快速球磨機球磨石英砂的實驗研究

摘 要：快速球磨機是陶瓷實驗中經常使用的設備。本文對于日用陶瓷生產中使用最廣泛的石英砂，采用單因素法，固定研磨球的重量及大中小球比例不動，使用快速球磨機研究了不同料球比、料水比、球磨時間等對粒度分布的影響，得出了實驗結論。

關鍵詞：快速球磨機；石英砂；料球比；料水比

1 前 言

日用陶瓷尤其是炻器產品在調整釉料配方時，經常會使用快速球磨機來進行小樣實驗，方便快速。但是，對于快速球磨后的漿料細度，多數根據經驗固定球磨時間，最多是采用控制篩余的方法；而對于其粒度分布情況，受工廠測試條件限制一般無法顧及。

因此，本文使用快速球磨機，對于應用最廣泛且用量較大、比較難磨細的石英砂，采用單因素法考察了不同球磨工藝條件下產品的粒度分布問題，相關結論供業內實驗人員參考。

2 實 驗

2.1實驗儀器與設備

電子天平（精度0.01g）、燒杯、單頭快速球磨機（帶氧化鋁罐及球）、烘箱、激光粒度分析儀。

2.2實驗用石英砂

實驗所用石英砂的白度和純度很高，SiO2含量＞99.7%。石英砂的初始細度為20目全通過，40目篩余為6.3%。

2.3實驗用球磨罐及研磨球

實驗所用球磨機為固定轉速，使用氧化鋁質球磨罐，球磨罐有效容積1350mL，研磨介質為氧化鋁球。研磨球的大中小比例采用經典參數即大:中:小=2:5:3，總球重控制為1000g，研磨球約占球磨罐總體積的30%。大球直徑為20mm圓球，重量200g；中球直徑為10mm短圓柱狀球，重量500g；小球直徑為7mm短圓柱狀球，重量300g。

2.4實驗方案

固定重研磨球重量及大小球比例不變，只改變料球比、料水比來研究粒度分布變化情況。實驗中分別考察了料球比為1:1.5、1:1.7、1:1.8、1:2.0四種情況。其中1:1.5以上因球磨效率太低未予研究；1:2.0以下因有效裝載少、磨耗高、與實際生產研磨細度出入太大，故也沒有研究。配料表見表1。

3 結果與分析

3.1實驗結果

將快速磨研磨后的石英粉烘干后，攪拌均勻，測量的粒度分布數據見表2。對粉料粒度分布的比較主要參考D90數據。球磨時間的計量精確到10s。

3.2結果分析

3.2.1料球比為1：2.0時對研磨效率的影響

從表2數據可以看出：固定球磨時間為30min不變，加水比例由40%增加到60%時，石英粒度從D90=61.82μm急劇降到D90=26.36μm，12#粉末最細。這種情況下，加水越多（60%）反而研磨效率最高。當加水比例超過60%后，因為漿料太稀，研磨效率反而明顯下降。

固定球磨時間為40min不變，加水比例由40%增加到60%時，粒度從D90=47.75μm急劇降到D90=22.89μm，然后再緩慢升高到D90=32.06μm，8#粉末最細。這種情況下，加水太少（40%）或太多（60%）都不能獲得最佳粒度，加水比例為50%研磨效率最高。

比較8#和12#的粒度，可以看出8#更細一些。同時，8#粒度與實際釉漿的結果也比較接近。所以，料球比為1:2時，加水比例為50%、球磨時間為40min球磨效率最高。

3.2.2料球比為1:1.5時對研磨效率的影響

從1#與2#的結果比較看，加水40%與加水50%的粒度很接近，1#稍細一點，加水比例的變化對粒度的影響較小。此種情況下，因為料多球少，快速磨的研磨效率比較低，延長球磨時間對石英細度影響較小。

3.2.3料球比為1:1.7時對研磨效率的影響

比較3#與4#的粒度數據可以看出，兩者差別不是很大，4#稍微細一些，說明加水適當多一些有利于提高研磨效率。與1#、2#相比，3#和4#的粒度明顯變小，這說明料球比降低可明顯提高球磨效率。通常這也是大生產中常用的球磨參數，因為此時球磨機的有效裝載量最高，可提高產量。

3.2.4料球比為1:1.8時對研磨效率的影響

比較5#與6#的粒度數據可以看出，加水40%明顯比加水50%更細一些。比較數據可看出，5#比3#、4#更細一些；此種情況下，加水為40%時球磨效率更高一些。

有一個現象非常反常，那就是盡管料球比從1:1.7降低到1:1.8，但6#的粒度反而比3#、4#還粗一些。此情況反復驗證了三次，結果都是如此，由此可見，對于不同的料球比，并沒有固定規律可遵循。

4 實驗結論

（1） 料球比為1:1.5時，球磨效率太低；比較實用的料球比至少要在1:1.7以下；

（2） 料球比不同時，不同的加水比例對粒度有不同影響，無固定規律；

（3） 料球比為1:2，加水比例為50%~60%，球磨時間為40min時，此時漿料的粒度分布與大生產的釉料結果比較符合；

（4） 在一定范圍內，石英的粒度隨球磨時間延長變細。