)由于是在瓷砖坯体中有机物已经消除之后进行施釉,因而在釉料层中不会产生气泡和裂纹;
(2)提高了坯料和釉料的互溶性‘
(3)瓷砖的表面硬度提高,具有耐磨性;
(4)不需要施釉机的场地。现在,西欧瓷砖行业人士对这一新技术极为关注,密切注视着它的研究进展。
7烧成工艺
7.1墙地砖的烧成

  目前国际上普遍认为,最理想的建筑陶瓷烧成窑炉是辊道窑,它具有热耗低、烧成温差小、加热均匀、烧成周期短、易于实现微机自动控制、生产效率高等优点。如意大利、西班牙、巴西、西德等所用窑炉基本全是辊道窑。釉面砖的烧成采用单片裸装不带垫板的单层快速烧成辊底窑,使用气体燃料,烧成周期40分钟,最高烧成温度1050度,烧成曲线从700度开始,在28分钟后进行快速冷却,到40分钟时温度降至300度。低温一次快速烧成釉面砖技术适用于烧制白色、单色和简单图案的釉面砖.据国外有关人预计,在不久的将来,这项新技术会得到广泛应用,部分取代二次烧成工艺。在意大利,日产量将达到5万平方米。

7.2卫生陶瓷的快速烧成

  国外一些工业发达国家由于使用了高质量的隔热耐火砖和陶瓷纤维材料,使用了相应的窑具和传送工具如莫来石、荃青石为主要成份的窑具,莫来石和氧化铝陶瓷辊子,SiC辊子等,并且发展了高速烧嘴技术,改进了燃料结构,使得卫生陶瓷工业实现了快速烧成。下面介绍三种卫生陶瓷的快烧窑。
7.2.1明焰随道窑面

  这种明焰隧道窑窑长55~150米,有效宽度3米,烧成温度1230一1260度,烧成周期10一18小时,日产卫生陶瓷50吨,允许的最大废品率为1%。采用高速喷嘴和全陶瓷纤维窑衬,以纯净的天然气为燃料,明焰烧成。单位产品能耗为]000一1600千卡公斤。
7.2.2棍道窑

  用于烧制卫生陶瓷辊底窑的宽度一般为1.8米,窑有效长度50一100米,烧成温度1230一1260度,烧成周期6~10小时旧产量10一30吨,单位产品能耗为750~1000千卡公斤,以纯净的天然气为燃料,明焰烧成。卫生陶瓷放在陶瓷输送板上,辊子为陶瓷辊子.通过无级调速齿轮转动。西德最现代的一家卫生陶瓷厂,采用以天然气为燃料的双层辊底窑烧制卫生陶瓷.该窑窑长96米,每层有效宽度1.5米,平均烧成周期9.5小时,产品最高烧成温度1236度,能耗在1000干卡公斤以下,日产量为3500件,约50吨。窑的运行时间由操作台控制,并用数字显示;窑的操作也全部实现自动化,由中心电子计算机控制。
7.2.3间歇式明焰梭式窑

  间歇式明焰梭式窑适合于结构复杂卫生陶瓷产品的第一次烧成和高档产品的重烧。在垫板的下方加热,防止烧嘴喷出的脏物污染产品.梭式窑的有效容积为16~66米,全部采用陶瓷纤维窑衬,烧成温度1180一1220度,烧成周期12~23小时,单位产品能耗1800~2200千卡/公斤,最高日产量为10吨。
8成品检验技术

  目前国外推行全自动检选包装线,将检选和包装结合起来,通过设置在检选线的上的色差检选器、平整检选器、尺寸规格检选器、裂纹缺陷检选器等,将产品分成一、二、三级,分送到适当的出口,由堆垛包装机将定数的砖坯推入包装机上的纸板箱,进行包装,实现了纸板成箱、产品装箱(打标记)、胶带封箱的自动操作过程,大大提高了劳动生产率。
8.1色差检选器

  色差检选器有一组投影仪和微处理机。当瓷砖通过投影仪时,投影仪将瓷砖表面的色彩信息送到微机,与标准产品色彩进行比较,从而将瓷砖分级。色差检选器可以根据产品的不同和色彩的变化,调整其控制程序。
8.2平整度检选器

  平整度检选器带有一组传感轮(一般9个)和一台微型机。当瓷砖通过轮子时,传感器读出表面上一组既定点的高度,并将信息传送到微型机,通过微机整理计算出瓷砖表面平整度,从而将砖分级。该检选器还可将检选的瓷砖数、检选百分数及有关的生产控制情况统计显示出来。
8.3瓷砖尺寸规格检选器

  瓷砖的尺寸规格检选器带有一级检测装置由两个探头、6只光电管及有关的投影仪组成,它可测出瓷砖每边的三个尺寸以及砖劈和凹面。将信息传送给微型机,进行整理计算,从而将瓷分类。该机还可显示瓷砖输送带的速度,并记录检选砖数及有关的生产控制清况。
8.4裂纹缺陷检选器

  它采用电子控制的气动小锤敲打砖体.对发出的声频进行分析,在敲打后有缺陷不符合要求制品运行不到l米时,分析信号给出,这一瓷砖即自动打掉,符合要求的制品则继续运行。它能检出传统方法不能检出的砖体中的微小缺陷,这一特殊控制装置必须与坯体所用的原材料相适应,并根据产品的质量水平确定所要求达到的标准。
8.5无损伤强度检测仪

  无损伤检测墙地砖抗折强度的方法一也研制成功。该方法和超声波探测金属焊缝质觉的原则相似,它根据敲击墙地砖发出的声音和频率来检测墙地砖的质量。用这种方法能够连续检验墙地砖的机械强度,而不必进行抽样检验。自动检选包装线可在较短的时间内,进行程序编制和机械调整,以满足不同规格瓷砖的检选包装要求。
  总之,国外建筑卫生陶瓷的生产技术除上面所提到的进展外.还有许多进展。例如意大利、意国在建筑陶瓷的装饰工艺上应用了电脑照相制版技术,瓷砖的设计图案取得了特殊的自然装饰效果,这是手工设计无法做得到的。球磨机愈来愈大型化;使用高压注浆技术的国家越来越多;立式烧注工艺的自动化程度越来越高;计算机的使用越来越广等。这一切足以说明近一、二年来建筑卫生陶瓷生产技术有了长足的进展。此个,产品的品种也有了明显的变化。例如国外用压机成型的墙地砖最大的已达到600只600mm。在发达国家中,无光釉的卫生陶瓷也正兴起,有黑色、灰色、杏色、白色四种,视觉舒服,同时显得古朴、大方。