陶瓷干法制粉工藝探討與常見問題解決方案

陳金龍，陳迪晴，陳迪喜

（1.江蘇宜興新嘉理生態環境材料股份有限公司，宜興 214200；2.佛山市玉磯材料科技有限公司，佛山 528000；3 豐城市東鵬陶瓷有限公司，豐城 331100）

1 前言

陶瓷干法制粉節能減排和降低成本的優勢對于濕法制粉來說是明顯的，人工和能耗節省可達50%-85%，國外是最先提出并驗證的，我國內地陶瓷企業干法制粉起步晚，對應的設備和管理人員都相對薄弱。由多數企業生產驗證紛紛表示干法制粉微粉多，原材料穩定性差，導致優等率難以提升和維持，不少中高端企業為穩重起見不得不選擇耗能高穩定性略好的濕法制粉。

目前干法制粉能做得比較成功的陶瓷企業多數是西瓦和小規格瓷磚。瓦的厚度比普通墻地磚要厚，是有利于生坯強度的。而小規格瓷磚對整個生坯強度而言比大板要求相對要低，所以干法制粉在小規格瓷磚和瓦廠生產中實施成功率高。即使在這種優勢情況下，小規格瓷磚和瓦廠企業的優等率也是很難維持高穩定狀態。

下面結合本人陶瓷干法制粉工藝經驗對其生產難點和克服辦法進行探討。

2 干法制粉常見工藝類型對比

2.1 第一種工藝

原料曬干水分8%以下→單料粗破→單料細破→按配方配比稱重混料均化→除鐵→雷蒙機或者立磨破碎成細粉→二次除鐵→加水多級強化造粒或輥桶造粒（水分11%-15%）→流化床干燥（至水分6.5%-8%）→過篩入倉陳腐。

2.2 第二種工藝

原料曬干水分8%以下→單料均化→按配方配比稱重混料均化→粗破→細破→除鐵→雷蒙機或者立磨破碎成細粉→二次除鐵→對輥擠壓加水造粒（水分7.5%-8.5%）→過篩入倉陳腐。

2.3 第三種工藝

原料曬干水分8%以下→單料粗破→單料細破→單料雷蒙機或者立磨破碎成粉→除鐵→單料入倉→按配方稱重配比混料→二次除鐵→加水多級強化造粒或者輥桶造粒（水分11%-15%）→流化床干燥（至水分6.5%→8%）→過篩入倉陳腐。

2.4 第四種工藝

原料曬干水分8%以下→單料粗破→單料均化→按配方配比稱重混料均化→細破→除鐵→雷蒙機或者立磨破碎成細粉→除鐵→采用加長高速絞龍強力攪拌或者圓盤旋轉式造粒（水分7.5%-8.5%）→過篩入倉陳腐。

2.5 第五種工藝

單料濕料干燥（利用窯爐余熱將水分由15～25%降至8%以下）→單料粗破→單料細破→按配方配比稱重混料均化→除鐵→雷蒙機或者立磨磨細成粉→二次除鐵→加水造粒→（水分11%—15%流化床干燥，水分6.5%-8%無需干燥）→過篩入倉陳腐。

3 制粉工藝應用到生產中對比穩定性

3.1 坯體配方

根據現有實際設備選擇工藝2 和工藝4 對比生產穩定性，一車間的小規格瓷磚和二車間的西瓦都采用干法制粉，其坯體配方經生產驗證其優選范圍如下：本地塑性黃泥15%-30%，膨潤土3%-5%，本地白泥25%-45%，瓷土15%-25%，廢陶瓷廢棄熟料或者瓷磚磨邊料外加5%-30%，增強劑外加0%-5%。

3.2 生產工藝

小規格瓷磚和西瓦生產工藝流程如下：采用制粉工藝2 或者工藝4 流程制粉→壓機干壓→干燥→施釉（印花）→燒成→（瓷磚磨邊）→分選入庫。

西瓦燒成制度為1150-1160℃，38min，小規格瓷磚燒成制度為1180-1200℃，43min。

3.3 兩種制粉工藝對比結果

制粉工藝2 的粉料流動性優于制粉工藝4 的粉料，兩者最大的區別就是造粒設備不一樣，對輥擠壓后的粉料圓潤實心度高流動性好，更接近濕法制粉的效果。制粉工藝4 制成的粉料微粉多，粉料顆粒外觀呈多邊不規則，而且內部大多呈空心，流動性差，經常造成不肯下料，糊網等缺陷，嚴重影響生產的連續性。

