干法制粉在陶瓷磚生產中的應用及問題探討

招偉培 羅宏 黃帥 龍海仁 周燕 曹燕萍 易娜 余修亮

摘 要：隨著環保標準的進一步收嚴及國家對陶瓷行業在能源政策上的管控，許多陶瓷產區地方政府，面對環保的壓力，都在積極的推動陶瓷產業的煤轉氣。天然氣的供應不足以及能源成本成倍上升，最終導致陶瓷企業產品成本上漲，市場競爭壓力加劇。對于陶瓷企業而言，濕法制粉受到環保及成本的雙重壓力，干法制粉就在這種困境中進入了大家的視野。干法制粉不需要噴霧制粉工序，大大降低了能源消耗，國內外有越來越多的企業加入到該技術的相關工藝及設備的研究中。本文從陶瓷磚生產的角度，闡述干法制粉的應用，對一些容易出現的配方及工藝問題進行探討及分析。

關鍵詞：干法制粉;陶瓷磚;原料;工藝分析

1 前 言

干法制粉技術并非是全新的技術，采用的是立磨設備，立磨是一種大型粉磨設備，廣泛應用于水泥、電力、冶金、化工、非金 屬礦等行業。它集破碎、干燥、粉磨、分級輸送于一體，生產效率高，可將塊狀、顆粒狀及粉狀原料磨成所要求的粉狀物料。干法制粉技術可以在制粉過程中，減少60%左右的能源消耗，由于沒有噴霧造粒的過程，前期加工也就減少了廢水、廢氣的排放。干法制粉在成本和環保上都有較大的優勢。由于干法制粉具備較突出的經濟效益以及社會效益，如何更好的將這項技術在行業中推廣應用具有十分重大的意義。

2研究內容

2.1試驗方案及條件

本次研究我們將濕法制粉A廠的生產粉料配方按原料組成打包，運往干法制粉B廠加工成干粉原料。再將加工好的干粉原料運回濕法制粉A廠進行對比試驗。通過對比試驗收集過程差異數據，分析原因，制定改善措施，最終目的是為了實現干法制粉工藝的穩定生產。由于A廠和B廠都是主要生產小規格（600mm×600mm規格以下）的陶瓷磚，所以我們本次研究的對象也就鎖定600mm×600mm的小規格陶瓷磚。

2.2 外觀差異分析

干法制粉粉料外觀呈實心沙狀，流動性較差，手感較濕，手捏粉料易結團，與傳統濕法制粉粉料的球狀，流動性好，干爽等性能差異較大，通過肉眼和手感可以很容易的分辨出來。

2.3干法制粉成分差異分析

為了保證試驗數據的準確性，將A廠原料按配方配好料，分成9份，用噸包分別包裝，運送到B廠后，然后在B廠分別加工成所需的干粉原料，再將干粉原料分別包裝好后運回A廠，從9個批次的干粉原料中，分別取樣混合，形成我們實驗用的干粉原料。

從表1和表2數據分析，干法粉料的主要變化有：

Na含量降低。主要是干法立磨過程會將不滿足顆粒度要求的原料過篩排渣處理。一般長石類原料，本方案中主要包括貴廣高鋁鈉石粉、富港鈉砂等，由于鈉長石類原料中小石塊質地較硬，不易破碎，從而導致鈉含量的的降低。

燒失量高。干法制粉，有機物的除渣沒有濕法制粉徹底，主要是干法制粉缺少化漿過程，粉料顆粒度更粗且過篩通過性不如漿料，導致過篩目數不宜過細，否則過篩較困難。一般只要求過50目篩一次，除雜效率不高。在濕法生產過程中，漿料需要過篩六次，曬網目數一般設置為40目-60目-70目-70目-80目-80目，所以干法制粉，由于過篩困難，有機質偏多，導致燒失量偏高。

2.4 干法制粉顆粒度、水分及細度差異分析

我們從9個批次的干粉原料中，隨機抽取3個批次進行顆粒度檢測，檢測數據如下表所示：

將干法1#、干法2#、干法3#和濕法4個取樣進行水分檢測，檢測數據如下表所示：

將干法1#、干法2#、干法3#和濕法4個取樣先進行化漿處理，然后通過250目分樣篩進行篩余檢測，檢測數據如下表所示：

從表3-表4數據分析可知，由于干法制粉沒有噴霧造粒的過程，所以干法制粉顆粒呈現出細小的實心沙粒狀，而濕法噴霧造粒，粉料呈現空心球狀，通過粉料篩余測試結果可知，干法制粉細粉較多，250目下篩余大于20%，而傳統的濕法制粉主要分布在100目上。為了保證實心粉料較好的塑性，干法粉料水分普遍高于濕法粉料，一般在8%以上。干法制粉化漿細度較濕法更粗，這或許是干法制粉較濕法球磨節約電能的主要原因。

