陶瓷工业原料制备的理论和新技术

摘 要：本文就近年来陶瓷原料制备出现新技术从理论和实践上进行了简要分析。

文献标志码：A

文章编号：1006-2874(2015)04-0025-02

DOI:10.13958/j.cnki.ztcg.2015.04.006

收稿日期：2015-06-05。 修订日期：2015-06-08。通信联系人：张柏清，男，教授。

Received date: 2015-06-05. Revised date: 2015-06-08. Correspondent author:ZHANG Baiqing, male, Professor.

E-mail:zbqxjq168@sina.com

Industrial Preparation of Ceramic Materials: Theory and New Technology

ZHANG Baiqing

(Jingdezhen Ceramic Institute, Jingdezhen 333001, Jiangxi, China)

Abstract:This paper introduces the newly-developed technologies for ceramic materials preparation and briefly explains their theories and applications.

Key words:crushing; ball mill; milling technology; vertical mill

1 陶瓷工业原料粉碎的现状

目前，陶瓷原料的工艺基本上采用球磨工艺，而且是采用间歇式的球磨工艺进行球磨。为什么要采用球磨工艺，采用间歇式？第一，因为原料多种多样，配比不一样，又希望原料通过球磨以后不要发生变化。第二，通过球磨，由于存在过度粉碎，反而可以增加原料的可塑性。

间歇式球磨工艺不可避免地出现了“过度粉碎现象”。它的缺点就是球磨时间过长，能耗高。优点就是确保陶瓷原料的配比在球磨前后不会发生变化，物料混合得非常均匀。

实际上国外推广连续磨已经很长时间。我们第一次接触连续磨是在30年前，但是中国一直推广不了，原因是大家认为我们的原料种类太多，含水量差异太大，配料和供给难度大。所以大家多年来呼吁解决原料的标准化问题，但是到目前为止，中国原料的标准化问题仍未很好解决。现在是这样，但是以后不敢确定，因为这个难度太大了。

这几年，对中国的原料粉碎大家没有始终盯着原料的标准化问题，而是创造一个新的思路。这正是这两年来，在原料粉磨工艺和技术装备方面开始有新的转机，就是因为这样的思路，使几十年来不变的陶瓷原料制备工艺和装备成为大家关注的热点，行业内的一批致力于创新的科研人员，在改变传统的粉磨工艺和装备方面做了大胆的尝试。

2 球磨和立磨的粉磨理论

将原料经过外力作用使之变为毫米数量级且物料颗粒粒径小于100 mm 的过程，称之为破碎。而将毫米数量级的物料颗粒经过外力作用使之变为微米数量级且物料颗粒粒径小于0.01 mm 的过程，称之为粉磨。一般来讲，物料的粉磨过程既存在物料的破碎过程、又存在物料的粉磨过程。因此，可以将物料破碎和粉磨过程统称为粉碎。陶瓷企业原料的制备过程主要是粉磨。

球磨机是最早出现且应用最为普遍的粉磨设备，其粉磨机理可归纳为“料群粉磨”。料群粉磨的最大缺点是有用功少、效率低下。研究结果表明，球磨机所做的有用功仅为2%-5%。其余所做的功均为无用功，如产生热能。

立磨粉磨理论：

自 20 世纪 20 年代德国研制出第一台立式磨以来，它就以其独特的粉磨原理克服了球磨机粉磨机理的诸多缺陷。

立式磨属于“料床粉碎”的粉磨设备，不仅能量利用率远远高于“料群粉磨”(“单颗粒粉碎”)的球磨机。立磨采用了非完全限定料床挤压粉碎的原理，避免了金属间的撞击与磨损，立磨利用磨辊的重量和加压装置的压力破碎和粉磨物料。当物料处于磨盘的作业区时，受到压力和研磨力的相互作用。对于大块物料是压碎，细颗粒则是研磨。细颗粒受挤压后形成一层薄颗粒料层，颗粒间互相磨擦、剪切使之棱角和边缘剥落。由于磨辊与磨盘之间不是纯滚动，厚床物料受到多向应力作用，从而提高粉磨能力和效率。

