一種用于生產(chǎn)大顆粒瓷磚的顆粒造粒系統(tǒng)*

陳賢偉 廖花妹 范新暉 吳柏惠

(佛山石灣鷹牌陶瓷有限公司 廣東 佛山 528000)

前言

大顆粒陶瓷磚又稱斑點磚，是20世紀(jì)90年代中期“鷹牌陶瓷”全球首發(fā)的產(chǎn)品，是陶瓷行業(yè)的標(biāo)桿產(chǎn)品。造粒技術(shù)是大顆粒陶瓷磚制備的核心技術(shù)，發(fā)展至今，行業(yè)中大部分的大顆粒陶瓷磚常規(guī)的生產(chǎn)方法仍采用對輥壓片、攪拌破碎過篩、旋轉(zhuǎn)輥筒過篩等的造粒裝置。其工作原理是：陶瓷粉料經(jīng)過對輥壓成片狀，形成大塊片狀物體，然后由輥錘破碎成小顆粒狀，經(jīng)過篩網(wǎng)的篩選得到合適目數(shù)的顆粒。

現(xiàn)有工藝技術(shù)存在的缺陷：

1)對輥壓片時，兩個輥筒齒輪之間殘留有塊狀的粉團，該殘留的粉團在輥筒對輥時經(jīng)反復(fù)壓制，致使粉團密度變大、表面硬度增大，與其它粉團形成的塊狀物有區(qū)別，會導(dǎo)致生產(chǎn)出現(xiàn)顆粒裂。

2)攪拌、破碎、過篩(錘式)：大塊片狀物體由輥錘破碎形成小顆粒狀。由于塊狀物體需要輥錘多次破碎，所以造成粒子的表面硬度不一，顆粒表面的延展性不同，故與粉料結(jié)合時易造成顆粒裂。該設(shè)備致使所形成的顆粒有大量的顆粒裂，因此造成生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量低下。

針對上述問題，廣東鷹牌陶瓷集團有限公司通過對現(xiàn)有工藝技術(shù)進行創(chuàng)新和突破，致力于研發(fā)一種高效、降低顆粒裂出現(xiàn)的大顆粒陶瓷磚造粒機及造粒系統(tǒng)。

1 造粒系統(tǒng)的主要創(chuàng)新點

針對現(xiàn)有造粒設(shè)備形成的粒子表面硬度不一，容易引起顆粒裂，影響產(chǎn)品性能的問題，我們研發(fā)了全新的造粒系統(tǒng)。該造粒系統(tǒng)(如圖1所示)包括儲料斗A、大顆粒陶瓷磚造粒機F、碾篩機7、震動篩B以及循環(huán)系統(tǒng)(由細粉回料帶C、混料器D、原料和輸送皮帶E組成)。大顆粒陶瓷磚造粒機F中布料系統(tǒng)1的料倉11(如圖2所示)連接儲料斗A的出料口；震動篩B設(shè)置于碾篩機7的出料料斗的出料口；細粉回料帶C設(shè)置于震動篩B的下方；混料器D設(shè)置于細粉回料帶C的出料口；原料皮帶E連接混料器D的出料口和儲料斗A的入料口。

1.1 造粒機的主要創(chuàng)新點

大顆粒瓷磚造粒機F(如圖2所示)是該系統(tǒng)的核心，包括布料系統(tǒng)1、碾壓系統(tǒng)2、破碎系統(tǒng)3和造粒輸送帶4。布料系統(tǒng)1和碾壓系統(tǒng)2設(shè)置于造粒輸送帶4的上方，沿著造粒輸送帶4的輸送方向依次為布料系統(tǒng)1→碾壓系統(tǒng)2→破碎系統(tǒng)3。大顆粒陶瓷磚造粒機F還設(shè)置有機架6和擋邊，布料系統(tǒng)1、碾壓系統(tǒng)2、破碎系統(tǒng)3、造粒輸送帶4和頂壓輪5設(shè)置于機架6上。機架的底端設(shè)置有腳輪61和工作支撐腳62，設(shè)置腳輪61可以方便設(shè)備的轉(zhuǎn)移，但是腳輪61的承壓能力有限，因此設(shè)置工作支撐腳62，工作支撐腳62可以通過旋轉(zhuǎn)螺紋調(diào)節(jié)設(shè)備狀態(tài)的高低，當(dāng)設(shè)備完成轉(zhuǎn)移需要工作時，則使用工作支撐腳62作為支撐設(shè)備。擋邊設(shè)置于造粒輸送帶4的兩側(cè)。設(shè)置擋邊一方面可以避免大顆粒粉料8因設(shè)備的震動而四處飛散，另一方面可避免人員誤碰運轉(zhuǎn)中的各個部件而導(dǎo)致受傷。

