一種連續式球磨工藝的應用

劉建新 葉祥 余東海 陳鵬程 吳艷玲 姚云輝

摘 要：在建筑陶瓷漿料制備工藝裝備上，傳統間歇式球磨機不論是在生產效率還是節能降耗方面均具有較大的提升空間。本文介紹了一種連續式球磨機的結構、工藝特點以及實際應用情況，對建筑陶瓷同行進行節能降耗工作的進一步升級具有較大的現實參考意義。

關鍵詞：建筑陶瓷;漿料;連續球磨機

1 前 言

改革開放以來，建陶行業經過40年的高速發展，特別是建陶裝備的進步，推動了行業的巨大進步，而漿料的制備屬于陶瓷生產的關鍵工序，已經歷了多次重大技術革新，起到了較大的節能降耗作用，極大的提升了勞動生產率。

目前多數陶瓷廠的漿料加工設備仍以40 t間歇式球磨機為主，隨著社會和企業自身對節能降耗的要求越來越高，如何進一步提升球磨效率，也是眾多廠家技術攻關的重要方向。

傳統間歇式球磨機是將原料、水、助磨劑、球石等放入球磨機內，球磨機運轉一定時間，待漿料細度達到一定標準后，放出漿料再進行第二次裝料球磨。這種加工方式有以下不足之處：

（1）石粉類硬質料與泥類軟質料同時配料入球，由于泥的水分波動較大，容易造成配料誤差，影響配方化學成分。

（2）石粉類硬質原料，因顆粒較粗（一般為5 ～ 20 mm），會嚴重影響球磨效率和生產周期。

（3）間歇式球磨機，每次加工需停球、裝料和放漿，需占用較多時間，因此有效球磨時間利用率并不高。

（4）當前各地區普遍實行分時段差異化電價，高峰電價是低谷電價的2 ～ 3倍，間歇式球磨機的產能利用和錯峰用電往往難以有效配合，用電成本也較高。

（5）間歇式球磨機的每一球料都是一個獨立的配方，配料精度是由人工控制，往往需要熟練工操作，而且配料誤差較大，容易影響配方化學成分。

為此，我們結合陶瓷漿料生產工藝特點，采用連續式球磨機制備陶瓷漿料，以達到提高生產效率，節能降耗的目的。

2 連續式球磨機結構

2.1 連續式球磨機的結構原理

如圖1所示，連續式球磨機配置為2段式獨立結構。第一段球磨機和第二段球磨機是兩個完全獨立傳動的球磨機，每一段球磨機的內部空間又被分隔為兩個相對獨立的球磨空間。第一段球磨機被分為A、B兩個空間，內部由分離隔柵（aa'）分隔開，第二段球磨機被分為C、D兩個空間，也由分離隔柵（bb'）隔開。

四個相對獨立的球磨空間，根據對漿料細度的要求配置不同比例和不同直徑的球石，以達到最佳的球磨效果。以A空間為例，A區為所有原料的入口，原料的粒徑較大，需采用直徑稍大的球石，對原料粗顆粒起到撞擊破碎的作用，而漿料由A區向D區運動過程中，漿料細度越來越細，每個區的球石也應越來越小，對漿料顆粒的機械力也由撞擊漸變為研磨。球石在相等質量的情況下，小直徑的球石總的表面積更大，與漿料顆粒的接觸面積更大，球磨效果也更好。各區間球石配比如表1所示。

2.2 隔柵的原理和作用

隔柵是一種有孔隙的復合材料制成的球磨機分隔板，其主要作用是：（1）將不同直徑的球石進行分隔，以達到各區最佳球磨效率;（2）把漿料按粒徑進行分隔，粒度合格的漿料才會進入下一區間，確保各區間漿料細度達到工藝要求。

2.3 二段連續球磨的優點

漿料經過第一段球磨后，放入1號地池，除了有均化漿料目的外，還可對1號地池的漿料進行實時檢測，再根據1號地池的漿料細度調整第二段球磨機的漿料加工時間，確保最終的漿料細度合格。根據生產實際測試，第一段球磨加工時間為60 min時，1號地池250目篩余為6 ～ 8%，第二段球磨加工時間為50 min時，250目篩余為1.2 ～ 1.5%。

3 連續式球磨工藝

3.1 相關配料工藝要求

連續式球磨的工藝流程圖如圖2所示。

（1）石粉類硬質原料要進行前期預處理，石粉類硬質原料進廠時直徑一般為5 ～ 20 mm，不能直接進入連續式球磨機，否則易產生積砂，影響球磨效率，也會造成漿料化學成分波動。經實驗，可將石粉類硬質料處理為6目（0.4 mm）以下，再與其它砂泥類的原料同時入球，其球磨效率才最高，化學成分也與理論的原始配方成分接近。以某配方為例，連續式球磨機與間歇式球磨機產出的漿料化學成分（以10次取樣檢測結果的平均值數據為例）對比如表2所示。

以某項實際配方的漿料為例，連續式球磨機與間歇式球磨機產出的漿料性能對比（以10次取樣檢測結果的平均值數據為例）如表3所示。

（2）泥類原料應采用化漿方式，以液體泥漿的方式配料。其目的是：1）除去泥中的木渣等有害雜質;2）化漿后可以精確的檢測出水份，確保配方化學成分的穩定。

（3）一般采用液體稀釋劑，因為球磨時間較短，液體稀釋劑能迅速地與原料顆粒接觸，起到充分潤濕作用，提高球磨效率。

3.2 自動配料與智能檢測

傳統的間歇式球磨機，每一球料是一個獨立的配方，須按配方比例入球，配料精度是由人工控制，往往時間長，操作復雜，而且配料精度差。連續式球磨系統采用智能化配料，每種原料都有獨立的料斗，鏟車只需將相應的原料鏟入對應的料斗，這大大減少了鏟車配料的勞動強度，節約了配料時間。每種原料斗下方都有傳感器，根據配方的設計要求，通過速度調節控制下料量進入連續式球磨機。為保障配料的準確性，電腦會自動以5 s為一個周期，自動檢測當前配料誤差，并根據誤差值在下一個周期對數據進行修正，并科學增減，確保配料精確。

4 節能降耗成效

通過表4參數對比，可得出結論：（1）連續式球磨機每產出萬噸漿料理論上可直接節省用電量約60%。但考慮到石粉類硬質原料前期破碎和泥料化漿的工序及用電成本，實際綜合可節約電能約25%;（2）由于連續式球磨機的連續運行特點，且出漿量大，可很容易地實現錯峰用電，盡量采用低谷電運行，因此綜合經濟效益會更加明顯;（3）連續式球磨機配置的智能配料程序，加料簡單，大大減少了人工干預對配料精度的影響，極大地提高了勞動生產率。在建筑陶瓷漿料制備工藝中具有較高的推廣價值。