南方多雨地區(qū)干法制粉技術(shù)的應(yīng)用分析與探討*

李家鐸 鐘保民 嚴(yán)文記

(1 佛山眾陶聯(lián)供應(yīng)鏈服務(wù)有限公司 廣東 佛山 528000)(2 廣東東鵬控股股份有限公司 廣東 佛山 528000)(3 廣東博暉機(jī)電有限公司 廣東 佛山 528000)

自2015年以來，面對(duì)日益嚴(yán)峻的環(huán)境壓力，國家加大了環(huán)保執(zhí)法力度，被企業(yè)和媒體稱為“史上最嚴(yán)”的環(huán)保治理專項(xiàng)行動(dòng)不斷推出，“沒有最嚴(yán)，只有更嚴(yán)”已經(jīng)成為常態(tài)。而2017年4月起，環(huán)保部啟動(dòng)的“2+26”城市環(huán)保督察活動(dòng)，對(duì)京津冀及周邊污染傳輸通道上的28個(gè)城市強(qiáng)化督查，其中包括陶瓷行業(yè)在內(nèi)的多個(gè)“重污染”行業(yè)被作為重點(diǎn)。8月18日國家環(huán)境保護(hù)部、發(fā)展改革委等多部委和北京、天津、河北、山西、山東、河南6省市聯(lián)合出臺(tái)《京津冀及周邊地區(qū)2017～2018 年秋冬季大氣污染綜合治理攻堅(jiān)行動(dòng)方案》，多地進(jìn)一步將陶瓷企業(yè)的環(huán)保治理要求提高，基本上這個(gè)冬季上述區(qū)域內(nèi)的陶瓷企業(yè)只有燒天然氣才有可能讓其正常生產(chǎn)，避免被誤停。

1 干法制粉與濕法制粉對(duì)比

1.1 工藝對(duì)比

從圖1工藝流程簡圖可以看出，干法制粉和濕法制粉最大的區(qū)別是：原料制備環(huán)節(jié)不再大量外加水。這樣后面就不需要配置干燥設(shè)備——噴霧塔，實(shí)現(xiàn)大幅度減少去除這些水所需消耗的能源。

圖1 工藝流程對(duì)比圖

1.2 效益對(duì)比

1)經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)山東東鵬有限公司、河北領(lǐng)世陶瓷有限公司、淄博樂陶仕節(jié)能科技有限公司、佛山溶洲建筑陶瓷二廠有限公司、山東義科節(jié)能科技股份有限公司等目前幾家應(yīng)用成功企業(yè)公布的數(shù)據(jù)，干法制粉和濕法制粉比較，節(jié)能在70%以上，制粉成本降低20%以上，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

2)社會(huì)效益。干法制粉除了顯著的經(jīng)濟(jì)效益以外，還會(huì)有明顯的社會(huì)效益。根據(jù)目前應(yīng)用成熟企業(yè)公布的數(shù)據(jù)，在瓷磚品質(zhì)相同的條件下，干法制粉工藝比傳統(tǒng)濕法制粉工藝的綜合節(jié)能效果達(dá)47%以上，原料車間的用地可以減少60%，廢氣排放減少50%～60%，節(jié)水80%，節(jié)電30%，節(jié)省燃料50%，社會(huì)效益顯著。

2 國內(nèi)干法制粉的應(yīng)用情況

目前國內(nèi)的干法制粉技術(shù)服務(wù)商中，已經(jīng)取得項(xiàng)目成熟應(yīng)用的有：廣東博暉機(jī)電有限公司 (與意大利LB公司合作) 、山東義科節(jié)能科技股份有限公司 、淄博樂陶仕節(jié)能科技有限公司 (與咸陽陶瓷研究設(shè)計(jì)院合作)、廣東寶綠特環(huán)保設(shè)備有限公司。根據(jù)目前國內(nèi)各應(yīng)用項(xiàng)目提供的公開資料，在同樣采用煤作為燃料的條件下，在粉料制備工序，干法制粉可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能70%以上，項(xiàng)目投資回收周期為1.5年左右。

國內(nèi)干法制粉技術(shù)應(yīng)用首先落地在山東淄博產(chǎn)區(qū)，并在多家企業(yè)得到成熟穩(wěn)定應(yīng)用。淄博新空間陶瓷有限公司已經(jīng)成為一個(gè)沒有煤氣發(fā)生爐、沒有噴霧干燥塔的使用天然氣的全干法制粉陶瓷磚企業(yè)。淄博卡普爾陶瓷有限公司作為一家連續(xù)使用干法制粉技術(shù)最長的企業(yè)，取得了大量生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)，已經(jīng)在上第二套系統(tǒng)。河北領(lǐng)世陶瓷有限公司建成了繼東鵬陶瓷有限公司之外全國第二條干法制粉瓷磚生產(chǎn)線。山東義科節(jié)能科技股份有限公司作為一家專業(yè)供粉企業(yè)，產(chǎn)品在多家陶瓷企業(yè)得到成功應(yīng)用，產(chǎn)品包括地爬壁瓷片、仿古磚、歐式連鎖瓦、外墻磚等。目前還有山東、湖北、江西、四川多家陶瓷企業(yè)處于評(píng)估、基建、設(shè)備選型安裝的不同階段。