圖1 造粒系統(tǒng)示意圖

圖2 大顆粒瓷磚造粒機示意圖

本造粒機主要針對造粒設(shè)備的布料系統(tǒng)1、碾壓系統(tǒng)2、破碎系統(tǒng)3、碾篩機7進行創(chuàng)新和改造，以制備出硬度和尺寸都均勻的大顆粒料；同時新增了循環(huán)系統(tǒng)(由細粉回料帶C、混料器D、原料皮帶E組成)，可以對余料進行回收利用，不僅可有效地節(jié)約原料，而且還可以保護環(huán)境。

1.1.1 布料系統(tǒng)

如圖2所示，布料系統(tǒng)1設(shè)置于造粒輸送帶4的一端的上方，包括料倉11、布料輥筒12和布料驅(qū)動電機13，布料輥筒12設(shè)置于料倉11下端的出料口，布料驅(qū)動電機13驅(qū)動布料輥筒12旋轉(zhuǎn)。采用布料輥筒12對大顆粒粉料進行布料，一方面可以實現(xiàn)均勻布料，避免因布料不均勻而導(dǎo)致后期碾壓時原料密度不均勻，可減少顆粒裂的發(fā)生；另一方面可以控制輥筒的旋轉(zhuǎn)速度和輥筒與料倉11的間距，控制好布料速度和布料厚度，從而控制好顆粒的大小。

1.1.2 碾壓系統(tǒng)

如圖2所示，碾壓系統(tǒng)2設(shè)置于造粒輸送帶4上方，與造粒輸送帶4緊密接觸。碾壓系統(tǒng)2包括碾壓皮帶21、碾壓主動輪22、碾壓從動輪23和中間壓輪24。碾壓主動輪22通過碾壓皮帶21帶動碾壓從動輪23轉(zhuǎn)動，碾壓皮帶21與造粒輸送帶4緊密接觸。如此設(shè)置，碾壓的面積和時間比只有一個碾壓輪大，使得大顆粒粉料8被碾壓時受壓更加均勻，避免因密度不均勻而導(dǎo)致的顆粒裂出現(xiàn)。中間壓輪24設(shè)置于碾壓主動輪22和碾壓從動輪21之間，這樣可以進一步增加大顆粒粉料8被碾壓的面積和時間。碾壓系統(tǒng)2的碾壓主動輪22、碾壓從動輪23和中間壓輪24的支撐架均設(shè)置有恒壓彈簧，設(shè)置恒壓彈簧可以使碾壓系統(tǒng)2實現(xiàn)一定幅度的上下擺動，在碾壓不同厚度的大顆粒粉料8時可以保持相對恒定的壓力。

因為造粒輸送帶4為軟性可變形的材質(zhì)，其受壓能力較小，如果壓力過大，容易導(dǎo)致造粒輸送帶4變形而縮短其使用壽命，如果壓力過小，則碾壓效果不明顯，因此設(shè)置頂壓輪5，每個頂壓輪5與碾壓系統(tǒng)2進行相對應(yīng)設(shè)置，并設(shè)置于造粒輸送帶4的內(nèi)側(cè)，使得碾壓系統(tǒng)2在碾壓時頂壓輪5可以抵著壓力。

碾壓皮帶21為傾斜設(shè)置，與造粒輸送帶4形成1°～10°的夾角，開口方向朝進料方向。如此設(shè)置可以使大顆粒粉料8受壓時可以循序漸進，這樣一方面可以獲得更加好的碾壓效果；另一方面對碾壓系統(tǒng)2有較好的保護，避免其開始階段受力過大。碾壓皮帶21為聚氨酯橡膠，采用聚氨酯橡膠可以避免大顆粒粉料8在碾壓時粘在碾壓皮帶21上，導(dǎo)致重復(fù)碾壓而出現(xiàn)的顆粒裂。

