2019我国发泡陶瓷产业现状及技术分析


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1 前 言

近几年我国发泡陶瓷(建筑用)产业正处于快速发展阶段,发泡陶瓷隔墙板及装饰一体化板、保温板在建筑上的应用正不断增长,生产技术与相关标准也不断成熟。由于发泡陶瓷可消纳的大量工业固废及矿山尾矿,受到各方面的重视与关注。

近日,中国建筑材料联合会发布2019年建筑卫生陶瓷行业大气污染防治攻坚战实施方案。其中提及:

1) 2019年建筑卫生陶瓷行业在用生产线100%达标。实现在2018年基础上万元产值综合能耗降低15%,烟气粉尘排放总量减少10%、二氧化硫排放量减少20%、氮氧化物排放总量减少10%、二氧化碳排放总量减少10%。

2) 淘汰落后产能10%。(1)建筑陶瓷年产量少于 100万平方米/年(不含)的生产线;(2)卫生陶瓷年产量少于20万件/年(不含)的生产线;(3)长期处于停产状态,或环保不达标、产品质量达不到标准的生产线。

3) 产品结构调整进一步推进陶瓷砖薄形化、卫生陶瓷轻量化,推进发泡陶瓷产业的发展;能源结构调整进一步提高建筑陶瓷企业使用天然气的占比,达到50%。

4) 进一步完善和推广建筑陶瓷干法制粉工艺技术,连续球磨工艺技术,建立集中制粉商品化应用示范中心;进一步推广低温快烧工艺、卫生陶瓷高压注浆成形工艺等。(来源:中国建筑材料联合会)

2 基本概念

发泡陶瓷(Foamed Ceramics)——以矿山尾矿、工业固废料等无机矿物为主要原料,添加特殊的发泡剂,采用湿法或干法制料,经布料成型、窑炉高温(1150 ~ 1200℃)烧成,可用于建筑物非承重内外隔墙及外墙的轻质新型板材。

3 发 展 历 史

发泡陶瓷的研究历史已久,20世纪30年代,法国首先研制发泡玻璃;20世纪70年代,美国成功研发发泡陶瓷,康宁公司实现发泡玻璃产业化;我国在20世纪80年代开展发泡陶瓷(多孔化陶瓷)的研发工作,20世纪90年代我国陶瓷砖行业开始了轻质发泡陶瓷砖的研发。江苏一方科技首先实现发泡陶瓷保温板(辊道窑/隧道窑)产业化;广西碳歌企业率先实现发泡陶瓷隔墙板产业化生产;河南科美率先实现300 kg/m3以下的保温装饰一体化的轻质板材生产与销售;江西璞晶率先实现发泡微晶玻璃板材工业化生产。我国在该领域产业化处于世界领先水平。

4 主要原料

目前生产发泡陶瓷(隔墙板、装饰一体化板、保温板)的主要原料有:瓷砖厂抛光渣、珍珠岩、瓷砖厂废料压榨泥、粉煤灰、煤矸石页岩、花岗岩尾矿、有色金属尾矿(铁矿、钼矿、钨矿、铜矿、稀土矿、金矿等)、钢铁制造产生的钢渣、水渣、铁渣等,以及练铝产生的赤泥、河道淤泥等。

根据配方要求及原料化学组成和烧结性能,废料应用从60% ~ 90%不同,生产的发泡陶瓷根据应用不同(保温、隔墙、隔音、装饰等)密度可调节,从110 ~ 990 kg/m3不同。

5 主要优点

发泡陶瓷(建筑用)的主要优点如下:

轻质高强、保温隔热、防火阻燃、防水防潮、隔音降噪、耐酸耐碱、吸水率低、耐老化好、施工简单、工期缩短、使用寿命长、无有害物质释放。

6 应用领域

发泡陶瓷隔墙板主要应用于各类工业与民用建筑内隔墙与外隔墙(非承重),发泡陶瓷保温板用于建筑物屋顶与外墙及工业,发泡陶瓷保温装饰一体化板主要应用于建筑物外墙,发泡陶瓷板材深加工产品在建筑物外装饰物件的应用比例在增长。目前,发泡陶瓷隔墙板在装配式建筑领域的应用正逐渐扩大,随着产品性能改善,其在造船、太阳能等工业领域的应用也在延伸。

7 企业状况

据初步调查统计,目前我国各类发泡陶瓷生产企业有约二十家。其中生產发泡陶瓷保温砖(板)企业有8家,小计13条生产线,在生产的有6条生产线;生产发泡陶瓷保温装饰一体化板企业有5家(不含密度0.9 ~ 1.2,>1.5的),有5条生产线;生产发泡微晶复合装饰板企业7家,11条生产线,有10条正在生产。

初步统计,全行业现有隧道窑21条,辊道窑9条,合计30条窑炉,隧道窑占70%,辊道窑占30%。

经过近几年的发展,进入2019年下半至2020年,原有生产发泡陶瓷隔墙板的企业不少计划或正在扩建,计划新建的企业至少有10家以上。提高单窑产能、降低能耗、降低成本成首要工作。发泡陶瓷隔墙板的产能正处于增长期。

江西新余中材的企业介绍:

2019年6月16日,江西中材新材料有限公司20万立方发泡陶瓷墙体材料改建一期工程项目开工。据报道,一期工程项目规划总投资预计5亿元,企业年销售收入预计10亿元,年纳税总额预计5000万元。项目一期拟在江西中材(江西新余)原址二期厂房内建设年产7万立方发泡陶瓷墙体材料生产线,规划二期投产后发泡陶瓷墙体材料生产线产能达到20万立方。

公开资料显示,江西中材新材料有限公司由国资主管部门下属中国中材集团控股,是集研发、生产、销售、技术咨询于一体的国家高新技术企业。公司主导产品为多晶硅铸锭用石英陶瓷坩埚,其自主开发的石英陶瓷注凝成型技术为世界首创。

8 技术分析

总体上看,由于发泡陶瓷产业化时间还较短,还有许多基础研究有待优化,工业化生产技术有待完善,产品应用技术体系有待深入研究,产品标准仍有待进一步完善。

发泡陶瓷隔墙板工业化生产主要围绕着如何提高产能、降低能耗、提高自动化水平、改善内在品质、提升优等品率,开展技术创新与攻关工作。

我国发泡陶瓷行业各企业正围绕着以下技术项目开展研发、中试、大生产。(主要针对发泡陶瓷隔墙板)

2019年佛山潭洲陶瓷装备与材料展关于发泡陶瓷领域装备与技术进步表现如下:

(1)金刚超高温陶瓷辊棒,最高使用温度1400℃,1300℃时弯曲强度达70 ~ 90 MPa。这种辊捧在发泡陶瓷辊道窑中得到使用,有利于克服承重与变形问题。

(2)针对发泡陶瓷辊道窑辊棒承重大,对传动要求高的特点,广东星光传动研发大功率传动系统。

(3)针对2017 ~ 2018年隧道窑用碳化硅横梁存在的开裂与断裂问题,山东多个碳化硅企业产品质量正在改善。

(4)针对发泡陶瓷隔墙板半成品后期加工废料率过高问题,科达洁能与奔朗合作推出新型金刚石刮刀与设备。取代传统的带锯,在两个企业生产,可减少废料15%左右。

(5)佛山前沿机电对现有单层布料设备进一步改善,推出布料更平整布料设备。

(6)佛山光华智能研发新型刮平设备,样机进入企业试生产,三层布料设备研发也取得良好进展。

(7)佛山东海建能研发制作隧道窑三层布料设备,已申请专利,可减少人工,降低生产成本,提高产能,有待进入生产检验完善。

(8)科达洁能AGV在发泡陶瓷半成品转运中得到应用。

(9)佛山德力泰对隧道窑三层装载系统进行改进,稳定性提升。新型结构大产量隧道窑正在设计研发。

(10)佛山瑞陶窑炉推出大断面大产量的发泡陶瓷烧成隧道窑。

(11)科达洁能对现有辊道窑入口及三带结构改善,产量提升15%左右。

(12)佛山爱陶机电对发泡陶瓷切割加工设备进行改善,推出新型设备。

总体上看,我国发泡陶瓷生产装备技术水平在不断提升,在该领域领先于世界。

但是整体上还存在产能低、能耗高问题,须从工艺与窑炉等方面系统解决。

9 市场预测

发泡陶瓷隔墙板由于生产企业少、单窑产量低、产品基本上处于供不应求局面,窑炉负荷达到100%。

发泡陶瓷保温装饰一体化板,有待标准与市场推广拉动。发泡陶瓷保温板,产需也没有平衡,产能只发挥不到一半,市场销售有下降趋势。

根据住建部“十三五”规划,到2020年全国装配式建筑新建比例达15%以上,其中重点地区达到20%以上,装配式建筑的发展,对发泡陶瓷隔墙板市场仍有一定推动作用。

随着产品性能改進,产品在机场、地铁、船舶、太阳能、组装式营房、公共厕所、外墙艺术化装修等领域市场将会有一定增长。做好发泡陶瓷产品(隔墙板、外墙装饰板、保温板)的市场定位是关键。

10 前景展望

总体上看,发泡陶瓷是一种综合性能优秀的新型材料。由于其生产过程能大量消纳各类工业固废料和矿山尾矿,有利于环境保护,因此发泡陶瓷产业也是绿色循环经济产业。

随着技术进步、产品品质提升、单窑产量增大、自动化程度提高、能耗及成本将会不断降低,有利于市场推广,有利于企业经济效益的提高。

随着生产企业、设备制造企业、设计研发机构及大学、行业协会、政府相关部门的沟通与合作,制定相应产业政策,发泡陶瓷行业才会更健康发展。

随着各发泡陶瓷企业从原料、配方、生产、设备、品控、包装、加工、运输、施工各方面系统改善,相信发泡陶瓷产品可以满足不同建筑应用的需要。

随着从原料标准到产品标准,再到使用验收标准体系的建立与完善,发泡陶瓷相关产品一定会向中高端发展,发泡陶瓷产业也一定会做强做大。

随着发泡陶瓷产业的合理布局,其产量将迅速扩大,满足市场的供货能力也将扩大,这一产业将会迎来新的更大发展。

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