干法制粉技术在发泡陶瓷生产中的应用

林智 徐平 吴木海

摘 要： 本文主要介紹了干法制粉工艺应用于发泡陶瓷生产应关注的几个问题及解决思路。为发泡陶瓷生产节能降耗开拓思路。

关键词： 干法制粉;发泡陶瓷

1 前 言

发泡陶瓷，是使用普通陶瓷原料或矿山尾矿、工业废渣等基础原料配以高温发泡剂，在1160℃—1220℃烧成的一种具有大量封闭气孔的轻质保温材料。现在主要用于建筑的墙体保温和内墙隔断，是一种绿色环保产品，顺应了国家提倡的“绿色环保建筑”的需求。目前发泡陶瓷生产的制粉环节基本都是采用传统建筑陶瓷的制粉工艺——“球磨+喷雾干燥”制粉。整个工艺过程物料的水份变化是：入仓原料（5%—20%）——﹥球磨化浆（35%—40%）——﹥喷雾制粉（5%—7%）。由此可见，“球磨+喷雾干燥”的传统制粉工艺从过程的水分变化来讲本身也是个比较矛盾的工艺。干法制粉是近几年在整个陶瓷行业期待值比较高的新工艺。但由于干法制粉工艺制得的粉料细粉偏多，粉料流动性稍差等客观原因，该工艺一直难以在传统建筑陶瓷行业大规模推广。目前用的比较好的主要在西瓦和内墙瓷片产品的制粉。

上面所述的干法制粉存在的一些不足——“粉料细粉多、粉料流动性差”，最直接地加大了瓷砖压制成型工序的成型难度。但发泡陶瓷是采用料车布料堆料工艺，生产过程中不需要使用压机，对粉料的部分物理性能要求没有传统瓷砖压制成型那么高，所以干法制粉工艺应用于发泡陶瓷生产的呼声一直是比较高的。

2当前干法制粉工艺基本流程

注：（1）破碎工序视原料的来料颗粒度而选择性使用;（2）混料均化工序视进入混料阶段原料的颗粒度而定，若进混料机之前，原料均已达到要求的细度，则选择直接进入拌料混料系统;若未达到要求的细度则需要增加相应的粉磨系统再进入搅拌机。

3干法制粉工艺与传统制粉工艺的对比

（注：以上为实测数据，各企业生产中存在差异）

由表1可以得出如下总结：

干法制粉优势：

（1）从物料水份变化过程及单位物料的耗电、耗气量可以看出干法制粉工艺比传统的“球磨+喷雾干燥”制粉工艺明显更加节能降耗;

（2）目前干法制粉技术自动化程度较传统“球磨+喷雾干燥”制粉工艺高，耗人工少;

（3）从工艺过程本身而言，干法制粉技术只要过程中对现场粉尘控制好，比传统“球磨+喷雾干燥”制粉工艺更清洁环保。

干法制粉劣势：

（1）从粉料粒度分布来看，目前干法制粉技术依然细粉偏多;

（2）干法制粉工艺制得的粉料流动性稍差;

（3）干法制粉工艺由于使用干粉搅拌的混料方式，在物料均化程度上比传统湿法球磨工艺低。这是干法制粉技术在发泡陶瓷生产上应用需要解决的核心问题。

4干法制粉技术在发泡陶瓷生产中的应用思路

针对以上两种制粉工艺的优劣势对比，就干法制粉在发泡陶瓷生产中应用提供相应的改良思路：

（1）由于发泡陶瓷生产是使用料车布料而不使用压机压制成型，所以粉料中细粉的多少对发泡陶瓷生产过程没有直接的影响;

（2）干法制粉粉料流动性稍差，在发泡陶瓷整个生产工序中影响较大的是布料均匀度和布料速度。

解决方案：

A、在布料料车上增加震动器，使料车下料顺畅;

B、将现有料车的刮料式布料模式变更为辊刷式布料模式，就可解决粉料流动性差而造成的布料不均匀和布料过程中的带料、拖料缺陷。

（3）混料均匀性，这是干法制粉工艺在发泡陶瓷生产中应用需要解决的核心问题。

A、需要面对的问题：

1）物料加入比例悬殊的问题：（注：以下所述“长石类”为成分与钾、钠长石接近的各种原材料的统称）。

发泡陶瓷基本的配方构成如下：

由表2可以看出，发泡陶瓷配方中各种原料的加入比例差异很大，尤其发泡剂的加入量只有0.3 %— 0.5%，极难实现均匀混合，最终造成产品断面不均匀（如图2）。

2）混料阶段物料物理参数悬殊的问题：

由表3可以看出：

a、发泡陶瓷配方中各种原料的颗粒度差异很大，要实现均匀混合难度很大，而且部分超细粉甚至会出现包裹、报团等现象，造成产品内部产生熔洞（如图3）。

b、发泡陶瓷配方中各种原料的密度差异很大，在混料过程中容易出现游离分层排布，最终造成产品断面不均匀，甚至产生熔洞。

B、发泡陶瓷生产中，干法制粉工艺混料阶段的几个改进思路：

1）严格控制物料水分和混料过程中的物料温度。

物料的水分要求尽量低，超细的粉料在一定的水分下极容易抱团从而影响混料的均匀性。同时必须严格控制整个混料过程中物料的温度，过高的热空气遇冷容易凝结形成水滴遇到物料容易抱团或在旋转过程中形成包裹颗粒，最终在产品中产生熔洞。

2）改进混料搅拌工艺。

由常规的一级混料调整为二级混料。

为了解决极少掺比的物料混合问题，可以将一种或几种掺比很少的物料先进行预混合（也可以加入部分掺比大的物料），混合均匀后再进入二级混料器与其他主体原料进行混合。通过这种方式就能基本解决配方比例悬殊带来的混料均匀性问题。

3）选用合适的混料搅拌设备。

图4、图5是目前常用的两种干粉搅拌器。

图4辊筒式搅拌器的工作原理是通过筒体旋转来带动筒体内物料的旋转流动混料。辊筒式混料器主要用于少量物料的混料，混料均匀度相对较高，产能、效率较低。所以适合于干法制粉的一级混料工序。

图5轴式螺旋干粉混料器的工作原理是筒体不动，通过筒体内部螺旋桨叶的旋转推进而实现物料的纵向翻动和横向移动。有单向桨叶也有双向桨叶，双向桨叶的混合均匀性更高。轴式螺旋混料器主要应用于大宗物料的混合搅拌，适合用于干法制粉的二级混料工序。

需要注意的问题：

轴式螺旋干粉混料器的结构设计上，外部是金属筒体，内部是旋转的螺旋桨叶，所以桨叶与筒体之间预留了5 — 10mm的间隙，如何让处于间隙区域的物料也参与混料而不产生堆积甚至受挤压凝结是设备设计和使用过程中需要重点关注的问题。

5展望

发泡陶瓷是国家大力发展的绿色建材，是开展固废利用、利国利民的好项目。目前存在的瓶颈问题是单线产能低，生产成本居高不下，在终端价格上尚未能形成优势。所以在一定程度上影响了整个产业规模的扩大。

随着干法制粉等新技术在发泡陶瓷上的深入研发、应用;随着新工艺的不断改进、提升;随着新的延伸产品的不断推出，随着更多的有远见、有规模、有社会担当的企业的不断加入，发泡陶瓷产业在不久的将来一定可以做大、做强，让固废重新焕发青春服务于社会，让建筑更加绿色环保。