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| 陶瓷原料粉體制備新技術(shù)及未來(lái)趨勢展望（一） |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2015-06-05 10:41:29 瀏覽次數： |
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（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）我國是世界陶瓷生產(chǎn)的第一大國， 在陶瓷生產(chǎn)的過(guò)程中，原料加工所消耗的能源占了很大的比例，同時(shí)原料加工技術(shù)也決定著(zhù)陶瓷產(chǎn)品的質(zhì)量。球磨設備是陶瓷廠(chǎng)的主要機械設備之一, 它的電耗占陶瓷廠(chǎng)總電耗的30%左右。因此如何提高球磨機的效率、降低能耗、減少生產(chǎn)成本, 對企業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。
隨著(zhù)陶瓷行業(yè)的迅速發(fā)展，在瓷磚產(chǎn)品的推陳出新之余，陶瓷機械設備企業(yè)、原料化工企業(yè)倒逼升級進(jìn)步的迫切感愈發(fā)強烈。只有原料制備技術(shù)的不斷革新， 才能推動(dòng)陶瓷行業(yè)向高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
目前陶瓷行業(yè)的粉磨裝備主要是球磨機。球磨機是最早出現且應用最為普遍的粉磨設備， 國內建筑衛生陶瓷行業(yè)球磨制漿生產(chǎn)工序主要使用鋁球石或天然鵝卵石作為球磨機球磨介質(zhì)，與投磨原料按比例進(jìn)行一次研磨，存在球磨機運行效率低、時(shí)間長(cháng)、產(chǎn)量低、電耗高和球石損耗大等缺點(diǎn)，增加了生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)成本，進(jìn)而影響行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。
國內外對提高球磨機研磨效率和節能做了大量的工作，研究結果表明，球磨機的機械效率僅為2%～5%。球磨機雖然已經(jīng)過(guò)多年的不斷改進(jìn)、發(fā)展，并且已經(jīng)開(kāi)發(fā)出大型球磨機和連續球磨機，但總體看來(lái)，從機械結構方面提升球磨機的機械效能幾乎已經(jīng)達到了技術(shù)的極限。
1 陶瓷行業(yè)原料制備技術(shù)現狀
多年來(lái)， 我國陶瓷生產(chǎn)企業(yè)的原料制備普遍存在工藝流程落后，裝備幾十年不變，能源利用率低，能耗巨大這一嚴峻而現實(shí)的問(wèn)題。特別是陶瓷原料的制備一直采用間隙式球磨工藝，幾十年沿用至今幾乎沒(méi)有改變，該工藝最大優(yōu)點(diǎn)是能夠確保陶瓷原料的配比在球磨前后不會(huì )發(fā)生變化，物料混合得非常均勻，正由于間隙式球磨機具有這一優(yōu)點(diǎn)， 在陶瓷行業(yè)原料的粉磨工序中占據了不可動(dòng)搖的地位。然而這一球磨工藝的最大缺點(diǎn)是，物料在粉磨過(guò)程中不可避免地會(huì )出現“過(guò)度粉碎”現象，使粉碎機生產(chǎn)能力降低，單位功耗增加。而國外早已經(jīng)開(kāi)始采用連續式球磨機，連續式球磨機具有顯著(zhù)的節能效果，但該技術(shù)國內卻一直沒(méi)有推廣開(kāi)來(lái)。一個(gè)主要的問(wèn)題是國內陶瓷原料難以達到標準化，且原料的種類(lèi)繁多，水份差異較大，無(wú)法實(shí)現自動(dòng)給料和配料。
球磨機是目前陶瓷行業(yè)原材料加工環(huán)節中最常用的物料粉磨設備，具有粉碎比大，結構堅固，單機產(chǎn)量高和氣密性好等優(yōu)點(diǎn)，但球磨機球磨工藝相對落后，球磨時(shí)間長(cháng)、能耗物耗大。多年來(lái)，陶業(yè)人對球磨效率的研究從未停止，漸漸總結出了影響球磨效率的因素，包括： 磨機轉速、填料系數、研磨介質(zhì)、料球水的比例、解膠劑、加料方法、入料粒度等。
在陶瓷行業(yè)節能呼聲愈來(lái)愈高的今天， 針對陶瓷行業(yè)原材料加工環(huán)節中單一的球磨工藝球磨時(shí)間長(cháng)、能耗物耗大的現狀，采用先進(jìn)的粉磨設備，研究、制造出適合我國陶瓷原料配方工藝與陶瓷生產(chǎn)技術(shù)的粉磨設備，已成為行業(yè)亟需解決的重要問(wèn)題。這幾年，一直沒(méi)有什么變化的原料加工工藝和加工設備受到了一些企業(yè)的重視，經(jīng)過(guò)多年的研究和實(shí)踐，有了新的變化和新的思路，針對中國的陶瓷原料的現實(shí)， 尋找到可以操作的工藝路線(xiàn)和新型的粉磨設備，并取得了一定的成效。
