大噸位球磨制釉技術(shù)的生產(chǎn)應(yīng)用研究

李清遠(yuǎn)，劉任松，譚亮

（1.廣東家美陶瓷有限公司，清遠(yuǎn) 511500 2.東莞市唯美陶瓷工業(yè)園有限公司，東莞 523000）

1 前言

當(dāng)前我國(guó)大部分建筑衛(wèi)生陶瓷企業(yè)的釉料球磨加工都是采用1.5～5噸間歇式球磨機(jī)，隨著建筑陶瓷生產(chǎn)集約化與專業(yè)化的涌現(xiàn)，產(chǎn)能不斷提升，釉料配方逐步統(tǒng)一，小噸位球磨機(jī)容量小、能源消耗大、生產(chǎn)成本高、管理難度大的不足逐漸凸顯。為了縮短釉料制備周期，提高釉料的制備效率，降本提效，促進(jìn)行業(yè)技術(shù)的發(fā)展，本文針對(duì)10噸以上球磨機(jī)生產(chǎn)制釉技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了研究。通過對(duì)原料預(yù)加工、球磨機(jī)的構(gòu)造改進(jìn)、球石和球襯的選配等解決了大噸位球磨制備的釉漿性能不穩(wěn)定無法規(guī)模化生產(chǎn)的難題，提高了陶瓷料漿研磨效率和質(zhì)量，降低了能源消耗，實(shí)現(xiàn)降低成本、提質(zhì)增效的目的。

2 大噸位球磨機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)

大噸位球磨機(jī)的最大優(yōu)勢(shì)是球磨加工量大，可以降低釉料的加工成本，減少能源消耗和占地面積。不足的是隨著球磨機(jī)空間的增大，裝載量增加，球磨時(shí)間延長(zhǎng)，釉漿的流動(dòng)性和觸變性能會(huì)變差。同時(shí)由于大噸位球磨機(jī)的沖擊破碎能力增強(qiáng)、研磨效率降低，球磨制備的釉漿粒徑分布會(huì)相對(duì)擴(kuò)散，釉漿的粗、細(xì)顆粒占比會(huì)相對(duì)增加，球石、球襯也易破損。所以使用大噸位球磨制釉需要作相應(yīng)的技術(shù)改進(jìn)或創(chuàng)新。

3 大噸位球磨制釉的關(guān)鍵技術(shù)分析

3.1 釉用原料預(yù)加工

大噸位球磨機(jī)由于筒體體積大、裝料量多，按小噸位球磨機(jī)的原料入球標(biāo)準(zhǔn)控制，球釉后容易出現(xiàn)釉漿粗、細(xì)顆粒比例增多，粒徑分布擴(kuò)散，影響釉漿使用性能。要避免這個(gè)問題的產(chǎn)生，使大噸位球磨機(jī)的球釉粒徑分布更合理，需要對(duì)所加工的化工原料進(jìn)行預(yù)加工處理。

使用圖1所示的加工工藝，將各種原料的水分、細(xì)度加工成設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)，其中易研磨料（包括常用釉料碳酸鋇、鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石、方解石、高嶺土等）要求入球水份≤1%-3%，200目篩余≤2%-3%；難研磨料（包括常用釉料氧化鋁、燒滑石、石英粉等）要求入球水份≤1%-3%，325目篩余≤1%-5%；熔塊要求水份≤2%，40目篩上≤1%，120目篩上≥60%，250目篩下≤5%。

選擇相同釉料配方，采用未預(yù)加工和已預(yù)加工處理的原料，保持料：球：水的比例一致，先后放入14噸球磨機(jī)球磨11h，檢測(cè)兩組釉漿的粒徑分布結(jié)果如圖2、3所示。

圖2 采用未預(yù)加工原料球磨的釉漿的粒徑檢測(cè)結(jié)果

兩組釉漿的325篩余分別為0.73%和0.66%，兩者差異不大，使用加工后原料的釉漿篩余略小，但從圖2、圖3的粒徑檢測(cè)結(jié)果來看，兩者的粒徑分布卻有明顯的差異，使用加工后原料球磨的釉漿粗、細(xì)顆粒明顯減少，粒徑分布更集中，檢測(cè)兩組釉漿的觸變性能，分別為1.38和1.13，使用加工后原料球磨的釉漿也明顯要好。通過對(duì)比結(jié)果可知，使用大噸位球磨機(jī)球釉，要想保證釉漿性能穩(wěn)定，在原料入球控制上要比小噸位球磨機(jī)要求要更嚴(yán)格。

圖3 采用預(yù)加工原料球磨的釉漿的粒徑檢測(cè)結(jié)果

3.2 球磨機(jī)構(gòu)造的改進(jìn)

大噸位釉用球磨機(jī)的構(gòu)造與小噸位的基礎(chǔ)一致，但是大噸位球磨機(jī)由于整體結(jié)構(gòu)變大，在局部設(shè)計(jì)上要做一些改進(jìn)。