3 制約干法制粉推廣的因素

干法制粉技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益得到廣泛認(rèn)同，又有節(jié)能減排這樣的外在推動(dòng)力，可是在國內(nèi)應(yīng)用推廣相當(dāng)緩慢，一直以來對(duì)于新技術(shù)的應(yīng)用處于領(lǐng)先地位的廣東產(chǎn)區(qū)除了個(gè)別企業(yè)試用以外，總體反應(yīng)平淡。其原因如下：

1)國內(nèi)陶瓷磚產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，新的生產(chǎn)線很少，上馬干法制粉會(huì)導(dǎo)致重復(fù)投資。國內(nèi)瓷磚產(chǎn)能過剩是個(gè)不爭的事實(shí)，只是過剩量多少眾說紛紜，所以近年來新的生產(chǎn)線投入極少，新上的生產(chǎn)線多為大板或其他新產(chǎn)品配置。

原有陶瓷生產(chǎn)線已經(jīng)配置濕法制粉工藝技術(shù)，球磨機(jī)、噴霧塔、漿料池，加上各種附屬設(shè)備，投資少則一兩千萬，多則數(shù)幾千萬甚至上億，場地規(guī)劃滿滿，在此情況下，企業(yè)就沒有再重復(fù)投資干法制粉設(shè)備的的必要。至于那些少量新投資的生產(chǎn)線，多為企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新提高競爭力配置，需要穩(wěn)妥成熟的技術(shù)，根本不會(huì)冒然采用干法制粉技術(shù)。

2)南方多雨地區(qū)原料含水率高，實(shí)施干法制粉困難。收集目前干法制粉取得成功應(yīng)用的山東淄博產(chǎn)區(qū)和接受度相當(dāng)較低的廣東佛山產(chǎn)區(qū)多家瓷磚廠的坯體原料含水率對(duì)比。對(duì)比結(jié)果如表1所示。

表1 山東淄博與廣東佛山坯土原料含水率對(duì)比

由表1可以看出，兩地原料含水率差異很大，山東淄博的原料可以配料完成直接進(jìn)入立磨加工制粉，而廣東佛山的原料這樣高的含水率如果直接進(jìn)入立磨會(huì)產(chǎn)生泥漿，無法正常生產(chǎn)。按照目前掌握的數(shù)據(jù)，進(jìn)入立磨的原料含水率要控制在12%以下才能順利生產(chǎn)，也就是說佛山的原料必須把含水率降低到這個(gè)值才能應(yīng)用現(xiàn)有的干法制粉技術(shù)。

3)科技創(chuàng)新意識(shí)不足，對(duì)干法制粉技術(shù)存觀望態(tài)度。由于之前我國處于高速發(fā)展階段，靠模仿和粗放式的管理就能實(shí)現(xiàn)可觀的經(jīng)濟(jì)效益，所以企業(yè)科技創(chuàng)新的動(dòng)力不足。我們習(xí)慣于享受現(xiàn)成的技術(shù)，大家都希望繼續(xù)觀望，等待技術(shù)成熟。由于慣性思維，大部分企業(yè)都停留在簡單的“小打小鬧”形式的技改方面，很少有企業(yè)愿意去使用如干法制粉這樣需要“動(dòng)大手術(shù)”的技術(shù)，因?yàn)檫@個(gè)技術(shù)還沒有大面積推廣，不能直接復(fù)制和模仿，企業(yè)會(huì)心存抵觸和疑慮。

4 南方多雨地區(qū)推廣干法制粉技術(shù)的解決方案

盡管制約干法制粉技術(shù)推廣應(yīng)用有多種因素，但是對(duì)于南方多雨地區(qū)，原料含水率過高才是核心障礙，只有有效地解決這個(gè)問題才有可能使這個(gè)技術(shù)在這些地區(qū)生根。

4.1 利用技術(shù)方法對(duì)含水率高的原料進(jìn)行干燥

4.1.1 砂石料的干燥

砂石料主要為瘠性原料，含水率相對(duì)較低，一般在15%以下，其比較松散，有稍高的流動(dòng)性，透氣性相對(duì)較好。根據(jù)這些特性，可以使用固定干燥床，利用窯爐余熱進(jìn)行干燥，將砂石料含水率較高的烘干到8%最好。