2.5成型數據差異分析

我們隨機抽取1個批次的干粉粉料，命名為干法4#粉料并測出水份為8.4%，然后抽取2個批次的4#粉料輕微烘干，測出其水份值分別為6.3%和7.0%，并分別命名為5#粉料和6#粉料。我們將4#粉料、5#粉料與6#粉料分別在壓機工序、干燥工序、燒成工序進行對比試驗，試驗結果如下所示：

2.5.1 壓機工序

2.5.2 干燥工序

2.5.3 燒成工序

從表6-表8數據分析可知，干法制粉由于粉料為實心粉料，流動性欠佳，導致壓機布料及排氣比濕法制粉困難許多，需要通過壓機及格柵遷就。雖然將干法制粉粉料水分從8.4%降低至6.3%，對粉料的流動性有所提升，但是粉料太干，帶來的分層較多，無法穩定生產。將干法粉料水分調整到7.0%左右，通過壓機和格柵遷就，基本可以滿足穩定生產需求。干法制粉對粉料的水分控制要求較高，粉料的水分直接影響壓制成型的磚坯強度和坯體塑性。

干燥工序中，干法粉料相對濕法粉料強度總體偏低。在壓機工序的磚坯強度偏低或暗分層，直接會導致干燥工序斷坯，所以控制粉料水分調節磚坯成型強度顯得格外重要。由于干法實心粉料之間間隙保水性能相對較差，所以干燥后水分偏低，導致磚坯脆性較大，韌性偏低。

燒成工序中，干法制粉磚坯脆性較大，易產生暗裂紋，如果控制不好極易導致產品在燒成工序斷裂。所以干燥坯的強度需要特別關注，盡量控制在1.0Mpa以上是比較安全的范圍。由于干法制粉配方中的鈉含量的降低和球磨細度較大，直接影響了磚坯的燒結程度和變形，此外斷裂模數也會受之影響，相對較低。干法粉料的有機質偏多，特別是粗顆粒的有機質渣清除不徹底，也會較大影響吸水率、白度、氧化性能，嚴重的會導致雜質缺陷的增多。

3 主要問題分析及改進措施

（1）坯體配方中原料的選擇，盡量選擇軟質原料，原料硬度差異不要太大。如果必須要使用硬質原料，需要預先破碎再使用，但這樣勢必會增加原料的加工成本。針對干法粉料加工過程除渣，還有細度較高導致溫度偏高的問題，也可通過配方優化如增加助熔劑解決。

（2）干法粉料壓機工序相對要求較高，需要遷就粉料性能。為了實現穩定布料，需要對壓機布料相關設備進行整改，像料斗加寬，加振動器或是格柵采用寬間距的直紋格柵。甚至可以采用皮帶布料的方式，改善布料的均勻度，從而可以降低成型工序中一些缺陷問題的產生。

（3）干法粉料在干燥工序中脆性較大，需要特別關注干燥強度，針對干法干坯強度較低的問題，在保證產量的前提下，可適當對泥料進行優化。盡量控制在1.0MPa以上，減少斷磚爛磚。

（4）干法粉料除渣不徹底，會導致有機質較多，影響坯體氧化性能，從而影響產量。我們可以從幾方面著手改善，首先可以在粉料加工階段，采用更高目數的干法微粉篩、增加過篩、除鐵頻次，在前期將部分較粗的有機質過掉，也可以改善燒成的氧化性能，減少鼓包缺陷的產生。

4 總結

干法制粉相比傳統的濕法制粉，雖然有較好的社會和經濟效益，能源可以節約60%以上，具有較高的成本優勢。但是全套設備的前期投入金額巨大，甚至高于濕法制粉的設備投入。干法制粉的技術還不是十分成熟，粉料性能不如濕法粉料優越，需要設備及工藝遷就。由于干法粉料的有機質、雜質偏多，粉料細度偏大，相對于產品的選擇而言，不太適合用于高端全拋釉、仿古產品等低吸水率產品中，但在高吸水率瓷片等產品的生產中，具有較高的成本優勢。隨著干法制粉技術的逐步成熟，干法粉料的性能會更加優良，不久的將來，干法制粉會更多的應用于高端產品的生產中。