淺析“神工快磨”立磨設備的技術性能及創(chuàng)新特點

范新暉　周子松　朱華

摘 要：近年來，陶瓷行業(yè)原料成漿的球磨時間長、能耗高是大家一直所關注的話題。目前，市場上推出的“神工快磨”立磨設備改善了傳統(tǒng)陶瓷生產工藝流程中球磨環(huán)節(jié)能耗巨大、成本高等缺點。筆者從其結構特點、技術性能及創(chuàng)新之處簡單地分析了其高效、節(jié)能的特性。

關鍵詞：高效節(jié)能；原料制備；球磨成漿；立磨破碎；創(chuàng)新特點

1 背景

我國是建筑陶瓷生產大國，陶瓷墻地磚生產量由1991年的2.72億m2猛增至2012年約90億m2，占世界陶瓷墻地磚總產量的60%以上，與此同時也拉動了中國建筑陶瓷裝備市場的發(fā)展。近年來，隨著人居生活環(huán)境的不斷惡劣，“節(jié)能減排”一直是行業(yè)中的焦點話題，陶瓷行業(yè)又一直被認為是“三高”行業(yè)，政府也多次出臺政策要求陶瓷行業(yè)進行整改，實現(xiàn)轉型升級，并在此過程中淘汰了一批落后產能企業(yè)。隨著近年來國家大力推行節(jié)能減排，且措施越來越嚴厲，《廣東省戰(zhàn)略性新興產業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》也將節(jié)能減排作為我省戰(zhàn)略性新興產業(yè)發(fā)展的重要內容，提出“研發(fā)節(jié)能技術和產品、推廣應用節(jié)能環(huán)保技術”的要求。陶瓷行業(yè)面臨新一輪的變革和生存考驗，要么轉型升級，要么倒閉，解決資源消耗和環(huán)境污染的問題成為可持續(xù)發(fā)展的難點和關鍵。產業(yè)升級，裝備先行。國家要提高產業(yè)國際競爭力，就必須加快發(fā)展先進制造業(yè)。陶瓷裝備和技術，為我國陶瓷產業(yè)的升級轉型提供重要的技術支撐和裝備保障，引領產業(yè)邁向節(jié)能、減排、少耗的環(huán)保新趨勢。陶瓷裝備業(yè)自主創(chuàng)新研發(fā)技術及裝備，不斷滿足國內建筑陶瓷業(yè)對節(jié)能增效的需求，進一步向國際先進技術靠近，推動陶瓷裝備行業(yè)的科技進步，對提升我國建筑陶瓷生產設備的整體水平，增強國際競爭力，擴大國際陶瓷裝備市場的影響，實現(xiàn)由陶瓷裝備設計制造大國向強國轉變，都具有重大而深遠的意義。

目前，整個陶瓷行業(yè)競爭非常激烈，原材料價格、運費、機物件費不斷上漲，電力供應不足，生產成本不斷增加，電費成了各陶瓷廠的最大負擔。現(xiàn)今，傳統(tǒng)立磨的成品料是通過熱風懸選，具體為采用熱風機將立磨后的成品料往上吹送，能耗耗費較大，不符合國家推廣的節(jié)能減排政策。隨著陶瓷行業(yè)的迅速發(fā)展，在瓷磚產品的推陳出新之余，陶瓷機械設備企業(yè)、原料化工企業(yè)倒逼升級進步的迫切感愈發(fā)強烈。因為只有原料、設備的不斷技術革新，才推動陶瓷行業(yè)向高新技術產業(yè)不斷靠近。“神工快磨”系統(tǒng)正是針對陶瓷生產與應用的現(xiàn)狀，開發(fā)出的一種新型高效節(jié)能的陶瓷原料專用的立磨破碎裝備，用以解決傳統(tǒng)陶瓷生產工藝流程中球磨環(huán)節(jié)中能耗巨大、成本高等缺點。

2 “神工快磨”設備結構及主要技術參數(shù)

