柳茂春

(潮州市粵潮節(jié)能技術(shù)咨詢服務中心 廣東 潮州 521000)

日用陶瓷是生活類陶瓷制品，有碗、盤、杯、碟、盅、匙、壺、鍋、罐等品種。傳統(tǒng)的日用陶瓷分為陶質(zhì)制品和瓷質(zhì)制品2大類，以吸水率的大小作為主要特征。陶器制品的吸水率>5.0%；瓷器制品的吸水率≤5.0%。陶器制品中分出粗陶器、普陶器和細陶器3小類；瓷器制品分出炻瓷器、普瓷器和細瓷器3小類。陶瓷制品的外觀裝飾分為白胎、色釉、釉下彩、釉中彩、釉上彩等。陶瓷制品必須經(jīng)燒制，有一次燒制和多次燒制。隨著技術(shù)的進步和制品質(zhì)量要求的提高，包括日用陶瓷藝術(shù)化和制品附加值的提升，引起陶瓷制品品質(zhì)的改良，如骨質(zhì)瓷等特殊瓷質(zhì)的產(chǎn)生，使陶瓷制品原料配方及生產(chǎn)工藝的差別化更加明顯。這些差別是為滿足不同陶瓷制品質(zhì)量和特性所必須的。然而，產(chǎn)品生產(chǎn)工藝的差別，必然導致單位產(chǎn)品能源消耗的差別。這些差別，是日用陶瓷單位產(chǎn)品能源消耗的限額設(shè)定和考核中所應考慮和研究的問題。筆者曾參與行業(yè)和企業(yè)的日用陶瓷單位產(chǎn)品能耗的調(diào)查分析，以及能耗限額標準的起草，體會到產(chǎn)品分類對單位產(chǎn)品能源消耗限額設(shè)定的影響，也對標準制定的科學性、符合性和可操作性以及能源消耗考核等方面產(chǎn)生作用。

1 日用陶瓷產(chǎn)品在能耗限額方面的分類

在常規(guī)的日用陶瓷產(chǎn)品分類中，主要是依據(jù)產(chǎn)品的功能特性；在日用陶瓷的產(chǎn)品標準方面，主要是針對產(chǎn)品的質(zhì)量要求。在日用陶瓷單位產(chǎn)品能源消耗限額方面，主要是針對為滿足產(chǎn)品功能特性以及質(zhì)量要求，所采用的生產(chǎn)工藝以及相應必須的能源投入。通過研究和分析，找出不同產(chǎn)品生產(chǎn)中影響能源消耗的客觀因素。通過分類，可以對不同類型的產(chǎn)品給出單位產(chǎn)品能源消耗限額的限定值。

1.1 日用陶瓷中分出陶質(zhì)和瓷質(zhì)2大類

陶質(zhì)制品的常規(guī)用料為陶土，瓷質(zhì)制品的常規(guī)和主要用料為石英、長石和高嶺土。一些特殊瓷種加入了骨碳、硅酸鎂等，也有一些原料調(diào)整后的含硅量或含鋁量較高。目前，陶質(zhì)制品和瓷質(zhì)制品的性能特征區(qū)分主要為制品的吸水率，胎體特征也可作為參考。陶質(zhì)制品的吸水率為>5.0%；瓷質(zhì)制品的吸水率為≤5.0%。吸水率的大小與制品的燒制溫度有直接關(guān)系，一般情況下，燒制溫度提高則會導致制品吸水率下降，制品的瓷化程度則相應提高。瓷質(zhì)制品必須的燒制溫度通常高于陶質(zhì)制品，因此，瓷質(zhì)制品的吸水率低于陶質(zhì)制品，瓷質(zhì)制品的瓷化程度高于陶質(zhì)制品。在單位產(chǎn)品能源消耗限額的研究中，制品燒制的能源消耗是最主要的因素，因為制品燒制的能源消耗通常占制品生產(chǎn)能源消耗總量的70%以上。陶質(zhì)制品生產(chǎn)的能源消耗總體上低于瓷質(zhì)制品，兩者生產(chǎn)的能耗存在明顯差別。在單位產(chǎn)品能源消耗限額的研究中，可對日用陶瓷分為陶質(zhì)和瓷質(zhì)2大類。

