電熔生產(chǎn)陶瓷熔塊

摘要 本文通過分析各種熔爐的結(jié)構(gòu)特點與陶瓷熔塊（包括顏料）的熔化工藝要求，以及從電熔爐的優(yōu)點、技術(shù)的可行性、經(jīng)濟效益等方面進行了論證，表明了陶瓷熔塊采用電熔爐熔化的可行性。本文同時指出，使用電熔爐來熔化陶瓷熔塊具有投資小、占地少、節(jié)能高效、環(huán)保、自動化程度高、無污染、料質(zhì)優(yōu)、可靈活換料等優(yōu)點。

關(guān)鍵詞 陶瓷熔塊，電熔爐，節(jié)能高效，環(huán)保

1引 言

當(dāng)前，全球能源極其緊缺，能源價格飛速增長。以熔塊（包括顏料）為主的陶瓷原料廠既是耗能大戶，同時也是主要的環(huán)境污染源之一。節(jié)能降耗和防污減排是“十一五”規(guī)劃提出的約束性指標(biāo)，對于推動經(jīng)濟增長方式轉(zhuǎn)變有著十分重要的意義。如何做好節(jié)能減排工作，是陶瓷熔塊業(yè)目前所面臨的重要問題。

目前，我國的陶瓷熔塊爐主要使用的燃料是：重油、煤焦油、柴油、煤、天然氣等。從技術(shù)經(jīng)濟角度來說，對日產(chǎn)量大于8噸的熔塊爐，使用以上燃料沒什么異議，但對于日產(chǎn)量小于8噸的熔塊爐，如仍然使用以上燃料，那燃料成本就相當(dāng)高：一是由于爐子面積小，爐型難以選用相對能耗較低、效率較高的雙向馬蹄焰池爐，只好選用高能耗、低效率的單向馬蹄焰池爐或雙碹窯；二是由于爐型小，對重油、煤焦油、煤等燃料，普遍存在未得到完全燃燒即排放出去的現(xiàn)象，無形中增大了能耗。只有燃燒價格昂貴的柴油，才相對地得到較完全的燃燒。而且爐越小，以上現(xiàn)象就越明顯，特別是日出料小于5噸的熔塊爐尤為明顯。

電熔爐目前已在我國的玻璃、馬賽克、搪瓷釉料等行業(yè)上廣泛地使用，其中的成分與陶瓷熔塊的成分相當(dāng)接近，而且陶瓷顏料中的金屬含量相對較高，處于熔融狀態(tài)下的料液導(dǎo)電率也較大，因此，對電熔爐熔制更為有利。

陶瓷顏料電熔技術(shù)是近年來國際上發(fā)展起來的一項新技術(shù)，由于電熔爐具有許多優(yōu)點，用電熔法熔制陶瓷顏料越來越引起陶瓷熔塊行業(yè)的注意。

燃燒發(fā)生爐煤氣、重油的小型爐，其中日出料小于8噸時，由于爐型較小，給設(shè)計、使用者均帶來不少難題，對于日出料量小于5噸的爐子更為頭痛：爐內(nèi)尺寸小、火焰運行路線短，燃料得不到完全燃燒，造成高消耗、低產(chǎn)出。

為解決這個難題，海特克公司的工程技術(shù)人員經(jīng)過反復(fù)多次進行的技術(shù)分析與經(jīng)濟效益評估，認(rèn)為小型熔塊爐引入全電熔爐熔化技術(shù)有著革命性的改進意義。

2全電熔爐的優(yōu)點

（1） 規(guī)格靈活，不受規(guī)模大小的影響。

（2） 投資小。

（3） 熱效率高。電熔爐熱交換在爐內(nèi)進行，溫度最高的部位在電極附近，爐頂、池壁、、爐底溫度較低，因而向周圍介質(zhì)散失的熱量極少。表1是全電熔爐與火焰池爐的能耗比較表。

