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| 陶瓷原料粉體制備新技術(shù)及未來趨勢展望（一） |
| 來源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時間：2015-06-05 10:41:29 瀏覽次數(shù)： |
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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)的過程中，原料加工所消耗的能源占了很大的比例，同時原料加工技術(shù)也決定著陶瓷產(chǎn)品的質(zhì)量。球磨設(shè)備是陶瓷廠的主要機(jī)械設(shè)備之一, 它的電耗占陶瓷廠總電耗的30%左右。因此如何提高球磨機(jī)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(jī)械設(shè)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(qiáng)烈。只有原料制備技術(shù)的不斷革新， 才能推動陶瓷行業(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(jī)。球磨機(jī)是最早出現(xiàn)且應(yīng)用最為普遍的粉磨設(shè)備， 國內(nèi)建筑衛(wèi)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(jī)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(jī)運行效率低、時間長、產(chǎn)量低、電耗高和球石損耗大等缺點，增加了生產(chǎn)經(jīng)營成本，進(jìn)而影響行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。
國內(nèi)外對提高球磨機(jī)研磨效率和節(jié)能做了大量的工作，研究結(jié)果表明，球磨機(jī)的機(jī)械效率僅為2%～5%。球磨機(jī)雖然已經(jīng)過多年的不斷改進(jìn)、發(fā)展，并且已經(jīng)開發(fā)出大型球磨機(jī)和連續(xù)球磨機(jī)，但總體看來，從機(jī)械結(jié)構(gòu)方面提升球磨機(jī)的機(jī)械效能幾乎已經(jīng)達(dá)到了技術(shù)的極限。
1 陶瓷行業(yè)原料制備技術(shù)現(xiàn)狀
多年來， 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(yán)峻而現(xiàn)實的問題。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有改變，該工藝最大優(yōu)點是能夠確保陶瓷原料的配比在球磨前后不會發(fā)生變化，物料混合得非常均勻，正由于間隙式球磨機(jī)具有這一優(yōu)點， 在陶瓷行業(yè)原料的粉磨工序中占據(jù)了不可動搖的地位。然而這一球磨工藝的最大缺點是，物料在粉磨過程中不可避免地會出現(xiàn)“過度粉碎”現(xiàn)象，使粉碎機(jī)生產(chǎn)能力降低，單位功耗增加。而國外早已經(jīng)開始采用連續(xù)式球磨機(jī)，連續(xù)式球磨機(jī)具有顯著的節(jié)能效果，但該技術(shù)國內(nèi)卻一直沒有推廣開來。一個主要的問題是國內(nèi)陶瓷原料難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化，且原料的種類繁多，水份差異較大，無法實現(xiàn)自動給料和配料。
球磨機(jī)是目前陶瓷行業(yè)原材料加工環(huán)節(jié)中最常用的物料粉磨設(shè)備，具有粉碎比大，結(jié)構(gòu)堅固，單機(jī)產(chǎn)量高和氣密性好等優(yōu)點，但球磨機(jī)球磨工藝相對落后，球磨時間長、能耗物耗大。多年來，陶業(yè)人對球磨效率的研究從未停止，漸漸總結(jié)出了影響球磨效率的因素，包括： 磨機(jī)轉(zhuǎn)速、填料系數(shù)、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(jié)能呼聲愈來愈高的今天， 針對陶瓷行業(yè)原材料加工環(huán)節(jié)中單一的球磨工藝球磨時間長、能耗物耗大的現(xiàn)狀，采用先進(jìn)的粉磨設(shè)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(shè)備，已成為行業(yè)亟需解決的重要問題。這幾年，一直沒有什么變化的原料加工工藝和加工設(shè)備受到了一些企業(yè)的重視，經(jīng)過多年的研究和實踐，有了新的變化和新的思路，針對中國的陶瓷原料的現(xiàn)實， 尋找到可以操作的工藝路線和新型的粉磨設(shè)備，并取得了一定的成效。
2 陶瓷原料制備新技術(shù)
