干法制粉在陶瓷磚生產(chǎn)中的應(yīng)用及問題探討

招偉培 羅宏 黃帥 龍海仁 周燕 曹燕萍 易娜 余修亮

摘 要：隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步收嚴(yán)及國家對陶瓷行業(yè)在能源政策上的管控，許多陶瓷產(chǎn)區(qū)地方政府，面對環(huán)保的壓力，都在積極的推動(dòng)陶瓷產(chǎn)業(yè)的煤轉(zhuǎn)氣。天然氣的供應(yīng)不足以及能源成本成倍上升，最終導(dǎo)致陶瓷企業(yè)產(chǎn)品成本上漲，市場競爭壓力加劇。對于陶瓷企業(yè)而言，濕法制粉受到環(huán)保及成本的雙重壓力，干法制粉就在這種困境中進(jìn)入了大家的視野。干法制粉不需要噴霧制粉工序，大大降低了能源消耗，國內(nèi)外有越來越多的企業(yè)加入到該技術(shù)的相關(guān)工藝及設(shè)備的研究中。本文從陶瓷磚生產(chǎn)的角度，闡述干法制粉的應(yīng)用，對一些容易出現(xiàn)的配方及工藝問題進(jìn)行探討及分析。

關(guān)鍵詞：干法制粉;陶瓷磚;原料;工藝分析

1 前 言

干法制粉技術(shù)并非是全新的技術(shù)，采用的是立磨設(shè)備，立磨是一種大型粉磨設(shè)備，廣泛應(yīng)用于水泥、電力、冶金、化工、非金 屬礦等行業(yè)。它集破碎、干燥、粉磨、分級輸送于一體，生產(chǎn)效率高，可將塊狀、顆粒狀及粉狀原料磨成所要求的粉狀物料。干法制粉技術(shù)可以在制粉過程中，減少60%左右的能源消耗，由于沒有噴霧造粒的過程，前期加工也就減少了廢水、廢氣的排放。干法制粉在成本和環(huán)保上都有較大的優(yōu)勢。由于干法制粉具備較突出的經(jīng)濟(jì)效益以及社會效益，如何更好的將這項(xiàng)技術(shù)在行業(yè)中推廣應(yīng)用具有十分重大的意義。

2研究內(nèi)容

2.1試驗(yàn)方案及條件

本次研究我們將濕法制粉A廠的生產(chǎn)粉料配方按原料組成打包，運(yùn)往干法制粉B廠加工成干粉原料。再將加工好的干粉原料運(yùn)回濕法制粉A廠進(jìn)行對比試驗(yàn)。通過對比試驗(yàn)收集過程差異數(shù)據(jù)，分析原因，制定改善措施，最終目的是為了實(shí)現(xiàn)干法制粉工藝的穩(wěn)定生產(chǎn)。由于A廠和B廠都是主要生產(chǎn)小規(guī)格（600mm×600mm規(guī)格以下）的陶瓷磚，所以我們本次研究的對象也就鎖定600mm×600mm的小規(guī)格陶瓷磚。

2.2 外觀差異分析

干法制粉粉料外觀呈實(shí)心沙狀，流動(dòng)性較差，手感較濕，手捏粉料易結(jié)團(tuán)，與傳統(tǒng)濕法制粉粉料的球狀，流動(dòng)性好，干爽等性能差異較大，通過肉眼和手感可以很容易的分辨出來。

2.3干法制粉成分差異分析

為了保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，將A廠原料按配方配好料，分成9份，用噸包分別包裝，運(yùn)送到B廠后，然后在B廠分別加工成所需的干粉原料，再將干粉原料分別包裝好后運(yùn)回A廠，從9個(gè)批次的干粉原料中，分別取樣混合，形成我們實(shí)驗(yàn)用的干粉原料。

從表1和表2數(shù)據(jù)分析，干法粉料的主要變化有：

Na含量降低。主要是干法立磨過程會將不滿足顆粒度要求的原料過篩排渣處理。一般長石類原料，本方案中主要包括貴廣高鋁鈉石粉、富港鈉砂等，由于鈉長石類原料中小石塊質(zhì)地較硬，不易破碎，從而導(dǎo)致鈉含量的的降低。

燒失量高。干法制粉，有機(jī)物的除渣沒有濕法制粉徹底，主要是干法制粉缺少化漿過程，粉料顆粒度更粗且過篩通過性不如漿料，導(dǎo)致過篩目數(shù)不宜過細(xì)，否則過篩較困難。一般只要求過50目篩一次，除雜效率不高。在濕法生產(chǎn)過程中，漿料需要過篩六次，曬網(wǎng)目數(shù)一般設(shè)置為40目-60目-70目-70目-80目-80目，所以干法制粉，由于過篩困難，有機(jī)質(zhì)偏多，導(dǎo)致燒失量偏高。

2.4 干法制粉顆粒度、水分及細(xì)度差異分析

我們從9個(gè)批次的干粉原料中，隨機(jī)抽取3個(gè)批次進(jìn)行顆粒度檢測，檢測數(shù)據(jù)如下表所示：

將干法1#、干法2#、干法3#和濕法4個(gè)取樣進(jìn)行水分檢測，檢測數(shù)據(jù)如下表所示：

將干法1#、干法2#、干法3#和濕法4個(gè)取樣先進(jìn)行化漿處理，然后通過250目分樣篩進(jìn)行篩余檢測，檢測數(shù)據(jù)如下表所示：

