胡立庭
佛山市骏德丰建材有限公司
摘要：目前，伴随着对环境保护和可持续发展要求的提高，陶瓷工业发展迎来新篇章的同时也提出了严峻的考验。本文从这一现状出发，以节能减排、智能AI为切入点对现代陶瓷工艺的改革创新进行分析以及发展趋势展开探讨，希望能为促进陶瓷工业的有序健康发展提供帮助。
关键词：陶瓷工业节能；智能技术；发展趋势
引言
在人类经济和社会活动不断发展和增强的今天,同时加剧了对资源和能源的消耗。如何充分利用有限的资源和能源,实现资源、人口、环境和效益多方面的统一,实现资源消耗减量化和环境影响最小化的多元化循环经济发展模式。
1陶瓷工业的节能技术
1.1原料加工过程中的节能
陶瓷原料加工部分的能耗在整个生产过程中占很大的比例,其中燃料耗用占40%左右,装机容量占60%左右,节能潜力较大。陶瓷厂应选用标准化、系列化生产的原料进厂,以保证产品质量的稳定性和减少粉尘、噪音污染。现在陶瓷厂绝大部分采用间歇式球磨机做细磨设备,其内衬主要用燧石衬。如果球磨机大量采用橡胶衬,既可以减少球磨机的负荷,又增加了球磨机的有效容积,产量可提高20%左右,单位产品电耗可降低20%左右。如果采用氧化铝衬,则可提高球磨效率。根据不同的工艺配方向泥浆中加入高效减水剂、助磨剂并制定合理的料、球、水比例,在球的选择上应有合理的大、中、小不同形状的球级配。在球磨时,采用氧化铝球既可缩短球磨时间,又可节电20%左右。今后,广东陶瓷行业应大力推广使用连续式、大吨位球磨机进行球磨,产量可提高10倍以上,节能30%以上,并节约了基建厂房的投资。可以连续加料和出料不需要停机,并可以制浓浆,使后面的喷雾干燥节省能耗20%～30%。与小吨位球磨机相比,大吨位球磨机可以节省电耗10%～30%。另外,可以采用变频器改变电流频率来调速,也可以使用佛山冠菱自动化技术有限公司研制的冠能球磨机专用控制器,可减少电耗20%左右。
1.2采用自控技术
使用自控技术是目前国外普遍采用的有效节能方法,它主要用在窑炉的自动控制,因而使窑炉的调节控制更加精确,对节约能源,稳定工艺操作和提高烧成质量十分有利。同时还为窑炉烧成的优化提供可靠的数据。先进的窑炉应配置自动点火、熄火监测,窑内压力监测,地震监测,窑内氧浓度监测,气体泄漏监测,辊棒损折、叠砖监测,及喷嘴用电偶记录仪等一系列监测仪器。从而保证了窑炉的省力、节能、快速烧成。其可节能10%～15%。广东陶瓷行业为了降低生产成本,主要使用重油、重油和柴油的混合油、煤焦油等燃料,粘度大,杂质多,含硫量高,不完全燃烧多,基本上没有配置自动控制设备,亟需研究改进。
1.3微波辅助烧结技术
微波辅助烧结技术是通过电磁场直接对物体内部加热,而不像传统方法热能是通过物体表面间接传入物体内部,故热效率很高(一般从微波能转换成热能的效率可达80%～90%),烧结时间短,因此可以大大降低能耗达到节能效果。例如Al2O3的烧结,传统方法需加热几个小时而微波法仅需3～4min。据报道,英国某公司有一种新型的陶瓷窑炉生产与制造技术。该窑炉最大的特点在于:它不仅采用了传统的气体烧成技术,而且在传统窑炉中把微波能和气体燃烧辐射热有机结合起来。这样既解决微波烧成不容易控制的问题,又解决了传统窑炉烧成周期长、能耗高等问题。据介绍这种窑炉适用于高技术陶瓷及其他特种陶瓷的烧成,达到快速烧成,减少能耗,降低成本的目的。
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2陶瓷工业中的智能技术
2.1AI在陶瓷配方中的应用