近年來，為了適應(yīng)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(yīng)用的現(xiàn)狀，研發(fā)出一系列新型、高效、節(jié)能的陶瓷原料專用設(shè)備，用于解決傳統(tǒng)陶瓷生產(chǎn)工藝流程中球磨環(huán)節(jié)能耗巨大，耗量成本高的缺點， 在原材料的快磨系統(tǒng)， 連續(xù)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(tǒng)
佛山市博暉機(jī)電有限公司研發(fā)的神工快磨系統(tǒng)采用“快磨機(jī)”與“球磨機(jī)”相組合的二段粉磨流程，有效地避免了物料在球磨機(jī)的初始粉碎階段所消耗的大量的能量，降低了球磨機(jī)的能耗，同時還可以極大地縮短物料的整個球磨過程所耗費的時間， 從而達(dá)到了在原料制備階段的節(jié)能。
神工快磨節(jié)能原理分析
所謂“神工快磨”，其實是立式磨的一種改革。其粉磨機(jī)理屬于“料床粉磨”，或稱之為“料床擠壓粉磨”，優(yōu)點是有用功多、機(jī)械效率高。神工磨與球磨機(jī)在陶瓷原料粉磨中的聯(lián)合應(yīng)用，是針對當(dāng)前陶企普遍使用的陶瓷原料（砂石料和泥料）用“傳統(tǒng)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(dá)到非常微小的細(xì)度（ ≤10 目篩），部分細(xì)小顆粒以片條狀存在，研磨過程擠壓內(nèi)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)過處理的碎砂石料與別的泥類料按一定的配比配好料再入球磨機(jī)， 然后由球磨機(jī)內(nèi)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(jī)中物料可以直接進(jìn)入細(xì)磨階段，然后經(jīng)過8 h 左右的球磨過程，最后得到泥漿狀的陶瓷物料。此工藝大大降低了球磨機(jī)能耗、縮短了球磨時間，，從而達(dá)到了在原料制備階段的節(jié)能。
神工快磨工藝節(jié)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，物料間粒徑差異很小；傳統(tǒng)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(jié)構(gòu)出現(xiàn)微裂，易于球磨機(jī)研磨加工。
（3） 神工快磨工藝改變了球磨機(jī)球石級配，增加球石與物料的接觸面，提高研磨效率。
傳統(tǒng)球磨研磨最長時間為16 h， 而神工快磨由于入磨粒徑是一致的，這樣可以減少過磨縮短球磨時間。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，有時候能降到7 小時，耗電是從43 到29.8 kW·h。湖南兆邦陶瓷有限公司，從原來的22 h 降到14 h，耗電是從39 kW·h 降到27.9 kW·h。
傳統(tǒng)球磨工藝與神工快磨工藝在節(jié)能方面比較如下：
（1） 神工快磨節(jié)約的成本：約520 萬元/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(tǒng)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(tǒng)工藝每天需要40 臺球磨機(jī)（40 t 球）加工，神工快磨工藝由于球磨時間縮短至8 h， 即只需要20 臺球磨機(jī)；從而神工快磨工藝可以節(jié)省20 臺球磨機(jī)，即節(jié)省600 萬元。
2.2 神工快磨與傳統(tǒng)球磨工藝比較
新的球磨工藝相對于傳統(tǒng)球磨工藝有兩大突破之處：其一，將粗細(xì)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），此過程相當(dāng)于球磨機(jī)里面的粗磨階段， 但是立磨所用的能耗大大低于球磨機(jī)的粗磨能耗；
 其二，優(yōu)化球磨機(jī)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(xì)磨階段， 不需要大粒徑的（如： D50 /D60 /D70 ）球石來粗磨，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(tǒng)球磨工藝中球石級配（ D30﹕D40﹕D50﹕D60﹕D70 ）在整個球磨階段（粗磨與細(xì)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(xì)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極大的影響球磨效率， 增加球磨時間球磨能耗。神工快磨工藝與傳統(tǒng)球磨工藝的節(jié)能對比如圖1 所示。神工快磨工藝與傳統(tǒng)球磨工藝的原料入磨粒徑對比如圖2 所示。
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