4 常見的問題與解決方案

4.1 原料方面

4.1.1 粉料水分波動大原因

（1）原料干濕度不均勻，加水造粒時不能保持穩定參數，水分時高時低；

（2）加水造粒設備不適合現有制粉工藝；

（3）人工操作失誤，員工長時間玩手機打瞌睡。

4.1.2 粉料水分波動大解決方案

（1）原料要有足夠的曬場曬干或者改建隧道式干燥窯（利用窯爐余熱），充分保證原礦水分在要求范圍內;

（2）加水要少噴多次加入，混料絞龍要足夠長；

（3）粉料陳腐時間要夠，選擇多倉放料可以最大限度減少水分波動影響；

（4）加強操作人員的培訓和管理。

4.1.3 微粉多原因

（1）配方中沒有較硬的熟料或者原礦，原礦風化程度較好，容易破碎成微粉；

（2）破碎機器電機頻率或風機大小設定不對，原料被反復磨，粉碎時間較長；

（3）造粒設備不適宜現有制粉工藝；

4.1.4 微粉多解決方案

（1）尋找定制適宜的造粒設備；

（2）配方中加入廢棄的陶瓷熟料，軟硬原料搭配到合理配比；

（3）加強員工管理培訓，制粉時磨粉機電機頻率和風機頻率設定要合理。

4.1.5 粉料流動性差不肯下料原因

（1）微粉多，造粒設備不適宜現有制粉工藝；

（2）粉料水分過濕導致結團；

（3）顆粒外觀呈不規則多邊形。

4.1.6 粉料流動性差不肯下料解決方案

（1）尋找適宜的干法造粒設備；

（2）嚴格控制原礦水分和造粒后的粉料水分，確保合格水分的原礦才能使用，合格水分的粉料才能入倉；

（3）保證粉料入倉陳腐時間；

（4）安裝380V 倉壁振動器加速下料速度，見圖1。

圖1 倉壁振動器

4.1.7 粉料細度篩余難以維持穩定的原因

（1）原料軟硬經常波動；

（2）磨機頻率和風機頻率設定不匹配；

（3）員工操作失誤。

4.1.8 粉料細度篩余解決方案同4.1.4

4.1.9 雜質較多產生的原因

（1）原礦粗破未除鐵；

（2）員工將地上的臟粉摻入皮帶上入倉；

（3）樹根塑料等雜質無法用除鐵設備去除；

（4）沒有有效的過篩裝置或者篩網破裂。

4.1.10 雜質較多解決方案

（1）加強破碎前后的除鐵；

（2）加強員工管理培訓，杜絕將地上臟粉摻入好的粉料中；

（3）使用鞭打式滾筒篩網對粉料過篩，見圖2。

圖2 鞭打式滾筒篩網

4.2 成型方面

4.2.1 成型缺角、缺洞產生的原因

（1）粉料缺料或者下料困難；

（2）粉料流動性差導致布料異常；

（3）坯體配方塑性不夠；

（4）粉料水分過干導致粘接度不夠；

4.2.2 成型缺角、缺洞解決的方案

（1）安裝倉壁振動器；

（2）用適宜的造粒設備制作流動性更好的粉料顆粒級配；

（3）提升坯體塑性，用瓷土替代瓷砂，適宜添加坯體增強劑；

（4）穩定粉料水分，適當將水分做到6.5～8%，普通濕法制粉水分范圍通常在5.5.～7.5%。

4.2.3 成型夾層常見產生的原因

（1）粉料水分過濕或者過干；

（2）微粉過多排氣差；

（3）成型壓力過大；

（4）陳腐時間不夠水分不均勻；

（5）粉料死粉多結塊。

4.2.4 成型夾層解決方案

（1）源頭上控制粉料水分在要求范圍內，并保證陳腐時間；

（2）用適宜的造粒設備制作流動性好顆粒級配合適的粉料；

（3）成型參數要設定合理；

（4）死粉結團粉要定期清理或者回原料車間再處理后使用。

4.2.5 成型裂紋產生的原因

（1）水分不均勻；

（2）水分過干；

（3）成型參數不合理；

（4）配方塑性不夠；

（5）粉料細度過粗。

4.2.6 成型裂紋解決方案

（1）嚴格控制源頭水分在要求范圍內，并保證陳腐時間；

（2）壓機需要根據水分的干濕，坯體塑性的好壞來調整成型參數；

（3）配方需要保證足夠的塑性；

（4）粉料磨機粉碎時候注意細度的控制不宜過粗。

4.2.7 成型坯粉多產生的原因

