一種連續(xù)式球磨工藝的應(yīng)用

劉建新 葉祥 余東海 陳鵬程 吳艷玲 姚云輝

摘 要：在建筑陶瓷漿料制備工藝裝備上，傳統(tǒng)間歇式球磨機(jī)不論是在生產(chǎn)效率還是節(jié)能降耗方面均具有較大的提升空間。本文介紹了一種連續(xù)式球磨機(jī)的結(jié)構(gòu)、工藝特點(diǎn)以及實(shí)際應(yīng)用情況，對(duì)建筑陶瓷同行進(jìn)行節(jié)能降耗工作的進(jìn)一步升級(jí)具有較大的現(xiàn)實(shí)參考意義。

關(guān)鍵詞：建筑陶瓷;漿料;連續(xù)球磨機(jī)

1 前 言

改革開(kāi)放以來(lái)，建陶行業(yè)經(jīng)過(guò)40年的高速發(fā)展，特別是建陶裝備的進(jìn)步，推動(dòng)了行業(yè)的巨大進(jìn)步，而漿料的制備屬于陶瓷生產(chǎn)的關(guān)鍵工序，已經(jīng)歷了多次重大技術(shù)革新，起到了較大的節(jié)能降耗作用，極大的提升了勞動(dòng)生產(chǎn)率。

目前多數(shù)陶瓷廠的漿料加工設(shè)備仍以40 t間歇式球磨機(jī)為主，隨著社會(huì)和企業(yè)自身對(duì)節(jié)能降耗的要求越來(lái)越高，如何進(jìn)一步提升球磨效率，也是眾多廠家技術(shù)攻關(guān)的重要方向。

傳統(tǒng)間歇式球磨機(jī)是將原料、水、助磨劑、球石等放入球磨機(jī)內(nèi)，球磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一定時(shí)間，待漿料細(xì)度達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)后，放出漿料再進(jìn)行第二次裝料球磨。這種加工方式有以下不足之處：

（1）石粉類硬質(zhì)料與泥類軟質(zhì)料同時(shí)配料入球，由于泥的水分波動(dòng)較大，容易造成配料誤差，影響配方化學(xué)成分。

（2）石粉類硬質(zhì)原料，因顆粒較粗（一般為5 ～ 20 mm），會(huì)嚴(yán)重影響球磨效率和生產(chǎn)周期。

（3）間歇式球磨機(jī)，每次加工需停球、裝料和放漿，需占用較多時(shí)間，因此有效球磨時(shí)間利用率并不高。

（4）當(dāng)前各地區(qū)普遍實(shí)行分時(shí)段差異化電價(jià)，高峰電價(jià)是低谷電價(jià)的2 ～ 3倍，間歇式球磨機(jī)的產(chǎn)能利用和錯(cuò)峰用電往往難以有效配合，用電成本也較高。

（5）間歇式球磨機(jī)的每一球料都是一個(gè)獨(dú)立的配方，配料精度是由人工控制，往往需要熟練工操作，而且配料誤差較大，容易影響配方化學(xué)成分。

為此，我們結(jié)合陶瓷漿料生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，采用連續(xù)式球磨機(jī)制備陶瓷漿料，以達(dá)到提高生產(chǎn)效率，節(jié)能降耗的目的。

2 連續(xù)式球磨機(jī)結(jié)構(gòu)

2.1 連續(xù)式球磨機(jī)的結(jié)構(gòu)原理

如圖1所示，連續(xù)式球磨機(jī)配置為2段式獨(dú)立結(jié)構(gòu)。第一段球磨機(jī)和第二段球磨機(jī)是兩個(gè)完全獨(dú)立傳動(dòng)的球磨機(jī)，每一段球磨機(jī)的內(nèi)部空間又被分隔為兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的球磨空間。第一段球磨機(jī)被分為A、B兩個(gè)空間，內(nèi)部由分離隔柵（aa'）分隔開(kāi)，第二段球磨機(jī)被分為C、D兩個(gè)空間，也由分離隔柵（bb'）隔開(kāi)。

四個(gè)相對(duì)獨(dú)立的球磨空間，根據(jù)對(duì)漿料細(xì)度的要求配置不同比例和不同直徑的球石，以達(dá)到最佳的球磨效果。以A空間為例，A區(qū)為所有原料的入口，原料的粒徑較大，需采用直徑稍大的球石，對(duì)原料粗顆粒起到撞擊破碎的作用，而漿料由A區(qū)向D區(qū)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，漿料細(xì)度越來(lái)越細(xì)，每個(gè)區(qū)的球石也應(yīng)越來(lái)越小，對(duì)漿料顆粒的機(jī)械力也由撞擊漸變?yōu)檠心?。球石在相等質(zhì)量的情況下，小直徑的球石總的表面積更大，與漿料顆粒的接觸面積更大，球磨效果也更好。各區(qū)間球石配比如表1所示。

