电熔生产陶瓷熔块

摘要 本文通过分析各种熔炉的结构特点与陶瓷熔块（包括颜料）的熔化工艺要求，以及从电熔炉的优点、技术的可行性、经济效益等方面进行了论证，表明了陶瓷熔块采用电熔炉熔化的可行性。本文同时指出，使用电熔炉来熔化陶瓷熔块具有投资小、占地少、节能高效、环保、自动化程度高、无污染、料质优、可灵活换料等优点。

关键词 陶瓷熔块，电熔炉，节能高效，环保

1引 言

当前，全球能源极其紧缺，能源价格飞速增长。以熔块（包括颜料）为主的陶瓷原料厂既是耗能大户，同时也是主要的环境污染源之一。节能降耗和防污减排是“十一五”规划提出的约束性指标，对于推动经济增长方式转变有着十分重要的意义。如何做好节能减排工作，是陶瓷熔块业目前所面临的重要问题。

目前，我国的陶瓷熔块炉主要使用的燃料是：重油、煤焦油、柴油、煤、天然气等。从技术经济角度来说，对日产量大于8吨的熔块炉，使用以上燃料没什么异议，但对于日产量小于8吨的熔块炉，如仍然使用以上燃料，那燃料成本就相当高：一是由于炉子面积小，炉型难以选用相对能耗较低、效率较高的双向马蹄焰池炉，只好选用高能耗、低效率的单向马蹄焰池炉或双碹窑；二是由于炉型小，对重油、煤焦油、煤等燃料，普遍存在未得到完全燃烧即排放出去的现象，无形中增大了能耗。只有燃烧价格昂贵的柴油，才相对地得到较完全的燃烧。而且炉越小，以上现象就越明显，特别是日出料小于5吨的熔块炉尤为明显。

电熔炉目前已在我国的玻璃、马赛克、搪瓷釉料等行业上广泛地使用，其中的成分与陶瓷熔块的成分相当接近，而且陶瓷颜料中的金属含量相对较高，处于熔融状态下的料液导电率也较大，因此，对电熔炉熔制更为有利。

陶瓷颜料电熔技术是近年来国际上发展起来的一项新技术，由于电熔炉具有许多优点，用电熔法熔制陶瓷颜料越来越引起陶瓷熔块行业的注意。

燃烧发生炉煤气、重油的小型炉，其中日出料小于8吨时，由于炉型较小，给设计、使用者均带来不少难题，对于日出料量小于5吨的炉子更为头痛：炉内尺寸小、火焰运行路线短，燃料得不到完全燃烧，造成高消耗、低产出。

为解决这个难题，海特克公司的工程技术人员经过反复多次进行的技术分析与经济效益评估，认为小型熔块炉引入全电熔炉熔化技术有着革命性的改进意义。

2全电熔炉的优点

（1） 规格灵活，不受规模大小的影响。

（2） 投资小。

（3） 热效率高。电熔炉热交换在炉内进行，温度最高的部位在电极附近，炉顶、池壁、、炉底温度较低，因而向周围介质散失的热量极少。表1是全电熔炉与火焰池炉的能耗比较表。

（4） 占地少。日出料1、3、5、8吨的电熔炉，占地面积分别只有：2.7m2、5m2、7m2、9m2。

（5） 厂房要求低。以日出料3吨的电熔炉为例：

厂房（长×宽×高）只需：5m×5m×4m即可。

（6） 环保条件优良。用燃料燃烧的方式熔化陶瓷熔块，不但排出大量烟气，同时还带走原料中的挥发物，严重污染环境。电熔炉属冷顶（炉顶不红），几乎处于密封状态，可大大减少有用组份的挥发，既无废气、烟气排出，也没有噪音，操作环境好，环保条件优良。

（7） 可自动化生产。电熔炉温度可自动控制、可自动连续加料、连续出料。

（8） 无污染、料质好。由于电熔炉的熔化原理是通电后两电极间的料液在交流电的作用下产生焦耳热，从而达到熔化和调温的目的。不但对料质无任何污染，料质的均化效果反而更佳，与普通的明焰炉（烧油、烧气炉）相比较，料质得到了更好的优化，可获得稳定、均匀和高质量的陶瓷颜料。

（9） 换料灵活。由于容积小，操作方便，对料性要求不同的陶瓷颜料均能满足要求，且每换一次料只需1～2天。

（10） 劳动强度低。电熔炉可实现自动化连续生产，工人劳动强度低，生产条件优越。

3从技术层面分析

表2为电熔炉熔化不同种类产品的成分比较。

从表2各成分的分析来看，对于电熔化工艺来说，没有任何影响因素可言,不存在任何技术问题，因此，技术上是可靠的。

4从经济角度分析

（1） 能源消耗与热效率

在电熔炉的熔制过程中，电流通过料液时，电能转换为热能的效率很高，可以高达90%～95%。电熔炉熔制常见的陶瓷熔块料的电单耗一般只有1.0～1.5kWh/kg毛料。采用直接加热方式燃烧常规燃料( 主要是指油、煤或天然气）的大型火焰熔窑，其效率只不过为25%～30%。

可见，与烧气或烧油的窑炉相比，电熔窑具有更高的热效率。但从经济上讲并不总是合算的，这取决于当地能源的价格，但对于日产量小于8吨的燃烧重油或柴油的小型陶瓷熔块炉来说，效益是明显的。

（2） 基建投资

电熔窑的初期投资比火焰窑低，因为电熔窑体积比较小，而且还不需要复杂又昂贵的蓄热室和烟道系统。电熔窑改建快，改建时造成的损失会较小。

各类电熔窑的大致造价如下所示。以炉龄＞18个月的电熔炉计算，具体投资额：

日出料1吨的电熔炉：投资额＜50万元；

日出料3吨的电熔炉：投资额＜75万元；

日出料5吨的电熔炉：投资额＜95万元；

日出料8吨的电熔炉：投资额＜120万元。

（3） 节约挥发性原料

冷顶电熔窑抑制了金属氧化物的挥发损失，特别熔制含铅、硼硅酸盐和氟化物乳浊陶瓷颜料特别理想。例如，对燃气熔化含铅陶瓷颜料的熔窑进行检测，其氧化铅的损失约为总生产量的8%，这种损失近似于陶瓷颜料的生产总成本增加了430元/吨。如果熔窑的日产量为7t/d，每天氧化铅的损失成本就为3010元，相当于在同等产量的电熔窑中生产相同数量的陶瓷颜料的电费的50%多。表3所列是火焰池炉和全电熔炉对易挥发物质挥发量的比较。

综上所述，日产量小于8吨的陶瓷熔块炉，尤其是对制造陶瓷颜料，采用全电熔炉是非常理想的熔化办法。

参考文献

1 辛木译.全电熔熔窑的设计.玻璃工业,1980,4

2 马家荣.搪瓷釉料电熔技术.玻璃与搪瓷,1991,6

3 叶京明译. 电熔和燃气窑炉的用能比较.玻璃译丛,1991,1

4 全电熔炉制搪玻璃釉工艺.中国搪瓷,1996,6

5 陈金方. 搪瓷瓷釉电熔炉. 中国搪瓷,1996,1

6 西北工业学院.玻璃工艺学.轻工业出版社

7 陈景雨. 陶瓷工业热工过程及设备, 中国轻工业出版社

8 华南工学院、清华大学编.硅酸盐工业热工过程及设备（下册）

（陶瓷工业热工设备），中国建筑工业出版社，1984