2.1 “神工快磨”設備的生產原理

“神工快磨”設備主要由喂料機、立磨設備、篩選設備、稱重機構、球磨設備和輸送帶等幾個部分構成。全套生產線設備主要包括有砂石喂料機l、提升機2、立磨機3、滾動圓篩4、泥粉料喂料機5、球磨機6，其中，所述的砂石喂料機l經第一輸送線7與位于立磨機3一側的提升機2相銜接，通過該提升機2的上下升降來實現(xiàn)對立磨機3進行喂砂石料。同時，滾動圓篩4對應設在立磨機3的一側，并且通過第二輸送線8與立磨機3的旋轉出料倉口相配合，用于刷選立磨機3破碎后的物料。而且該滾動圓篩4通過位于其下方的第三輸送線9與提升機2相銜接，經該第三輸送線9的運輸來實現(xiàn)刷選后的不合格物料的循環(huán)破碎。同時，該滾動圓篩4通過位于其下方的第四輸送線10和泥粉料喂料機5出料口處的第五輸送線11相銜接，實現(xiàn)與泥粉料喂料機5的相配合，并且上述的第五輸送線11又與球磨機6相銜接，這樣通過該第五輸送線實現(xiàn)將破碎后的物料和已化漿去砂的泥粉料一起送進球磨機內進行研磨。另外，立磨機3包括用于物料破碎的主機12、對應設在主機12一側，且用于驅動該主機12的磨盤旋轉的電機13、裝配在該主機12上且用于出料的旋轉出料倉14。詳情如圖1所示。

2.2 立磨設備主體結構

“神工快磨”立磨設備主體結構是由基礎部、架體、磨輥組、磨盤、排料裝置、慢傳裝置、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等幾部分構成。與普通的立磨設備結構相比，“神工快磨”所設計的陶瓷原料專用立磨設備去除了熱風爐、粉料分離器以及上部風機抽取裝置。陶瓷原材料經破碎后無需烘干，直接經排料裝置排出。“神工快磨”立磨設備的外觀圖如圖2所示?！吧窆た炷ァ绷⒛ピO備的主體結構圖如圖3所示。

“神工快磨”的具體工藝原理是：首先主電動機帶動主減速機旋轉；然后磨盤與減速機一體旋轉；其次液壓站施加拉緊壓力至磨輥；同時，物料在磨盤與磨輥之間被擠壓、碾磨；通過排料槽裝置及時排除碾磨物料；碾磨物料送至篩選系統(tǒng)篩選10目以上成品；最后篩選分級后10目以下回料送回“神工快磨”設備中繼續(xù)碾磨。

2.3 “神工快磨”的主要技術參數(shù)

2.3.1陶瓷原料研磨成套裝備的整體技術參數(shù)

（1） 整套裝備的產能達到70 T/h；

（2） 整套裝備的單位能耗為9 kWh/T；

（3） 入磨物料水份 ≤8%；

（4） 入磨物料尺寸< 60 mm。

2.3.2專用立磨設備技術參數(shù)

（1） 磨盤的轉速為39.8 r/min；

（2） 裝備的功率為750 kW；

（3） 磨輥的直徑1700 mm；

（4） 主機（磨盤）轉速39.8 r/min；

（5） 成品的處理能力（小于10 目） ≥50 T。

2.3.3原料篩選設備技術指標

（1） 主軸（圓篩）轉速15 r/min；

（2） 圓篩直徑1350 mm；

（3） 易損件壽命≥1 個月；

（4） 更換易損件工時≤2 h。

2.3.4工藝整體技術指標

（1） 產能增加40%；

（2） 同樣的產能下用電量減少25%；endprint

（3） 同樣的產能下耗材量減少45%。

3 技術創(chuàng)新性

3.1 陶瓷原料“神工快磨”立磨工藝創(chuàng)新

陶瓷原料主要為砂石料及泥料，傳統(tǒng)的研磨工藝是用鏟車在喂料機的料斗里先配好料再送入球磨機；然后由球磨機內的4-5 種不同尺寸的球石進行球磨，經過14 h左右的球磨，最后得到泥漿狀的陶瓷物料。在傳統(tǒng)工藝過程下，進入球磨機的物料顆粒大、粗細不均，甚至還存在大量大塊的砂石料，致使球磨機的負載很大，尤其是在初研磨階段，球磨機的負載非常大，需要經過很長一段時間的初研磨才能進入研磨階段，在這種工藝下，原材料需要經過很長時間的研磨才能達到最終的生產要求?！吧窆た炷ァ眲t針對這單一的球磨工藝進行了工藝創(chuàng)新，開創(chuàng)了對粗沙石類進行粗磨和間隙球磨機進行細磨的新工藝，其原理大致為：將陶瓷原料中的砂石料和泥料分別進行粗破碎和化漿除砂處理后；然后再分別送入球磨機進行研磨，使物料直接進入球磨機的研磨階段，避開了球磨機在初研磨階段的重負荷，極大地縮短了物料的球磨時間，從而最大程度的降低了粉磨能耗。傳統(tǒng)球磨與神工快磨工藝流程對比如圖4所示。