（1）水分過干或者過濕，過干則撲粉到處都是，過濕則容易黏結在四邊或者表面不易擦落或者吹掉；

（2）掃粉設備不符合現有生產工藝；

（3）模具縫隙太大。

4.2.8 成型坯粉多解決方案

（1）保證水分在合理范圍內，并陳腐后再使用；

（2）多處掃粉吹灰最大限度保證坯粉不流入下一個工序；

（3）模具縫隙要適中。

4.2.9 成型重量輕重偏差產生的原因

（1）粉料干濕不勻；

（2）成型設備零件有損壞，導致布料厚度不一；

（3）粉料下料困難，時多時少。

4.2.10 成型重量輕重偏差解決方案

（1）保證粉料水分在標準范圍內，陳腐后再使用；

（2）及時驗證設備有無損壞；

（3）安裝倉壁振動器；

（4）使用適宜的干法造粒設備制作出流動性好顆粒級配好的粉料。

4.3 配方結構方面

4.3.1 配方塑性差產生的原因

（1）原料種類過多，均化程度差，塑性時好時壞；

（2）配方結構不合理導致塑性差，干法制粉需要的塑性粘土比例比濕法多；

（3）磨粉細度篩余過大；

（4）配方外加的陶瓷廢棄熟料添加過多。

4.3.2 配方塑性差解決方案

（1）減少配方原料種類，采用一種原料多倉使用，源頭均化要盡量控制；

（2）保證塑性黏土的加入量，適宜的添加坯體增強劑；

（3）磨粉細度篩余要定一個適宜生產的工藝參數；

（4）配方外加陶瓷廢棄熟料不宜添加過多。

4.4 設備方面

4.4.1 設備磨損快的原因

（1）原料硬度高塊頭大；

（2）高粉塵環境下對軸承和精密電器等設備運轉不利；

（3）員工操作失誤。

4.4.2 設備磨損快解決方案

（1）要選擇適宜硬度的原料，并注意進入磨粉前的塊狀大小；

（2）軸承定期打油安裝防護罩，電器設備要定期清灰；

（3）增強員工管理培訓。

4.5 窯爐方面

4.5.1 窯爐裂磚產生的原因

（1）微粉多水分大不利于干燥；

（2）前段曲線升溫過急；

（3）粉料細度過粗或者過細；

（4）配方游離石英過多容易造成風裂。

4.5.2 窯爐裂磚解決方案

（1）控制干坯水分，盡可能緩慢干燥；

（2）控制入窯水分；

（3）調整適宜的窯爐曲線，注意檢查槍火大小，是否有耐火棉脫落漏風；

（4）配方中注意硅含量的比例；

（5）配方中外加陶瓷廢棄熟料有利于排氣；

（6）保證細度篩余在工藝參數范圍內。

4.5.3 窯爐黑心產生的原因

（1）微粉多排氣差；

（2）成型壓力過大；

（3）配方中塑性好有機物過多；

（4）窯爐氧化段時間過短。

4.5.4 窯爐黑心解決方案

（1）選擇適宜的造粒設備制作流動性好顆粒級配適宜的粉料；

（2）成型參數需要根據配方結構和水分來進行調整；

（3）配方中適宜添加陶瓷廢棄熟料有利于排氣和氧化；

（4）窯爐燒成曲線需要優化。

4.5.5 窯爐炸坯產生的原因

（1）塑性粘度過多排氣不暢；

（2）成型水分大導致干坯水分大；

（3）干燥段溫度過高。

4.5.6 窯爐炸坯解決方案

（1）配方中適當添加廢棄陶瓷熟料；

（2）成型水分要保證在工藝參數范圍內；

（3）干燥盡量低溫緩慢干燥。

4.5.7 窯爐磚型異常的原因

（1）粉料水分不均勻；

（2）燒成曲線異常，上下溫差不匹配；

（3）粉料篩余細度忽高忽低；

（4）成型布料異常；

（5）坯用膨脹系數不匹配。

4.5.8 窯爐磚型異常解決方案

（1）保證水分均勻，陳腐后使用；

（2）優化燒成曲線，匹配上下溫差；

（3）控制細度篩余在工藝要求范圍內；

（4）壓機布料需要及時調整；

（5）坯用膨脹系數要匹配調整。

5 結語

由上文分析，陶瓷干法制粉工藝及存的生產問題可以看出：干法制粉工藝是可行的。最起碼在小規格瓷磚、小規格陶板和陶瓷瓦上面是可以大面積應用?？梢詼p少球磨設備的投入和節能減排。