1.2 骨質(zhì)瓷和高石英瓷在分類中單列

骨質(zhì)瓷和高石英瓷也屬于瓷質(zhì)制品。在能源消耗的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，骨質(zhì)瓷和高石英瓷的生產(chǎn)能耗明顯高于其它的瓷質(zhì)制品。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，主要原因是生產(chǎn)用材料、燒制溫度和燒制次數(shù)方面的差別。另外，骨質(zhì)瓷和高石英瓷屬于附加值較高和檔次較高的制品，制作工藝方面比較考究，生產(chǎn)中質(zhì)量控制較嚴，導致返工產(chǎn)品偏多。

1.2.1 生產(chǎn)用料方面的差別

骨質(zhì)瓷的坯體中以磷酸三鈣為主要成分，是磷酸鹽—長石—石英—高嶺土四組分瓷。磷酸鹽來自骨碳，可以是動物骨制成的骨碳，也可以是人工合成的骨碳。高石英瓷坯體中以石英或富含二氧化硅礦物為主要原料，是石英—長石—粘土三組分瓷，素胎中二氧化硅含量不低于72%。骨質(zhì)瓷和高石英瓷特殊用料的作用主要是提高制品的透光度，制品通?？芍瞥杀√?，是日用細瓷中的精品。

1.2.2 燒制方面的差別

骨質(zhì)瓷和高石英瓷基本都是采用二次燒制、即是素燒和釉燒(燒成)，燒制溫度相對較高。由于技術(shù)的進步，部分制品的燒制方式經(jīng)過改進，可以是高溫素燒加低溫釉燒，溫度適度下降，但為了確保制品的瓷化程度，導致燒制溫度的下降幅度受到限制。骨質(zhì)瓷和高石英瓷為了品質(zhì)方面的保證，在燒制方面依然需要較大的能耗投入。由于單位產(chǎn)品能耗是與制品質(zhì)量掛鉤，薄胎的制品質(zhì)量較輕，每公斤制品的實際能耗明顯高于其它的日用瓷。因而，骨質(zhì)瓷和高石英瓷在單位產(chǎn)品能耗限額方面應單列。

在日用瓷中也有部分制品的原料中加入特殊的材料，如鎂質(zhì)強化瓷以硅酸鎂為主要成份，以提高制品的抗沖擊強度；強化瓷(目前行業(yè)中稱為航空瓷)，是以較高的含鋁量(通常為26%～30%)來使制品耐碰撞。此類制品的生產(chǎn)和燒制與普通日用瓷相近，可以一次燒制，也可以二次燒制，制品的外觀品質(zhì)要求，以及燒制的能耗總體上低于骨質(zhì)瓷和高石英瓷。因而，在單位產(chǎn)品能耗限額方面，仍然將此類制品歸入在普通日用瓷器中，不作單列。

1.3 普通日用瓷和日用陶按燒制次數(shù)細分類

普通日用瓷是指除骨質(zhì)瓷和高石英瓷之外的瓷器。這些瓷器由于功能特性、包括外觀要求的差別，在燒制方面存在較大差別，主要為燒制次數(shù)的不同。一次燒制通常為一次燒成，是泥質(zhì)胎體經(jīng)施釉后燒制，不經(jīng)素燒；二次燒制通常為一次素燒和一次釉燒，先對泥質(zhì)胎體作素燒后，對經(jīng)素燒胎體進行施釉后再釉燒。二次燒制的能耗明顯高于一次燒制，但是，二次燒制的能耗不是一次燒制能耗的加倍。因為二次燒制中，必有一次是燒成，另一次燒制是輔助性的燒制，兩次燒制的能耗各有不同。有些制品是經(jīng)過二次以上的燒制，是輔助燒制分為多次進行，這些燒制形式歸為二次燒制。在一次燒制和二次燒制的制品中，都有一些制品因外觀的輕微缺陷，經(jīng)修整后進行返燒，使制品的外觀輕微缺陷消除而成為合格品，這種返燒(返工)的燒制，在能耗限額的分類中，不視為燒制次數(shù)的增加。普通日用瓷中分出一次燒制和二次燒制(含二次以上)，對能耗限額的確定具有針對性。日用陶也有一次燒制和二次燒制，與普通日用瓷的情況相近似，也應細分出一次或二次燒制。