3.2 “神工快磨”立磨結構的設計創(chuàng)新

在“神工快磨”立磨破碎設備中磨輥、磨盤部件的耐磨性是其技術攻關難點之一，因陶瓷生產原料的含鐵量對陶瓷產品的質量有著非常重要的影響，采用常規(guī)耐磨層材料作為立磨破碎裝備磨輥、磨盤部件的耐磨層，經球磨機研磨后所排出的原料含鐵量將遠遠高于陶瓷生產工藝的要求，必須保證加工后原料的含鐵量<0.45%。為保障陶瓷產品的質量，必須對立磨破碎裝備的磨輥、磨盤部件耐磨層材料進行改進，確保經過處理后的成品料滿足陶瓷制作工藝熔接、耐磨、耐壓性能以及極低含鐵量的工藝要求。

同時，“神工快磨”立磨破碎裝備中磨輥與磨盤功能機構設計磨輥、磨盤的結構設計直接影響到裝備運行的產能，磨輥與磨盤直徑的大小、磨輥的工作壓力在很大程度上決定了立磨破碎裝備的產能，而磨盤襯板的弧形結構、坡度與磨輥的安裝間隙等則決定了研磨后產出料的破碎度及排料量。因此，需要根據(jù)陶瓷加工工藝的特殊要求對磨輥、磨盤結構進行創(chuàng)新的設計，來保障立磨破碎裝備的產能。

3.3 立磨與混合研磨智能控制系統(tǒng)的運用

針對陶瓷原料研磨配置全流程，結合陶瓷原料分步研磨的工藝特點和設備運行參數(shù)，采用合適的控制方法，實現(xiàn)由點到面的全流程控制。在主要設備上采用集中式工業(yè)控制器，對陶瓷原料的加工參數(shù)進行精確控制，既提高原料供給質量，又實現(xiàn)節(jié)能增效。主要控制技術包括：陶瓷原料進料輸送控制、磨輥與磨盤壓力控制、立磨時間控制、自動稱重控制、陶瓷原料定量供給控制、全流程優(yōu)化調度控制。

4 結論

“神工快磨”對行業(yè)現(xiàn)有的球磨工藝進行了工藝創(chuàng)新，實施對粗沙石類進行粗磨和間隙球磨機進行細磨的新工藝。新工藝把球磨的原料入球方式從粗獷的混合進料改成先細化再進球，以縮短球磨時間，僅球磨時間就縮短了25%～40%。在此新工藝基礎上，研制出的立磨設備以及配套的篩分系統(tǒng)和新型排料系統(tǒng)，可調節(jié)磨輥壓力及角度，配以主要工藝流程實現(xiàn)自動化控制，節(jié)省了人力，提高了粉磨效率，解決了傳統(tǒng)陶瓷生產工藝流程中球磨環(huán)節(jié)能耗巨大、成本高等缺點，提高了陶瓷生產原材料的利用率，大幅度地提高了陶瓷生產效率及產能，極大地降低了原料生產的能耗，成功地推動了陶瓷行業(yè)的轉型升級。

參考文獻

[1] 梁海果，嚴文記，羅應細，等. 一種新型陶瓷原料加工節(jié)能系統(tǒng)的研究[J].佛山陶瓷，2014，2.

[2] 梁海果，嚴蘇景，梁志江，陳偉強，等. 一種陶瓷原料粉磨生產線上用的立磨裝置[P]. 中國專利，專利號：CN 201210364984.2.

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[4] 梁海果，嚴蘇景，梁志江，等. 一種陶瓷原料粉磨生產線上用的立磨機[P].專利號：CN 201220497944.0.

[5] 梁海果，嚴蘇景，梁志江，等. 一種陶瓷原料粉磨生產線上用的物料篩選裝置[P].專利號：CN 201220497098.2.

[6] 梁海果，嚴蘇景，梁志江，等. 一種陶瓷原料粉磨生產線[P]. 中國專利，專利號：CN 201220497096.3.