1.1.3 破碎系統(tǒng)

破碎系統(tǒng)3設(shè)置于造粒輸送帶4的另一端(如圖2所示)，包括破碎輥31和破碎釘32(如圖3所示)，破碎釘32均勻設(shè)置于破碎輥31的外側(cè)，破碎釘32與造粒輸送帶4的最小距離為0～10 mm。破碎系統(tǒng)設(shè)置有破碎驅(qū)動電機，破碎驅(qū)動電機驅(qū)動破碎輥31轉(zhuǎn)動，破碎輥31的轉(zhuǎn)動方向與造粒輸送帶4相反。支撐腳62支撐設(shè)備。擋邊設(shè)置于造粒輸送帶4的兩側(cè)。設(shè)置擋邊不僅可以避免大顆粒粉料8因設(shè)備的震動而到處飛散，又可以避免人員誤碰運轉(zhuǎn)中的各個部件而導(dǎo)致受傷。

圖3 造粒機的破碎系統(tǒng)示意圖

在生產(chǎn)時，將含水率為6%～8%的普通陶瓷粉料(以下簡稱大顆粒粉料8)從料倉11中經(jīng)過轉(zhuǎn)動的布料輥筒12均勻地布設(shè)在運轉(zhuǎn)的造粒輸送帶4上，大顆粒粉料8經(jīng)過碾壓系統(tǒng)2碾平壓實，運輸至所述破碎系統(tǒng)3，破碎釘32把在造粒輸送帶4上被碾平壓實的大顆粒粉料8戳破使其成為小塊狀；破碎系統(tǒng)驅(qū)動電機驅(qū)動破碎輥31轉(zhuǎn)動，破碎輥31的轉(zhuǎn)動方向與造粒輸送帶4相反；采用電機驅(qū)動破碎輥31，使得破碎輥31可以主動轉(zhuǎn)動，并且其轉(zhuǎn)動方向與大顆粒粉料8的走向相同(與造粒輸送帶4相反)，這樣一方面可以提高破碎的效率，另一方面被碾平壓實的大顆粒粉料8對造粒輸送帶4有一定的粘連，這樣可以利用破碎釘32把大顆粒粉料8挑出造粒輸送帶4；破碎輥31的轉(zhuǎn)動速度比造粒輸送帶4的輸送速度快，這樣效果會更加明顯。

1.1.4 碾篩機

碾篩機7(如圖4、圖5所示)包括分料錐71、旋轉(zhuǎn)網(wǎng)篩72、碾篩刮片73和網(wǎng)篩驅(qū)動電機。旋轉(zhuǎn)網(wǎng)篩72為平設(shè)設(shè)置，分料錐71設(shè)置于旋轉(zhuǎn)網(wǎng)篩72中部的上方，碾篩刮片73設(shè)置于旋轉(zhuǎn)網(wǎng)篩72的上方，碾篩刮片73與旋轉(zhuǎn)網(wǎng)篩72的間隔為0～20 mm，網(wǎng)篩驅(qū)動電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)網(wǎng)篩72旋轉(zhuǎn)。大顆粒陶瓷磚造粒機F的出料口設(shè)置于分料錐71的上方，碾篩機7還設(shè)置有出料料斗，出料料斗設(shè)置于旋轉(zhuǎn)網(wǎng)篩72的下方，開口端朝向旋轉(zhuǎn)網(wǎng)篩72，設(shè)置出料斗可以使得通過旋轉(zhuǎn)網(wǎng)篩72后的大顆粒粉料8不會到處飛散。