1.4 普通日用瓷一次燒制中按燒制溫度細分類

在普通日用瓷中，采用一次燒制的制品數(shù)量最多。這類制品的燒制溫度通常是在1 180～1 370 ℃，制品的吸水率都是≤0.5%。由于原料和制品品質(zhì)的要求不同，在生產(chǎn)工藝，特別是燒制溫度方面存在很大差別。在行業(yè)內(nèi)部，通常稱為中溫燒制和高溫燒制，≤1 280 ℃稱為中溫，>1 280 ℃稱為高溫。中溫燒制和高溫燒制所涉及的能耗差別較大，在能耗限額中必須再細分為2類。以燒制溫度的中溫和高溫分類比較合理，具有針對性，在行業(yè)中易于辨別。制品燒制的窯爐都配備有溫度監(jiān)控裝置和燒制溫度顯示，在能耗的考核中能夠分類識別。在能耗的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，一次燒制的普通日用瓷中，采用中溫燒制和高溫燒制的能耗相差為每噸產(chǎn)品約100 kg標準煤。因而，在一次燒制的普通日用瓷能耗限額方面，可按燒制溫度分為2類，以中溫和高溫的界限(1 280 ℃)作為分類的界限。日用陶的一次燒制中基本都是采用較低溫度，當燒制溫度提高時，會引起制品的瓷化，改變陶的性質(zhì)。因而，日用陶的一次燒制方面不必細分類。

1.5 日用陶瓷外觀裝飾及生產(chǎn)工藝差別對能耗的影響

日用陶瓷的外觀裝飾多樣化，有白胎、色釉、釉下彩、釉中彩和釉上彩。由于裝飾要求的不同，生產(chǎn)流程和生產(chǎn)工藝方面出現(xiàn)一些差別，在生產(chǎn)的能耗方面也存在差別。日用陶瓷生產(chǎn)中基本的工藝流程圖如圖1所示。

1.5.1 釉上彩繪和電鍍增加特殊的能耗

從日用陶瓷生產(chǎn)的基本工藝流程圖可以看出：產(chǎn)品生產(chǎn)都包含了坯、釉料制備、制品成形、修坯、施釉、燒成、成品檢驗、成品入庫等工序。部分產(chǎn)品經(jīng)素燒，在燒制的分類中已歸入二次燒制；部分制品經(jīng)過釉下彩繪或釉中彩會，其彩繪花面的燒制已在燒成時一并完成，不產(chǎn)生特殊的能耗。釉上彩繪是在經(jīng)燒成制品上的加工，釉上彩繪之后還要通過窯爐進行烤彩，產(chǎn)生窯爐生產(chǎn)的能耗；電鍍是部分制品采用鍍鋁或鍍鈦進行外觀裝飾，電鍍工序單獨增加能耗。釉上彩繪和電鍍是部分制品生產(chǎn)所增加的工序，而且是通過加熱處理，相對其它制品產(chǎn)生了特殊的能耗，在能耗限額中，應在能耗限定值方面給予適當提高，與其它制品形成差別。

圖1 日用陶瓷生產(chǎn)的基本工藝流程圖

1.5.2 坯料和釉料外購減少了能耗

由于產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)部的分工和配套，部分企業(yè)的坯料或釉料是外部采購，企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)中減少了一部分能耗。在能耗限額的限定值方面應給予適當?shù)慕档汀?/p>

2 能耗限額中的分類及統(tǒng)計、計算和考核

2.1 能耗限額中的分類列表

表1 日用陶瓷單位產(chǎn)品能源消耗限額表(kgce/t)

根據(jù)調(diào)查和上述的研究和分析，對日用陶瓷的能耗限額分類可以以圖表形式表示(見表1)。

在日用陶瓷單位產(chǎn)品能源消耗限額設(shè)定中，可再分為一式多表，各表中的限定值不同。分別為既有(現(xiàn)有)企業(yè)的限定值、新建或改、擴建企業(yè)的準入值以及作為企業(yè)階段節(jié)能目標的先進值。在某一產(chǎn)區(qū)或某一企業(yè)中，可根據(jù)制品種類進行分類，當制品種類簡單時，能源消耗限額表可作簡化。