3 陶瓷行业新的粉磨工艺

下面简单介绍几种新的粉磨工艺：

第一，间歇磨+间歇磨。在粉磨过程中，物料大小不一样，对研磨体的大小、球磨机的转速要求不一样，所以有的企业采用这种模式，也能够实现节能。笔者得到的数据，能节省15%-18%。

第二，间歇式球磨机+连续式球磨机，解决了配料和物料的输送，克服了连续球磨在中国推广的难点。这是我们中国发明的，在国外，要么是间歇磨，要么是连续磨。中国推广连续磨找到了一个方法，通过间歇式球磨机来解决原料的配料问题。

因为采用间歇磨是传统的成熟的工艺，整个陶瓷厂原来物料配比系统都可以很好的使用。将通过预磨的泥浆再放到浆池里面用泵来泵到连续磨内，解决了连续磨给料的问题，这是一种比较好的方式。

第三，神工快磨+间歇磨或神工快磨+连续磨，这个思路就是说，物料从大到小，不同颗粒大小的物料采用不同的粉磨设备进行粉磨。这样的组合，可以大大提高粉磨效率。而且是神工快磨+连续磨以后，可以解决原料车间主要靠人工，自动化水平不高的现状，很容易实现原料车间自动化的粉碎情况。

4 陶瓷原料粉磨新技术和新装备

第一种，连续磨，基本上采用的是多单元连续式球磨机。所谓多单元，就是将原来单个间歇球磨机串联在一起，每一个间歇球磨机有它的传动方式，可以根据它的配比、转速来运行，也解决了大的筒体制造难度。从目前来讲，这应该是比较好的一种方案。因为不同的筒体，研磨体的配比、转速都可以调整以达到最佳的配比状态。

第二种，神工快磨。神工磨与球磨机在陶瓷原料粉磨中的联合应用，是针对当前陶企普遍使用的陶瓷原料(砂石料和泥料)用“传统单一球磨”的加工工艺进行的一种陶瓷原料加工工艺的创新。先将砂石料经神工磨进行粗粉磨处理后，再送入球磨机进行研磨。采用二段粉磨流程，避免大的物料在球磨机初始粉碎阶段的大能量消耗，极大地缩短了物料的整个球磨过程时间，大大降低了球磨机的能耗，从而达到了在原料制备阶段的节能。

为什么定义为神工快磨？笔者也认可这个名字。什么原因？因为它跟普通意义上的立磨有区别，但是它粉碎粉磨的原理是采用了立磨的原理，但是有一部分结构跟普通的立磨不一样。普通的立磨粉磨物料的细度可以达到250-350目，但神工快磨达不到这个细度。从目前行业的调研情况，把磨的出料粒度定在粗磨，这样的话，整个风选系统就不需要了。这样的话，立磨制造成本可以降低、从粉磨效率上可大大提高，在这一阶段的物料加工来讲，它的效率很高。

再一个，这个磨跟立磨的区别就是风选系统没有了，出料方式跟一般的立磨出料方式有较大差异。他们起了这个名称叫神工快磨，就是追求快速的方案。粉碎原理是采用了立磨的挤压原理破碎物料。正因为这样，笔者总结了神工快磨以下几个特点。

(1)神工磨负荷运转启动时，磨辊能自动从磨盘上提起，减少了启动转矩；

(2)神工磨液压系统具备自动控制和手动控制两种功能，可提高操作上的灵活性、可靠性；

(3)神工磨设有保护装置，当辊压超过或低于调定范围极限值时，自动报警并自行停磨，确保磨机安全运行；

(4)各磨辊有独立的液压加压装置，每个液压缸都配置了足够的蓄能器，保证立磨运转中辊压波动最小，以使磨机运转平稳；

(5)磨辊辊套与轮毂之间，以及辊轴与摇臂之间分别采用锥面结构和胀套结构连接，拆装方便；

(6)带有耐磨衬板的平磨盘与锥形磨辊，采用磨辊液压式，磨上附有翻出磨辊用的轻便型油压装置，方便维修；

(7)神工磨采用圈流工艺，物料不会产生“过度粉碎”，具有更高的研磨效率，工艺流程大大缩短，电耗降低，物料的研磨在限定压力下进行。