（4） 占地少。日出料1、3、5、8噸的電熔爐，占地面積分別只有：2.7m²、5m²、7m²、9m²。

（5） 廠房要求低。以日出料3噸的電熔爐為例：

廠房（長×寬×高）只需：5m×5m×4m即可。

（6） 環(huán)保條件優(yōu)良。用燃料燃燒的方式熔化陶瓷熔塊，不但排出大量煙氣，同時還帶走原料中的揮發(fā)物，嚴(yán)重污染環(huán)境。電熔爐屬冷頂（爐頂不紅），幾乎處于密封狀態(tài)，可大大減少有用組份的揮發(fā)，既無廢氣、煙氣排出，也沒有噪音，操作環(huán)境好，環(huán)保條件優(yōu)良。

（7） 可自動化生產(chǎn)。電熔爐溫度可自動控制、可自動連續(xù)加料、連續(xù)出料。

（8） 無污染、料質(zhì)好。由于電熔爐的熔化原理是通電后兩電極間的料液在交流電的作用下產(chǎn)生焦耳熱，從而達(dá)到熔化和調(diào)溫的目的。不但對料質(zhì)無任何污染，料質(zhì)的均化效果反而更佳，與普通的明焰爐（燒油、燒氣爐）相比較，料質(zhì)得到了更好的優(yōu)化，可獲得穩(wěn)定、均勻和高質(zhì)量的陶瓷顏料。

（9） 換料靈活。由于容積小，操作方便，對料性要求不同的陶瓷顏料均能滿足要求，且每換一次料只需1～2天。

（10） 勞動強度低。電熔爐可實現(xiàn)自動化連續(xù)生產(chǎn)，工人勞動強度低，生產(chǎn)條件優(yōu)越。

3從技術(shù)層面分析

表2為電熔爐熔化不同種類產(chǎn)品的成分比較。

從表2各成分的分析來看，對于電熔化工藝來說，沒有任何影響因素可言，不存在任何技術(shù)問題，因此，技術(shù)上是可靠的。

4從經(jīng)濟角度分析

（1） 能源消耗與熱效率

在電熔爐的熔制過程中，電流通過料液時，電能轉(zhuǎn)換為熱能的效率很高，可以高達(dá)90%～95%。電熔爐熔制常見的陶瓷熔塊料的電單耗一般只有1.0～1.5kWh/kg毛料。采用直接加熱方式燃燒常規(guī)燃料( 主要是指油、煤或天然氣）的大型火焰熔窯，其效率只不過為25%～30%。

可見，與燒氣或燒油的窯爐相比，電熔窯具有更高的熱效率。但從經(jīng)濟上講并不總是合算的，這取決于當(dāng)?shù)啬茉吹膬r格，但對于日產(chǎn)量小于8噸的燃燒重油或柴油的小型陶瓷熔塊爐來說，效益是明顯的。

（2） 基建投資

電熔窯的初期投資比火焰窯低，因為電熔窯體積比較小，而且還不需要復(fù)雜又昂貴的蓄熱室和煙道系統(tǒng)。電熔窯改建快，改建時造成的損失會較小。

各類電熔窯的大致造價如下所示。以爐齡＞18個月的電熔爐計算，具體投資額：

日出料1噸的電熔爐：投資額＜50萬元；

日出料3噸的電熔爐：投資額＜75萬元；

日出料5噸的電熔爐：投資額＜95萬元；

日出料8噸的電熔爐：投資額＜120萬元。

（3） 節(jié)約揮發(fā)性原料

冷頂電熔窯抑制了金屬氧化物的揮發(fā)損失，特別熔制含鉛、硼硅酸鹽和氟化物乳濁陶瓷顏料特別理想。例如，對燃?xì)馊刍U陶瓷顏料的熔窯進行檢測，其氧化鉛的損失約為總生產(chǎn)量的8%，這種損失近似于陶瓷顏料的生產(chǎn)總成本增加了430元/噸。如果熔窯的日產(chǎn)量為7t/d，每天氧化鉛的損失成本就為3010元，相當(dāng)于在同等產(chǎn)量的電熔窯中生產(chǎn)相同數(shù)量的陶瓷顏料的電費的50%多。表3所列是火焰池爐和全電熔爐對易揮發(fā)物質(zhì)揮發(fā)量的比較。

綜上所述，日產(chǎn)量小于8噸的陶瓷熔塊爐，尤其是對制造陶瓷顏料，采用全電熔爐是非常理想的熔化辦法。

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