像筒體部分，小噸位球磨機(jī)普遍采用的是裝配式筒體，大噸位磨機(jī)建議采用整體式筒體，裝配式筒體是將分別加工好的軸頭端蓋與筒身聯(lián)成一體，這樣必然增加加工和裝配工作，而且還容易造成筒體兩端兩軸頭之間的同軸度誤差，而整體式筒體是將軸頭、端蓋與筒身先焊成一整體，然后一次裝夾，同時(shí)加工兩軸頭頸位置及筒身皮帶接觸的外緣面，這樣一來保證兩軸頭的同軸度，節(jié)省加工工時(shí)和減少安裝工作量。

加料、放漿小噸位球磨機(jī)通常只是各配一個(gè)孔，大噸位球磨通常需要設(shè)計(jì)兩個(gè)對(duì)應(yīng)的加料口和放漿口（如圖4所示），雙加料口是為了使加料后物料在筒體內(nèi)分布更均勻，使球磨機(jī)開機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)更平穩(wěn)，雙放漿口則可以提高釉漿的放漿效率和釉漿的出球率。

圖4 大噸位球磨機(jī)的加料口和放漿口設(shè)計(jì)圖

大噸位球磨機(jī)的球襯鋪貼設(shè)計(jì)也要調(diào)整，因?yàn)榍蚰C(jī)的規(guī)格越大，在球磨過程中其球磨死角所滯留的粗大顆粒量越多，所以大噸位球磨機(jī)的筒體內(nèi)兩端內(nèi)襯垂直相交角處要用異型磚砌筑成圓弧過渡，來克服垂直交角處形成的“死角”（如圖5所示）。

圖5 球襯圓弧鋪貼圖

3.3 球石、球襯的選配

大噸位球磨機(jī)因?yàn)榍蚰タ臻g變大，球磨過程中產(chǎn)生的沖擊力會(huì)比小噸位球磨機(jī)大，這就要求所用的球石和球襯的硬度要提高。小噸位球磨機(jī)普遍使用體積密度在3.0-3.5g/cm3之間的中高鋁球石、球襯居多，大噸位球磨機(jī)需要使用莫氏硬度達(dá)9級(jí)、體積密度在3.50g/cm3以上、抗壓強(qiáng)度≥2250MPa的高鋁球石或微晶耐磨氧化鋁球石、球襯，這樣才能減少球石或球襯因撞擊產(chǎn)生的開裂、破損，同時(shí)也能提高球磨效率。

3.4 球石配比的調(diào)整

入球原料預(yù)加工后，大噸位球磨機(jī)的球石配比要做相應(yīng)的調(diào)整，通過實(shí)驗(yàn)來確定調(diào)整方向，使用預(yù)加工原料，設(shè)定球磨參數(shù)為：球磨時(shí)間11h、轉(zhuǎn)速20r/min，料：球：水=1:2.5:0.38，設(shè)計(jì)5組不同球石的配比進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果見表1。

表1 球石配比試驗(yàn)

從試驗(yàn)結(jié)果可知，通過增加小粒徑球石的配比，利用小直徑球提高球磨時(shí)接觸點(diǎn)數(shù)，可提高大噸位球磨機(jī)的球釉效率。這主要是由于大噸位球磨機(jī)相比小噸位而言對(duì)物料的沖擊破碎能力要強(qiáng)一些，再加上原料預(yù)加工后入球粒徑得到了較好的控制，所以適應(yīng)減少大粒徑球石的配比、增加小粒徑球石的加入量可以提高球石的研磨作用，對(duì)提升球磨效率和釉漿性能都有幫助。

3.5 球磨機(jī)轉(zhuǎn)速的設(shè)定

根據(jù)球磨機(jī)轉(zhuǎn)速經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式：

其中：n—球磨機(jī)臨界轉(zhuǎn)速(r/min)；D—球磨機(jī)的內(nèi)徑(m)。

計(jì)算得出14噸球磨機(jī)的理論臨界轉(zhuǎn)速為17.3 r/min，1.5～5噸的球磨機(jī)轉(zhuǎn)速一般控制在20-23r/min之間，從理論計(jì)算來看，大噸位球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速相比小噸位要小一些。我們根據(jù)理論計(jì)算值進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，當(dāng)球磨轉(zhuǎn)速太低時(shí)（球磨轉(zhuǎn)速低于15 r/min），球磨效率較低，篩余量較高，釉漿細(xì)度偏粗；當(dāng)球磨轉(zhuǎn)速過高時(shí)（球磨轉(zhuǎn)速高于20r/min），釉漿容易觸變，且球襯磨損較大，單位功率消耗高。綜合理論轉(zhuǎn)速和實(shí)際生產(chǎn)情況，大噸位球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速控制在17r/min～20r/min之間比較合適，這樣可以縮短釉漿球磨時(shí)間，提升釉料合格率。

4 結(jié)論

（1）大噸位球磨的生產(chǎn)應(yīng)用，需要更加嚴(yán)格的控制入球原料的水分和粒徑并且軟質(zhì)原料和硬質(zhì)原料的標(biāo)準(zhǔn)要有區(qū)別。

（2）大噸位球磨機(jī)的破碎沖擊效率會(huì)比小噸位球磨機(jī)強(qiáng)，在球石配比上可適當(dāng)增加小粒徑球石的占比。

（3）從理論計(jì)算和實(shí)際生產(chǎn)來看，大噸位球磨機(jī)的球磨轉(zhuǎn)速略低于小噸位球磨機(jī)，球磨效率和釉漿性能都要好一些。