一种用于生产大颗粒瓷砖的颗粒造粒系统*

2018-07-28陈贤伟廖花妹范新晖吴柏惠

陶瓷 2018年6期

陈贤伟廖花妹范新晖吴柏惠

(佛山石湾鹰牌陶瓷有限公司广东佛山 528000)

前言

大颗粒陶瓷砖又称斑点砖，是20世纪90年代中期“鹰牌陶瓷”全球首发的产品，是陶瓷行业的标杆产品。造粒技术是大颗粒陶瓷砖制备的核心技术，发展至今，行业中大部分的大颗粒陶瓷砖常规的生产方法仍采用对辊压片、搅拌破碎过筛、旋转辊筒过筛等的造粒装置。其工作原理是：陶瓷粉料经过对辊压成片状，形成大块片状物体，然后由辊锤破碎成小颗粒状，经过筛网的筛选得到合适目数的颗粒。

现有工艺技术存在的缺陷：

1)对辊压片时，两个辊筒齿轮之间残留有块状的粉团，该残留的粉团在辊筒对辊时经反复压制，致使粉团密度变大、表面硬度增大，与其它粉团形成的块状物有区别，会导致生产出现颗粒裂。

2)搅拌、破碎、过筛(锤式)：大块片状物体由辊锤破碎形成小颗粒状。由于块状物体需要辊锤多次破碎，所以造成粒子的表面硬度不一，颗粒表面的延展性不同，故与粉料结合时易造成颗粒裂。该设备致使所形成的颗粒有大量的颗粒裂，因此造成生产产品质量低下。

针对上述问题，广东鹰牌陶瓷集团有限公司通过对现有工艺技术进行创新和突破，致力于研发一种高效、降低颗粒裂出现的大颗粒陶瓷砖造粒机及造粒系统。

1 造粒系统的主要创新点

针对现有造粒设备形成的粒子表面硬度不一，容易引起颗粒裂，影响产品性能的问题，我们研发了全新的造粒系统。该造粒系统(如图1所示)包括储料斗A、大颗粒陶瓷砖造粒机F、碾筛机7、震动筛B以及循环系统(由细粉回料带C、混料器D、原料和输送皮带E组成)。大颗粒陶瓷砖造粒机F中布料系统1的料仓11(如图2所示)连接储料斗A的出料口；震动筛B设置于碾筛机7的出料料斗的出料口；细粉回料带C设置于震动筛B的下方；混料器D设置于细粉回料带C的出料口；原料皮带E连接混料器D的出料口和储料斗A的入料口。

1.1 造粒机的主要创新点

大颗粒瓷砖造粒机F(如图2所示)是该系统的核心，包括布料系统1、碾压系统2、破碎系统3和造粒输送带4。布料系统1和碾压系统2设置于造粒输送带4的上方，沿着造粒输送带4的输送方向依次为布料系统1→碾压系统2→破碎系统3。大颗粒陶瓷砖造粒机F还设置有机架6和挡边，布料系统1、碾压系统2、破碎系统3、造粒输送带4和顶压轮5设置于机架6上。机架的底端设置有脚轮61和工作支撑脚62，设置脚轮61可以方便设备的转移，但是脚轮61的承压能力有限，因此设置工作支撑脚62，工作支撑脚62可以通过旋转螺纹调节设备状态的高低，当设备完成转移需要工作时，则使用工作支撑脚62作为支撑设备。挡边设置于造粒输送带4的两侧。设置挡边一方面可以避免大颗粒粉料8因设备的震动而四处飞散，另一方面可避免人员误碰运转中的各个部件而导致受伤。

图1 造粒系统示意图

图2 大颗粒瓷砖造粒机示意图

本造粒机主要针对造粒设备的布料系统1、碾压系统2、破碎系统3、碾筛机7进行创新和改造，以制备出硬度和尺寸都均匀的大颗粒料；同时新增了循环系统(由细粉回料带C、混料器D、原料皮带E组成)，可以对余料进行回收利用，不仅可有效地节约原料，而且还可以保护环境。