從表3-表4數(shù)據(jù)分析可知，由于干法制粉沒有噴霧造粒的過程，所以干法制粉顆粒呈現(xiàn)出細(xì)小的實(shí)心沙粒狀，而濕法噴霧造粒，粉料呈現(xiàn)空心球狀，通過粉料篩余測試結(jié)果可知，干法制粉細(xì)粉較多，250目下篩余大于20%，而傳統(tǒng)的濕法制粉主要分布在100目上。為了保證實(shí)心粉料較好的塑性，干法粉料水分普遍高于濕法粉料，一般在8%以上。干法制粉化漿細(xì)度較濕法更粗，這或許是干法制粉較濕法球磨節(jié)約電能的主要原因。

2.5成型數(shù)據(jù)差異分析

我們隨機(jī)抽取1個(gè)批次的干粉粉料，命名為干法4#粉料并測出水份為8.4%，然后抽取2個(gè)批次的4#粉料輕微烘干，測出其水份值分別為6.3%和7.0%，并分別命名為5#粉料和6#粉料。我們將4#粉料、5#粉料與6#粉料分別在壓機(jī)工序、干燥工序、燒成工序進(jìn)行對比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如下所示：

2.5.1 壓機(jī)工序

2.5.2 干燥工序

2.5.3 燒成工序

從表6-表8數(shù)據(jù)分析可知，干法制粉由于粉料為實(shí)心粉料，流動(dòng)性欠佳，導(dǎo)致壓機(jī)布料及排氣比濕法制粉困難許多，需要通過壓機(jī)及格柵遷就。雖然將干法制粉粉料水分從8.4%降低至6.3%，對粉料的流動(dòng)性有所提升，但是粉料太干，帶來的分層較多，無法穩(wěn)定生產(chǎn)。將干法粉料水分調(diào)整到7.0%左右，通過壓機(jī)和格柵遷就，基本可以滿足穩(wěn)定生產(chǎn)需求。干法制粉對粉料的水分控制要求較高，粉料的水分直接影響壓制成型的磚坯強(qiáng)度和坯體塑性。

干燥工序中，干法粉料相對濕法粉料強(qiáng)度總體偏低。在壓機(jī)工序的磚坯強(qiáng)度偏低或暗分層，直接會導(dǎo)致干燥工序斷坯，所以控制粉料水分調(diào)節(jié)磚坯成型強(qiáng)度顯得格外重要。由于干法實(shí)心粉料之間間隙保水性能相對較差，所以干燥后水分偏低，導(dǎo)致磚坯脆性較大，韌性偏低。

燒成工序中，干法制粉磚坯脆性較大，易產(chǎn)生暗裂紋，如果控制不好極易導(dǎo)致產(chǎn)品在燒成工序斷裂。所以干燥坯的強(qiáng)度需要特別關(guān)注，盡量控制在1.0Mpa以上是比較安全的范圍。由于干法制粉配方中的鈉含量的降低和球磨細(xì)度較大，直接影響了磚坯的燒結(jié)程度和變形，此外斷裂模數(shù)也會受之影響，相對較低。干法粉料的有機(jī)質(zhì)偏多，特別是粗顆粒的有機(jī)質(zhì)渣清除不徹底，也會較大影響吸水率、白度、氧化性能，嚴(yán)重的會導(dǎo)致雜質(zhì)缺陷的增多。

3 主要問題分析及改進(jìn)措施

（1）坯體配方中原料的選擇，盡量選擇軟質(zhì)原料，原料硬度差異不要太大。如果必須要使用硬質(zhì)原料，需要預(yù)先破碎再使用，但這樣勢必會增加原料的加工成本。針對干法粉料加工過程除渣，還有細(xì)度較高導(dǎo)致溫度偏高的問題，也可通過配方優(yōu)化如增加助熔劑解決。

（2）干法粉料壓機(jī)工序相對要求較高，需要遷就粉料性能。為了實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定布料，需要對壓機(jī)布料相關(guān)設(shè)備進(jìn)行整改，像料斗加寬，加振動(dòng)器或是格柵采用寬間距的直紋格柵。甚至可以采用皮帶布料的方式，改善布料的均勻度，從而可以降低成型工序中一些缺陷問題的產(chǎn)生。

（3）干法粉料在干燥工序中脆性較大，需要特別關(guān)注干燥強(qiáng)度，針對干法干坯強(qiáng)度較低的問題，在保證產(chǎn)量的前提下，可適當(dāng)對泥料進(jìn)行優(yōu)化。盡量控制在1.0MPa以上，減少斷磚爛磚。

（4）干法粉料除渣不徹底，會導(dǎo)致有機(jī)質(zhì)較多，影響坯體氧化性能，從而影響產(chǎn)量。我們可以從幾方面著手改善，首先可以在粉料加工階段，采用更高目數(shù)的干法微粉篩、增加過篩、除鐵頻次，在前期將部分較粗的有機(jī)質(zhì)過掉，也可以改善燒成的氧化性能，減少鼓包缺陷的產(chǎn)生。

4 總結(jié)

干法制粉相比傳統(tǒng)的濕法制粉，雖然有較好的社會和經(jīng)濟(jì)效益，能源可以節(jié)約60%以上，具有較高的成本優(yōu)勢。但是全套設(shè)備的前期投入金額巨大，甚至高于濕法制粉的設(shè)備投入。干法制粉的技術(shù)還不是十分成熟，粉料性能不如濕法粉料優(yōu)越，需要設(shè)備及工藝遷就。由于干法粉料的有機(jī)質(zhì)、雜質(zhì)偏多，粉料細(xì)度偏大，相對于產(chǎn)品的選擇而言，不太適合用于高端全拋釉、仿古產(chǎn)品等低吸水率產(chǎn)品中，但在高吸水率瓷片等產(chǎn)品的生產(chǎn)中，具有較高的成本優(yōu)勢。隨著干法制粉技術(shù)的逐步成熟，干法粉料的性能會更加優(yōu)良，不久的將來，干法制粉會更多的應(yīng)用于高端產(chǎn)品的生產(chǎn)中。