[7] 梁海果，嚴蘇景，梁志江，等. 一種陶瓷原料粉磨生產線上用的立磨裝置[P]. 專利號：CN 201220497938.5.endprint

（3） 同樣的產能下耗材量減少45%。

3 技術創(chuàng)新性

3.1 陶瓷原料“神工快磨”立磨工藝創(chuàng)新

陶瓷原料主要為砂石料及泥料，傳統(tǒng)的研磨工藝是用鏟車在喂料機的料斗里先配好料再送入球磨機；然后由球磨機內的4-5 種不同尺寸的球石進行球磨，經過14 h左右的球磨，最后得到泥漿狀的陶瓷物料。在傳統(tǒng)工藝過程下，進入球磨機的物料顆粒大、粗細不均，甚至還存在大量大塊的砂石料，致使球磨機的負載很大，尤其是在初研磨階段，球磨機的負載非常大，需要經過很長一段時間的初研磨才能進入研磨階段，在這種工藝下，原材料需要經過很長時間的研磨才能達到最終的生產要求?！吧窆た炷ァ眲t針對這單一的球磨工藝進行了工藝創(chuàng)新，開創(chuàng)了對粗沙石類進行粗磨和間隙球磨機進行細磨的新工藝，其原理大致為：將陶瓷原料中的砂石料和泥料分別進行粗破碎和化漿除砂處理后；然后再分別送入球磨機進行研磨，使物料直接進入球磨機的研磨階段，避開了球磨機在初研磨階段的重負荷，極大地縮短了物料的球磨時間，從而最大程度的降低了粉磨能耗。傳統(tǒng)球磨與神工快磨工藝流程對比如圖4所示。

3.2 “神工快磨”立磨結構的設計創(chuàng)新

在“神工快磨”立磨破碎設備中磨輥、磨盤部件的耐磨性是其技術攻關難點之一，因陶瓷生產原料的含鐵量對陶瓷產品的質量有著非常重要的影響，采用常規(guī)耐磨層材料作為立磨破碎裝備磨輥、磨盤部件的耐磨層，經球磨機研磨后所排出的原料含鐵量將遠遠高于陶瓷生產工藝的要求，必須保證加工后原料的含鐵量<0.45%。為保障陶瓷產品的質量，必須對立磨破碎裝備的磨輥、磨盤部件耐磨層材料進行改進，確保經過處理后的成品料滿足陶瓷制作工藝熔接、耐磨、耐壓性能以及極低含鐵量的工藝要求。

同時，“神工快磨”立磨破碎裝備中磨輥與磨盤功能機構設計磨輥、磨盤的結構設計直接影響到裝備運行的產能，磨輥與磨盤直徑的大小、磨輥的工作壓力在很大程度上決定了立磨破碎裝備的產能，而磨盤襯板的弧形結構、坡度與磨輥的安裝間隙等則決定了研磨后產出料的破碎度及排料量。因此，需要根據(jù)陶瓷加工工藝的特殊要求對磨輥、磨盤結構進行創(chuàng)新的設計，來保障立磨破碎裝備的產能。

3.3 立磨與混合研磨智能控制系統(tǒng)的運用

針對陶瓷原料研磨配置全流程，結合陶瓷原料分步研磨的工藝特點和設備運行參數(shù)，采用合適的控制方法，實現(xiàn)由點到面的全流程控制。在主要設備上采用集中式工業(yè)控制器，對陶瓷原料的加工參數(shù)進行精確控制，既提高原料供給質量，又實現(xiàn)節(jié)能增效。主要控制技術包括：陶瓷原料進料輸送控制、磨輥與磨盤壓力控制、立磨時間控制、自動稱重控制、陶瓷原料定量供給控制、全流程優(yōu)化調度控制。

4 結論

“神工快磨”對行業(yè)現(xiàn)有的球磨工藝進行了工藝創(chuàng)新，實施對粗沙石類進行粗磨和間隙球磨機進行細磨的新工藝。新工藝把球磨的原料入球方式從粗獷的混合進料改成先細化再進球，以縮短球磨時間，僅球磨時間就縮短了25%～40%。在此新工藝基礎上，研制出的立磨設備以及配套的篩分系統(tǒng)和新型排料系統(tǒng)，可調節(jié)磨輥壓力及角度，配以主要工藝流程實現(xiàn)自動化控制，節(jié)省了人力，提高了粉磨效率，解決了傳統(tǒng)陶瓷生產工藝流程中球磨環(huán)節(jié)能耗巨大、成本高等缺點，提高了陶瓷生產原材料的利用率，大幅度地提高了陶瓷生產效率及產能，極大地降低了原料生產的能耗，成功地推動了陶瓷行業(yè)的轉型升級。

參考文獻

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[6] 梁海果，嚴蘇景，梁志江，等. 一種陶瓷原料粉磨生產線[P]. 中國專利，專利號：CN 201220497096.3.