1.1.1 布料系统

如图2所示，布料系统1设置于造粒输送带4的一端的上方，包括料仓11、布料辊筒12和布料驱动电机13，布料辊筒12设置于料仓11下端的出料口，布料驱动电机13驱动布料辊筒12旋转。采用布料辊筒12对大颗粒粉料进行布料，一方面可以实现均匀布料，避免因布料不均匀而导致后期碾压时原料密度不均匀，可减少颗粒裂的发生；另一方面可以控制辊筒的旋转速度和辊筒与料仓11的间距，控制好布料速度和布料厚度，从而控制好颗粒的大小。

1.1.2 碾压系统

如图2所示，碾压系统2设置于造粒输送带4上方，与造粒输送带4紧密接触。碾压系统2包括碾压皮带21、碾压主动轮22、碾压从动轮23和中间压轮24。碾压主动轮22通过碾压皮带21带动碾压从动轮23转动，碾压皮带21与造粒输送带4紧密接触。如此设置，碾压的面积和时间比只有一个碾压轮大，使得大颗粒粉料8被碾压时受压更加均匀，避免因密度不均匀而导致的颗粒裂出现。中间压轮24设置于碾压主动轮22和碾压从动轮21之间，这样可以进一步增加大颗粒粉料8被碾压的面积和时间。碾压系统2的碾压主动轮22、碾压从动轮23和中间压轮24的支撑架均设置有恒压弹簧，设置恒压弹簧可以使碾压系统2实现一定幅度的上下摆动，在碾压不同厚度的大颗粒粉料8时可以保持相对恒定的压力。

因为造粒输送带4为软性可变形的材质，其受压能力较小，如果压力过大，容易导致造粒输送带4变形而缩短其使用寿命，如果压力过小，则碾压效果不明显，因此设置顶压轮5，每个顶压轮5与碾压系统2进行相对应设置，并设置于造粒输送带4的内侧，使得碾压系统2在碾压时顶压轮5可以抵着压力。

碾压皮带21为倾斜设置，与造粒输送带4形成1°～10°的夹角，开口方向朝进料方向。如此设置可以使大颗粒粉料8受压时可以循序渐进，这样一方面可以获得更加好的碾压效果；另一方面对碾压系统2有较好的保护，避免其开始阶段受力过大。碾压皮带21为聚氨酯橡胶，采用聚氨酯橡胶可以避免大颗粒粉料8在碾压时粘在碾压皮带21上，导致重复碾压而出现的颗粒裂。

1.1.3 破碎系统

破碎系统3设置于造粒输送带4的另一端(如图2所示)，包括破碎辊31和破碎钉32(如图3所示)，破碎钉32均匀设置于破碎辊31的外侧，破碎钉32与造粒输送带4的最小距离为0～10 mm。破碎系统设置有破碎驱动电机，破碎驱动电机驱动破碎辊31转动，破碎辊31的转动方向与造粒输送带4相反。支撑脚62支撑设备。挡边设置于造粒输送带4的两侧。设置挡边不仅可以避免大颗粒粉料8因设备的震动而到处飞散，又可以避免人员误碰运转中的各个部件而导致受伤。

图3 造粒机的破碎系统示意图

在生产时，将含水率为6%～8%的普通陶瓷粉料(以下简称大颗粒粉料8)从料仓11中经过转动的布料辊筒12均匀地布设在运转的造粒输送带4上，大颗粒粉料8经过碾压系统2碾平压实，运输至所述破碎系统3，破碎钉32把在造粒输送带4上被碾平压实的大颗粒粉料8戳破使其成为小块状；破碎系统驱动电机驱动破碎辊31转动，破碎辊31的转动方向与造粒输送带4相反；采用电机驱动破碎辊31，使得破碎辊31可以主动转动，并且其转动方向与大颗粒粉料8的走向相同(与造粒输送带4相反)，这样一方面可以提高破碎的效率，另一方面被碾平压实的大颗粒粉料8对造粒输送带4有一定的粘连，这样可以利用破碎钉32把大颗粒粉料8挑出造粒输送带4；破碎辊31的转动速度比造粒输送带4的输送速度快，这样效果会更加明显。