圖2 砂石料干燥示意圖

圖3 泥料干燥工藝示意圖

4.1.2 泥料的干燥

泥料因?yàn)榫哂休^高塑性，且南方的泥料含水率較高，一般在30%左右，進(jìn)廠的泥料大都是半漿狀的泥塊，黏黏的很難切開或者打散。針對(duì)泥料特點(diǎn)，將泥塊先通過擠泥機(jī)擠壓制成泥條，利用類似于瓷磚的多層干燥窯進(jìn)行干燥，將含水率降到15%以下。系統(tǒng)熱源可以利用瓷磚生產(chǎn)線余熱或者單獨(dú)配置熱風(fēng)爐。

4.2 加強(qiáng)管理，從各個(gè)環(huán)節(jié)控制水分進(jìn)入

4.2.1 加強(qiáng)對(duì)供應(yīng)商的管理，從源頭控制原料含水率

原料含水率高，有些是不可控的，比如南方的黑泥，大部分是長期浸泡于水中，露天開采，不經(jīng)過日曬或者烘干是無法降低含水率的，還有大量的原料含水率可以從礦山管理、開采管理、儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)進(jìn)行控制的。這需要從建立互惠的供需關(guān)系做起，大量的含水原料中的水分在供應(yīng)的環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)移都需要費(fèi)用，最后都落到陶瓷磚的成本上，這個(gè)陶瓷企業(yè)應(yīng)該有個(gè)清醒的認(rèn)識(shí)，而不是簡單的“扣水分、扣貨款”那么簡單。只有建立供需雙方長期合作共贏的關(guān)系，取得互相信任，供應(yīng)商知道降低含水率的重要性，積極參與控制，自然可以取得事半功倍的效果。

4.2.2 陶瓷廠加強(qiáng)原料防護(hù)，防止雨水再次淋濕原料

長期以來陶瓷廠的坯土原料主要以露天堆放為主，現(xiàn)在還有一些企業(yè)在沿用這種做法，這樣很容易導(dǎo)致原料進(jìn)廠后堆放時(shí)被雨淋到，使含水率增加。對(duì)原料加蓋防護(hù)可以防止原料遭受二次雨淋，同時(shí)在堆放過程中自然蒸發(fā)還可以適當(dāng)降低原料的含水率。原料加蓋防護(hù)也是環(huán)保要求，2017年6月公開征求意見的《陶瓷工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 25464-2010)修改單，特別增加了“無組織排放控制措施”要求，其中對(duì)原料控制部分“圍擋、密閉、設(shè)置堆棚”等措施作為強(qiáng)制要求必須執(zhí)行，這也為原料防止淋雨提供了可行性。

5 南方多雨地區(qū)干法制粉的經(jīng)濟(jì)效益預(yù)估

由于原料含水率不同，南北方實(shí)施干法制粉的技術(shù)路線不同，其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益也會(huì)有差異。干法能耗與原料狀態(tài)、配方結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。

表2 原料綜合水分7%，北方某干法制粉項(xiàng)目的實(shí)測數(shù)據(jù)

表3含泥量較少，綜合水分6%，北方某干法制粉項(xiàng)目的實(shí)測數(shù)據(jù)

序號(hào)項(xiàng)目濕法干法降低比列(%)1綜合熱耗(kcal/t)544825．884931．384．42綜合水耗(L/t)4008080．03綜合電耗(kW·h/t)57．8449．7613．9

表4南方泥類料含水30%，占比30%；砂石料含水15%，占比70%時(shí)，能耗預(yù)估數(shù)據(jù)

序號(hào)項(xiàng)目濕法干法降低比列(%)1綜合熱耗(kcal/t)42000020000052．42綜合水耗(L/t)1988059．53綜合電耗(kW·h/t)5351．462．9

可以看出，干法制粉技術(shù)即使在南方由于原料含水多，需要配置相應(yīng)的干燥設(shè)備，增加能耗，一樣有節(jié)省降耗的明顯優(yōu)勢。

表5南方泥料含水25%，占比30%；砂石料含水10%，占比70%時(shí)，能耗預(yù)估數(shù)據(jù)

序號(hào)項(xiàng)目濕法干法降低比列(%)1綜合熱耗(kcal/t)42000013800067．12綜合水耗(L/t)2428066．93綜合電耗(kW·h/t)5350．325．1

從目前陶瓷行業(yè)的整體狀況來看，即使在南方多雨地區(qū)原料含水率較高，還是無法達(dá)到不加水就可以正常球磨，也就是說，濕法制粉工藝還是必須加入數(shù)量不少的水進(jìn)去才可以球磨。干法制粉技術(shù)在我國北方首先得到推廣使用，原料含水率較低是個(gè)得天獨(dú)厚的條件?，F(xiàn)在北方干法制粉技術(shù)的成熟應(yīng)用積累了大量處理各種復(fù)雜狀況的經(jīng)驗(yàn)，奠定了此技術(shù)在全國推廣的基礎(chǔ)。隨著節(jié)能環(huán)保壓力的增大和大量企業(yè)社會(huì)責(zé)任的提升，干法制粉技術(shù)會(huì)逐步變成陶瓷制粉的主要技術(shù)。