[7] 梁海果，嚴蘇景，梁志江，等. 一種陶瓷原料粉磨生產線上用的立磨裝置[P]. 專利號：CN 201220497938.5.endprint

（3） 同樣的產能下耗材量減少45%。

3 技術創(chuàng)新性

3.1 陶瓷原料“神工快磨”立磨工藝創(chuàng)新

陶瓷原料主要為砂石料及泥料，傳統(tǒng)的研磨工藝是用鏟車在喂料機的料斗里先配好料再送入球磨機；然后由球磨機內的4-5 種不同尺寸的球石進行球磨，經過14 h左右的球磨，最后得到泥漿狀的陶瓷物料。在傳統(tǒng)工藝過程下，進入球磨機的物料顆粒大、粗細不均，甚至還存在大量大塊的砂石料，致使球磨機的負載很大，尤其是在初研磨階段，球磨機的負載非常大，需要經過很長一段時間的初研磨才能進入研磨階段，在這種工藝下，原材料需要經過很長時間的研磨才能達到最終的生產要求?！吧窆た炷ァ眲t針對這單一的球磨工藝進行了工藝創(chuàng)新，開創(chuàng)了對粗沙石類進行粗磨和間隙球磨機進行細磨的新工藝，其原理大致為：將陶瓷原料中的砂石料和泥料分別進行粗破碎和化漿除砂處理后；然后再分別送入球磨機進行研磨，使物料直接進入球磨機的研磨階段，避開了球磨機在初研磨階段的重負荷，極大地縮短了物料的球磨時間，從而最大程度的降低了粉磨能耗。傳統(tǒng)球磨與神工快磨工藝流程對比如圖4所示。

3.2 “神工快磨”立磨結構的設計創(chuàng)新

在“神工快磨”立磨破碎設備中磨輥、磨盤部件的耐磨性是其技術攻關難點之一，因陶瓷生產原料的含鐵量對陶瓷產品的質量有著非常重要的影響，采用常規(guī)耐磨層材料作為立磨破碎裝備磨輥、磨盤部件的耐磨層，經球磨機研磨后所排出的原料含鐵量將遠遠高于陶瓷生產工藝的要求，必須保證加工后原料的含鐵量<0.45%。為保障陶瓷產品的質量，必須對立磨破碎裝備的磨輥、磨盤部件耐磨層材料進行改進，確保經過處理后的成品料滿足陶瓷制作工藝熔接、耐磨、耐壓性能以及極低含鐵量的工藝要求。

同時，“神工快磨”立磨破碎裝備中磨輥與磨盤功能機構設計磨輥、磨盤的結構設計直接影響到裝備運行的產能，磨輥與磨盤直徑的大小、磨輥的工作壓力在很大程度上決定了立磨破碎裝備的產能，而磨盤襯板的弧形結構、坡度與磨輥的安裝間隙等則決定了研磨后產出料的破碎度及排料量。因此，需要根據(jù)陶瓷加工工藝的特殊要求對磨輥、磨盤結構進行創(chuàng)新的設計，來保障立磨破碎裝備的產能。

3.3 立磨與混合研磨智能控制系統(tǒng)的運用

針對陶瓷原料研磨配置全流程，結合陶瓷原料分步研磨的工藝特點和設備運行參數(shù)，采用合適的控制方法，實現(xiàn)由點到面的全流程控制。在主要設備上采用集中式工業(yè)控制器，對陶瓷原料的加工參數(shù)進行精確控制，既提高原料供給質量，又實現(xiàn)節(jié)能增效。主要控制技術包括：陶瓷原料進料輸送控制、磨輥與磨盤壓力控制、立磨時間控制、自動稱重控制、陶瓷原料定量供給控制、全流程優(yōu)化調度控制。

4 結論

“神工快磨”對行業(yè)現(xiàn)有的球磨工藝進行了工藝創(chuàng)新，實施對粗沙石類進行粗磨和間隙球磨機進行細磨的新工藝。新工藝把球磨的原料入球方式從粗獷的混合進料改成先細化再進球，以縮短球磨時間，僅球磨時間就縮短了25%～40%。在此新工藝基礎上，研制出的立磨設備以及配套的篩分系統(tǒng)和新型排料系統(tǒng)，可調節(jié)磨輥壓力及角度，配以主要工藝流程實現(xiàn)自動化控制，節(jié)省了人力，提高了粉磨效率，解決了傳統(tǒng)陶瓷生產工藝流程中球磨環(huán)節(jié)能耗巨大、成本高等缺點，提高了陶瓷生產原材料的利用率，大幅度地提高了陶瓷生產效率及產能，極大地降低了原料生產的能耗，成功地推動了陶瓷行業(yè)的轉型升級。

參考文獻

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[7] 梁海果，嚴蘇景，梁志江，等. 一種陶瓷原料粉磨生產線上用的立磨裝置[P]. 專利號：CN 201220497938.5.endprint