圖4 碾篩機示意圖

圖5 碾篩機俯視圖

如圖6所示，旋轉(zhuǎn)網(wǎng)篩72的上方設(shè)置有至少一根刮片安裝梁，碾篩刮片73的一端為安裝端，另一端為刮粉端，安裝端設(shè)置有安裝通孔76。可以通過螺母、卡扣等工具，固定安裝在刮片安裝梁上，由于碾篩刮片73需要大顆粒粉料8碾刮，因此屬于易磨損件，通過如此設(shè)置可以方便更換、安裝與碾篩刮片73的刮粉端還設(shè)置有若干個刮片鋸齒75，每兩個刮片鋸齒75的間隔設(shè)置為5～20 mm。由于有些大顆粒粉料8的粒徑較大，通過短時間的碾篩也不容易將其磨削修整至合適大小并且過篩，但如此一來，越來越多的大顆粒粉料8便會堆積在碾篩刮片73的刮粉端，這樣便會影響后續(xù)的大顆粒粉料8的碾篩工作。設(shè)置刮片鋸齒75，使得這些大顆粒粉料8可以從兩個刮片鋸齒75的間隔中漏過，到下一個碾篩刮片73進行碾篩，這樣便不會導(dǎo)致上述情況的出現(xiàn)，而且在刮片鋸齒75的間隔中漏過時，刮片鋸齒75還會對其進行磨削，使得這些大顆粒粉料8的粒徑縮小，提高工作效率。

圖6 碾篩機的碾篩刮片示意圖

碾篩刮片73(如圖7所示)的材質(zhì)為橡膠，相對旋轉(zhuǎn)網(wǎng)篩72為傾斜設(shè)置，開口方向朝向來料方向，如此設(shè)置，大顆粒粉料8推動橡膠材質(zhì)的碾篩刮片73使其產(chǎn)生一定的形變，這樣碾篩刮片73便會產(chǎn)生向下的壓力，把大顆粒粉料8壓入旋轉(zhuǎn)網(wǎng)紗72，而同樣道理，傾斜設(shè)置的碾篩刮片73也同樣可產(chǎn)生向下的壓力，如此一來，可以進一步提高大顆粒粉料8過篩的效率(旋轉(zhuǎn)網(wǎng)篩72的細度為4～10目)。

圖7 碾篩機的碾篩刮片示意圖

綜上所述，大顆粒粉料8經(jīng)過大顆粒瓷磚造粒機F造粒之后，粒徑較大的顆粒會掉入碾篩機7進行碾篩。粉料落下后，經(jīng)過分料錐71的分散，使其落到旋轉(zhuǎn)網(wǎng)篩72上，旋轉(zhuǎn)網(wǎng)篩72在轉(zhuǎn)動時，粒徑較大而不能過篩的大顆粒粉料8被碾篩刮片73攔著，而旋轉(zhuǎn)網(wǎng)篩72在不斷地轉(zhuǎn)動，使得這些大顆粒粉料8被磨小從而通過篩網(wǎng)。這樣既能起到篩分大小的作用，又能起到把大顆粒粉料8磨削修整的作用，一舉兩得。

1.2 循環(huán)系統(tǒng)

如圖1所示，循環(huán)系統(tǒng)包括由細粉回料帶C、混料器D、原料輸送皮帶E。細粉回料帶C設(shè)置于震動篩B的下方，混料器D設(shè)置于細粉回料帶C的出料口，原料皮帶E連接混料器D的出料口和儲料斗A的入料口。由于經(jīng)過之前造粒和碾篩工序，會產(chǎn)生一些粒徑過小的大顆粒粉料8，而這些大顆粒粉料8在生成最終產(chǎn)品時體現(xiàn)不到相應(yīng)的大顆粒的效果，另一方面，若它混入到普通陶瓷粉料中壓制成形，會對整個磚坯的含水率有一定影響，因此設(shè)置振動篩B和細粉回料帶C，把這些粒徑過小的粉料進行回收，再通過混料器D與普通陶瓷粉料進行混合，形成新的大顆粒粉料8，經(jīng)過原料輸送皮帶E重新送入大顆粒陶瓷磚造粒機F進行造粒，這樣可以大大提高成品率，節(jié)約原材料，減少廢料的產(chǎn)生。

2 結(jié)論

采用本造粒系統(tǒng)生產(chǎn)的大顆粒瓷磚的優(yōu)等率可以達到96%，相對于原有90%的優(yōu)等率，可極大的提高了大顆粒瓷磚的產(chǎn)品質(zhì)量；同時本造粒系統(tǒng)增設(shè)了循環(huán)系統(tǒng)，解決了以往粉料余料過多，粉料損耗大的問題，可有效地節(jié)約原料，同時降低生產(chǎn)成本。