1.1.4 碾筛机

碾筛机7(如图4、图5所示)包括分料锥71、旋转网筛72、碾筛刮片73和网筛驱动电机。旋转网筛72为平设设置，分料锥71设置于旋转网筛72中部的上方，碾筛刮片73设置于旋转网筛72的上方，碾筛刮片73与旋转网筛72的间隔为0～20 mm，网筛驱动电机驱动旋转网筛72旋转。大颗粒陶瓷砖造粒机F的出料口设置于分料锥71的上方，碾筛机7还设置有出料料斗，出料料斗设置于旋转网筛72的下方，开口端朝向旋转网筛72，设置出料斗可以使得通过旋转网筛72后的大颗粒粉料8不会到处飞散。

图4 碾筛机示意图

图5 碾筛机俯视图

如图6所示，旋转网筛72的上方设置有至少一根刮片安装梁，碾筛刮片73的一端为安装端，另一端为刮粉端，安装端设置有安装通孔76。可以通过螺母、卡扣等工具，固定安装在刮片安装梁上，由于碾筛刮片73需要大颗粒粉料8碾刮，因此属于易磨损件，通过如此设置可以方便更换、安装与碾筛刮片73的刮粉端还设置有若干个刮片锯齿75，每两个刮片锯齿75的间隔设置为5～20 mm。由于有些大颗粒粉料8的粒径较大，通过短时间的碾筛也不容易将其磨削修整至合适大小并且过筛，但如此一来，越来越多的大颗粒粉料8便会堆积在碾筛刮片73的刮粉端，这样便会影响后续的大颗粒粉料8的碾筛工作。设置刮片锯齿75，使得这些大颗粒粉料8可以从两个刮片锯齿75的间隔中漏过，到下一个碾筛刮片73进行碾筛，这样便不会导致上述情况的出现，而且在刮片锯齿75的间隔中漏过时，刮片锯齿75还会对其进行磨削，使得这些大颗粒粉料8的粒径缩小，提高工作效率。

图6 碾筛机的碾筛刮片示意图

碾筛刮片73(如图7所示)的材质为橡胶，相对旋转网筛72为倾斜设置，开口方向朝向来料方向，如此设置，大颗粒粉料8推动橡胶材质的碾筛刮片73使其产生一定的形变，这样碾筛刮片73便会产生向下的压力，把大颗粒粉料8压入旋转网纱72，而同样道理，倾斜设置的碾筛刮片73也同样可产生向下的压力，如此一来，可以进一步提高大颗粒粉料8过筛的效率(旋转网筛72的细度为4～10目)。

图7 碾筛机的碾筛刮片示意图

综上所述，大颗粒粉料8经过大颗粒瓷砖造粒机F造粒之后，粒径较大的颗粒会掉入碾筛机7进行碾筛。粉料落下后，经过分料锥71的分散，使其落到旋转网筛72上，旋转网筛72在转动时，粒径较大而不能过筛的大颗粒粉料8被碾筛刮片73拦着，而旋转网筛72在不断地转动，使得这些大颗粒粉料8被磨小从而通过筛网。这样既能起到筛分大小的作用，又能起到把大颗粒粉料8磨削修整的作用，一举两得。

1.2 循环系统

如图1所示，循环系统包括由细粉回料带C、混料器D、原料输送皮带E。细粉回料带C设置于震动筛B的下方，混料器D设置于细粉回料带C的出料口，原料皮带E连接混料器D的出料口和储料斗A的入料口。由于经过之前造粒和碾筛工序，会产生一些粒径过小的大颗粒粉料8，而这些大颗粒粉料8在生成最终产品时体现不到相应的大颗粒的效果，另一方面，若它混入到普通陶瓷粉料中压制成形，会对整个砖坯的含水率有一定影响，因此设置振动筛B和细粉回料带C，把这些粒径过小的粉料进行回收，再通过混料器D与普通陶瓷粉料进行混合，形成新的大颗粒粉料8，经过原料输送皮带E重新送入大颗粒陶瓷砖造粒机F进行造粒，这样可以大大提高成品率，节约原材料，减少废料的产生。