2.2 隔柵的原理和作用

隔柵是一種有孔隙的復(fù)合材料制成的球磨機(jī)分隔板，其主要作用是：（1）將不同直徑的球石進(jìn)行分隔，以達(dá)到各區(qū)最佳球磨效率;（2）把漿料按粒徑進(jìn)行分隔，粒度合格的漿料才會(huì)進(jìn)入下一區(qū)間，確保各區(qū)間漿料細(xì)度達(dá)到工藝要求。

2.3 二段連續(xù)球磨的優(yōu)點(diǎn)

漿料經(jīng)過(guò)第一段球磨后，放入1號(hào)地池，除了有均化漿料目的外，還可對(duì)1號(hào)地池的漿料進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，再根據(jù)1號(hào)地池的漿料細(xì)度調(diào)整第二段球磨機(jī)的漿料加工時(shí)間，確保最終的漿料細(xì)度合格。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際測(cè)試，第一段球磨加工時(shí)間為60 min時(shí)，1號(hào)地池250目篩余為6 ～ 8%，第二段球磨加工時(shí)間為50 min時(shí)，250目篩余為1.2 ～ 1.5%。

3 連續(xù)式球磨工藝

3.1 相關(guān)配料工藝要求

連續(xù)式球磨的工藝流程圖如圖2所示。

（1）石粉類硬質(zhì)原料要進(jìn)行前期預(yù)處理，石粉類硬質(zhì)原料進(jìn)廠時(shí)直徑一般為5 ～ 20 mm，不能直接進(jìn)入連續(xù)式球磨機(jī)，否則易產(chǎn)生積砂，影響球磨效率，也會(huì)造成漿料化學(xué)成分波動(dòng)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)，可將石粉類硬質(zhì)料處理為6目（0.4 mm）以下，再與其它砂泥類的原料同時(shí)入球，其球磨效率才最高，化學(xué)成分也與理論的原始配方成分接近。以某配方為例，連續(xù)式球磨機(jī)與間歇式球磨機(jī)產(chǎn)出的漿料化學(xué)成分（以10次取樣檢測(cè)結(jié)果的平均值數(shù)據(jù)為例）對(duì)比如表2所示。

以某項(xiàng)實(shí)際配方的漿料為例，連續(xù)式球磨機(jī)與間歇式球磨機(jī)產(chǎn)出的漿料性能對(duì)比（以10次取樣檢測(cè)結(jié)果的平均值數(shù)據(jù)為例）如表3所示。

（2）泥類原料應(yīng)采用化漿方式，以液體泥漿的方式配料。其目的是：1）除去泥中的木渣等有害雜質(zhì);2）化漿后可以精確的檢測(cè)出水份，確保配方化學(xué)成分的穩(wěn)定。

（3）一般采用液體稀釋劑，因?yàn)榍蚰r(shí)間較短，液體稀釋劑能迅速地與原料顆粒接觸，起到充分潤(rùn)濕作用，提高球磨效率。

3.2 自動(dòng)配料與智能檢測(cè)

傳統(tǒng)的間歇式球磨機(jī)，每一球料是一個(gè)獨(dú)立的配方，須按配方比例入球，配料精度是由人工控制，往往時(shí)間長(zhǎng)，操作復(fù)雜，而且配料精度差。連續(xù)式球磨系統(tǒng)采用智能化配料，每種原料都有獨(dú)立的料斗，鏟車只需將相應(yīng)的原料鏟入對(duì)應(yīng)的料斗，這大大減少了鏟車配料的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約了配料時(shí)間。每種原料斗下方都有傳感器，根據(jù)配方的設(shè)計(jì)要求，通過(guò)速度調(diào)節(jié)控制下料量進(jìn)入連續(xù)式球磨機(jī)。為保障配料的準(zhǔn)確性，電腦會(huì)自動(dòng)以5 s為一個(gè)周期，自動(dòng)檢測(cè)當(dāng)前配料誤差，并根據(jù)誤差值在下一個(gè)周期對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，并科學(xué)增減，確保配料精確。

4 節(jié)能降耗成效

通過(guò)表4參數(shù)對(duì)比，可得出結(jié)論：（1）連續(xù)式球磨機(jī)每產(chǎn)出萬(wàn)噸漿料理論上可直接節(jié)省用電量約60%。但考慮到石粉類硬質(zhì)原料前期破碎和泥料化漿的工序及用電成本，實(shí)際綜合可節(jié)約電能約25%;（2）由于連續(xù)式球磨機(jī)的連續(xù)運(yùn)行特點(diǎn)，且出漿量大，可很容易地實(shí)現(xiàn)錯(cuò)峰用電，盡量采用低谷電運(yùn)行，因此綜合經(jīng)濟(jì)效益會(huì)更加明顯;（3）連續(xù)式球磨機(jī)配置的智能配料程序，加料簡(jiǎn)單，大大減少了人工干預(yù)對(duì)配料精度的影響，極大地提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。在建筑陶瓷漿料制備工藝中具有較高的推廣價(jià)值。