2 陶瓷原料制備新技術(shù)
近年來(lái)，為了適應陶瓷行業(yè)發(fā)展的需求，陶瓷行業(yè)原料與制備企業(yè)不斷地探討，針對陶瓷生產(chǎn)與應用的現狀，研發(fā)出一系列新型、高效、節能的陶瓷原料專(zhuān)用設備，用于解決傳統陶瓷生產(chǎn)工藝流程中球磨環(huán)節能耗巨大，耗量成本高的缺點(diǎn)， 在原材料的快磨系統， 連續球磨新技術(shù)、干法制粉等方面取得了很大的成功。
2.1 神工快磨系統
佛山市博暉機電有限公司研發(fā)的神工快磨系統采用“快磨機”與“球磨機”相組合的二段粉磨流程，有效地避免了物料在球磨機的初始粉碎階段所消耗的大量的能量，降低了球磨機的能耗，同時(shí)還可以極大地縮短物料的整個(gè)球磨過(guò)程所耗費的時(shí)間， 從而達到了在原料制備階段的節能。
神工快磨節能原理分析
所謂“神工快磨”，其實(shí)是立式磨的一種改革。其粉磨機理屬于“料床粉磨”，或稱(chēng)之為“料床擠壓粉磨”，優(yōu)點(diǎn)是有用功多、機械效率高。神工磨與球磨機在陶瓷原料粉磨中的聯(lián)合應用，是針對當前陶企普遍使用的陶瓷原料（砂石料和泥料）用“傳統單一球磨”的加工工藝進(jìn)行的一種陶瓷原料加工工藝的創(chuàng )新。
先對粒徑較大的砂石料進(jìn)行粗破碎，使物料成粉片狀，達到非常微小的細度（ ≤10 目篩），部分細小顆粒以片條狀存在，研磨過(guò)程擠壓內部也產(chǎn)生了裂紋， 這樣的物料進(jìn)入球磨更容易研磨； 然后經(jīng)過(guò)處理的碎砂石料與別的泥類(lèi)料按一定的配比配好料再入球磨機， 然后由球磨機內的3 種不同尺寸的球石進(jìn)行研磨， 由于物料粒徑都很小， 在球磨機中物料可以直接進(jìn)入細磨階段，然后經(jīng)過(guò)8 h 左右的球磨過(guò)程，最后得到泥漿狀的陶瓷物料。此工藝大大降低了球磨機能耗、縮短了球磨時(shí)間，，從而達到了在原料制備階段的節能。
神工快磨工藝節能的主要原因：
（1） 神工快磨工藝的入球(硬質(zhì)) 物料粒徑在2 mm（10 目）以下，物料間粒徑差異很??；傳統球磨工藝的入球物料粒徑在15 mm 以下，且物料間粒徑差異很大。
（2） 神工快磨破碎后， 物料的礦物結構出現微裂，易于球磨機研磨加工。
（3） 神工快磨工藝改變了球磨機球石級配，增加球石與物料的接觸面，提高研磨效率。
傳統球磨研磨最長(cháng)時(shí)間為16 h， 而神工快磨由于入磨粒徑是一致的，這樣可以減少過(guò)磨縮短球磨時(shí)間。如南莊新明珠陶瓷有限公司，從14 h 變?yōu)? h，綜合耗電從38 kW·h降到26 kW·h。高明貝斯特，從14 h 降為8 h，有時(shí)候能降到7 小時(shí)，耗電是從43 到29.8 kW·h。湖南兆邦陶瓷有限公司，從原來(lái)的22 h 降到14 h，耗電是從39 kW·h 降到27.9 kW·h。
傳統球磨工藝與神工快磨工藝在節能方面比較如下：
（1） 神工快磨節約的成本：約520 萬(wàn)元/年；
（2） 神工運行每天產(chǎn)量： 1000 t，每噸電耗7.6 kW·h，磨輥磨耗約2.9 元/t ；
（3） 神工破碎料占磨球配方料的62%； 球磨每天可以處理1600 t 配方料，每年以300 天計算；
（4） 神工快磨新工藝，球磨單位電耗約21.18kW/t，單位電費以0.79 元/kW·h 計算，球石磨耗約7.5 元/t，球襯磨耗約1.4 元/t；
（5） 傳統工藝，球磨單位電耗約35.12 kW/t，球石磨耗約12 元/t，球襯磨耗約2 元/t；
（6） 傳統工藝每天需要40 臺球磨機（40 t 球）加工，神工快磨工藝由于球磨時(shí)間縮短至8 h， 即只需要20 臺球磨機；從而神工快磨工藝可以節省20 臺球磨機，即節省600 萬(wàn)元。
2.2 神工快磨與傳統球磨工藝比較
新的球磨工藝相對于傳統球磨工藝有兩大突破之處：其一，將粗細不同的大粒徑的砂石料用立磨破碎成均勻的小粒徑物料（ ≤10 目篩），此過(guò)程相當于球磨機里面的粗磨階段， 但是立磨所用的能耗大大低于球磨機的粗磨能耗；
 其二，優(yōu)化球磨機球石級配，由于新工藝入磨物料粒徑都很小， 可以直接進(jìn)入細磨階段， 不需要大粒徑的（如： D50 /D60 /D70 ）球石來(lái)粗磨，因而可以增加小粒徑球石（如： D20 /D30 /D40 ）特別是增加D20球石的用量，以增加球石與物料的接觸，提高研磨效率。傳統球磨工藝中球石級配（ D30﹕D40﹕D50﹕D60﹕D70 ）在整個(gè)球磨階段（粗磨與細磨）是不變的， 在粗磨階段主要是用到了D70 /D60 /D50等級配的球石，而細磨階段主要是用到了D30/D40等級配的球石，球石級配中的不充分利用會(huì )極大的影響球磨效率， 增加球磨時(shí)間球磨能耗。神工快磨工藝與傳統球磨工藝的節能對比如圖1 所示。神工快磨工藝與傳統球磨工藝的原料入磨粒徑對比如圖2 所示。
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