陶瓷配方是一个复杂的科学领域，一方面配方本身还没有一个通用的理论公式或数学模型，要凭科技人员的实践经验，另一方面科技人员积累了宝贵的经验。如何将这些宝贵的经验用计算机构建一个专家系统，实现配方计算、优化设计、正交实验设计与分析等的计算机化，无疑是一件极有意义的工作。早在上世纪九十年代，西北轻院的高力明教授就利用计算机，采用广义杠杆规则、线性规划等方法对陶瓷配方的优化进行了研究，其后又运用逐次线性回归分析、陶瓷原料预均化技术等方法对陶瓷坯釉配方的优化进行了研究，开发出陶瓷坯釉料配方最优化计算集成软件，并在生产中得到了实践应用。景德镇陶瓷学院章义来、胡国林等人也对陶瓷配方的专家系统进行了研究，并开发出相应的软件；章义来主持完成的国家863项目，在陶瓷配方专家系统的基础上开发出陶瓷CAD集成系统，从原料的选择、配方优化到产品造型与装饰的设计都可用计算机完成。
2.2AI在陶瓷工业生产过程中的应用
随着计算机的发展和普及，计算机在陶瓷行业中的地位也显得越来越重要，从陶瓷配方设计到陶瓷生产参数的控制，从陶瓷造型和装饰设计到陶瓷的销售、企业的管理都可以利用计算机来进行控制、调节，以提高效率，减轻劳动强度。如何将AI技术融入到这些计算机应用技术中，我国陶瓷工程技术人员已开始进行这方面的探索。例如，章义来等人研究开发了基于专家系统的智能图案设计系统，通过引入基于专家系统进行图案创作，大大减轻了陶瓷装饰花纸设计人员的工作复杂度，也提高了设计质量。产品质量是任何企业的生命线，陶瓷工业是传统劳动密集型产业，生产工序繁多，影响产品质量的因素也多，如何分析产品缺陷及其原因对现场技术人员来说是一项重要又困难的工作，更不要说一般工人了。但是如果到各个工序中去总结专家的经验，并利用这些经验建立一个数据库，一个便于工人查询的专家系统，工人在当班时发现产品质量出现问题便能马上
上机查询，可能问题就能及时解决。
3陶瓷工业发展的趋势
陶瓷砖薄型化方向近期在国内外都逐步取得共识。陶瓷薄板正是体现了节能、节材和环保的要求。我国陶瓷薄板的生产工艺有2种:一种是湿法挤压成形,另一种是干压成形。咸阳陶瓷研究设计院在"十一五"期间开发的湿法挤压成形薄板,其目标是研制出厚度3.5-5㎜的陶瓷薄板生产工艺技术和装备。湿法挤压成形生产工艺:原料配料※混料※加水搅拌※陈腐揉练※真空挤压成形※滚压※切割※干燥※施釉※烧成。干法成形生产工艺:原料配料※球磨制浆※喷雾干燥※压形※干燥※施釉※烧成。陶瓷砖的薄型化是在满足使用要求的前提下,尽量减少原料的使用量,已达到节能的目的。同时陶瓷砖薄型化的推广有一定的难度。一是要加大宣传力度,扭转陶瓷砖越厚越好的消费误区;二是要加大监管力度,引导消费,限制高能耗产品的生产;三是要完善产品标准,使消费者明确产品质量标准,了解各项指标,从质上对新产品加深认识。
结束语
陶瓷行业作为高能耗、高消耗的行业，通过节能技术的实施、研发新型节能技术及设备、发展循环经济和窑炉技术革新，都可以实现节能的目标，可为发展低碳经济发挥举足轻重的作用。而且，随着计算机技术的发展，智能控制技术在节能方面具有很强的优势和应用市常通过智能控制，不仅提高了调节的精度，还避免了人工调节的高工作量需求。
参考文献
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[2]陈功备,胡国林,钟贵全.人工智能在陶瓷工业中的应用探讨[J].中国陶瓷工业,2018,19(3):20-22.
[3]应建中,胡学兵,谢世坤.智能控制在梭式窑节能技术中的应用探析[J].中国陶瓷,2017(1):34-36.
论文作者:胡立庭
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第21期
论文发表时间:2019/11/26
标签：陶瓷论文; 烧成论文; 节能论文; 配方论文; 球磨机论文; 窑炉论文; 技术论文; 《中国西部科技》2019年第21期论文;