表1中各項制品的能耗限額限定值，可根據(jù)調(diào)查和分析后的結(jié)果來確定。在能耗考核中，如涉及坯、釉料外購或制品釉上烤花、電鍍的，應作增加或扣除。假設(shè)：日用陶器(一次燒制)的單位產(chǎn)品能源消耗限額限定值為500 kg標準煤/噸制品，扣除坯、釉料外購的能耗共60 kg標準煤/噸制品，實際限定值應為440 kg標準煤/噸制品。當制品涉及釉上烤花或電鍍時，實際限定值則是增加。

2.2 能耗統(tǒng)計

日用陶瓷的綜合能源消耗統(tǒng)計是從原料和能源進入工序開始，到合格產(chǎn)品計量入庫全過程。通常是包括坯、釉料制備、制品成形、修坯、素燒、冷修、釉下彩繪、施釉、釉中彩繪、釉燒、釉上彩繪或電鍍，也包括模具制作，各道工序的檢驗、制品的烘干、制品的包裝等。與生產(chǎn)相關(guān)的供水、供熱、供氣、機修等輔助和附屬生產(chǎn)系統(tǒng)，以及生產(chǎn)管理部門等所消耗的能源也應計入。目前，日用陶瓷生產(chǎn)的能源主要為燃料和電力。

2.3 能耗計算方法

日用陶瓷產(chǎn)品綜合能源消耗按式(1)計算：

E=e1×p1+e2×p2+e3×p3+e4×p4+……

(1)

式中：E——日用陶瓷產(chǎn)品綜合能源消耗，kgce；

e1——煤耗，kg；

p1——燃煤折算標準煤系數(shù)，kgce/kg；

e2——油耗，kg；

p2——燃油折算標準煤系數(shù)，kgce/kg；

e3——氣耗，kg或m3；

p3——燃氣折算標準煤系數(shù)，kgce/kg或kgce/m3；

e4——電耗，kW·h；

p4——電力(當量)折標準煤系數(shù)，kgce/(kW·h)。

日用陶瓷單位產(chǎn)品能源消耗按式(2)計算：

(2)

式中：ej——第j種產(chǎn)品的單位產(chǎn)品能源消耗，kgce/t；

Ej——第j種產(chǎn)品的綜合能源消耗，kgce；

Tj——第j種符合GB/T 3532、GB/T 10815、GB/T 13522、GB/T 28115、GB/T 29491等日用陶瓷合格產(chǎn)品的產(chǎn)量，t。[1]

2.4 驗證和考核

能耗統(tǒng)計的結(jié)果可以進行必要的驗證。因為現(xiàn)場統(tǒng)計中，各批次產(chǎn)品的生產(chǎn)中可能會出現(xiàn)一些差異，可以取多批次統(tǒng)計結(jié)果的平均值。筆者在對日用陶瓷能耗的統(tǒng)計中，曾經(jīng)取用企業(yè)全月或全年的能源投入和生產(chǎn)合格產(chǎn)品總量進行計算，并與現(xiàn)場分批次的計算結(jié)果進行對照，如果二者基本相同或相近，則證明取得數(shù)值是比較可信的。否則，應進行分析，找出引起差距的原因。

可根據(jù)統(tǒng)計的結(jié)果進行分析，找出能耗產(chǎn)生的主要工序，并與過去各工序能耗進行對比，分析能耗增減的原因，以便從技術(shù)和管理方面的改進。由于單位產(chǎn)品能耗是以合格產(chǎn)品計算重量，不合格品和報廢產(chǎn)品的能耗被攤附在合格產(chǎn)品中，產(chǎn)品合格率的高低直接影響單位產(chǎn)品能耗。因而，提高產(chǎn)品合格率，也是生產(chǎn)降耗的措施和手段。

3 結(jié)語

日用陶瓷中，不同產(chǎn)品的生產(chǎn)能耗存在較大差異，這些差異是由于生產(chǎn)的客觀情況所引起的。為使單位產(chǎn)品能源消耗限額的設(shè)定相對合理，具有科學性、符合性和可操作性，應針對能耗問題進行產(chǎn)品分類，并對能耗統(tǒng)計范圍、統(tǒng)計和計算方法進行界定。筆者的研究和分析，有助于行業(yè)和企業(yè)，加強對日用陶瓷單位產(chǎn)品能源消耗限額設(shè)定方面的理解，對能耗相關(guān)標準的制定及考核也有一定的幫助。