超細化干法造粒制備陶瓷粉料技術

摘要:本文描述了干法制備陶瓷粉料的技術和裝備，為目前陶瓷原料生產中存在的高能耗、高污染等問題提出了解決方法。

關鍵詞:干法造粒制粉，陶瓷原料制備，干法制粉，濕法制粉，節能環保

1 前言

陶瓷行業目前是一個高能耗、高污染的行業，具體體現在其粉料制備、燒成和精加工三個方面;目前陶瓷粉料的制備是由泥土原料與礦石料經球磨機制成料漿，然后再由噴霧塔噴干造粒而獲得的。就球磨而言其能耗巨大，以18t球磨機為例，它需要180kV電能且須連續工作16h，也就是說它的單班能耗達2880kWh。

通過球磨獲得的原料是含水率高達33%的泥漿，將這些泥漿經過噴霧干燥，使水份從泥漿中蒸發排放掉，制成陶瓷廠所需的含水率為6%~7%的粉料，不僅浪費了25%左右的水，而且這其中還要消耗掉使25%左右的水變成蒸汽的熱能;在噴霧干燥這一過程需要大量的燃油，燃油燃燒的熱效率極低(<20%)，并且排發大量的熱風熱氣、SO2、CO2及煙塵，從而導致巨大的能源浪費、資源浪費及環境污染。如何使生態環境與產業協調發展，已成為陶瓷行業的重大技術難題。

本技術所提供的粉料超細化干法造粒制粉技術及后加工工藝干法制粉，用來取代原有的球磨、噴霧造粒工藝的濕法制粉，可以從根本上解決陶瓷行業粉料制備方面的高能耗、高污染的問題。

2 國內外技術發展現狀與趨勢

目前國內外均使用球磨機和噴霧干燥塔作為陶瓷粉料的主要生產設備，這種工藝加工手段既造成了能源浪費又造成了環境污染。近年來超細粉體的發展極其迅猛，但其應用領域主要在高分子材料、涂料、油漆、膠粘劑及造紙等行業。而對于大量消耗粉體的陶瓷行業，目前仍主要采用濕法球磨噴霧干燥造粒的普通粉體。

國內大多數超細粉體制備設備都是依靠國外進口或仿制，缺乏自主創新，主要表現在工藝不連續、單機產量小、能耗高、粒度分布不均勻等方面，對粉體的后加工研究很少。特別是在陶瓷行業，至今仍然沿用球磨工藝，所產生粉體的粒度粗，生產過程不連續，能耗高、污染大，如何使用新技術、新裝置對這一傳統產業實施升級改造，顯得尤為重要。

3 技術產業化前景分析

目前，我國建筑衛生陶瓷企業已達3800家以上，其中建筑陶瓷企業有2860家左右，整個陶瓷企業區域化集中程度非常高，僅佛山陶瓷產品的產量就占全球總產量的25%。陶瓷行業是一個高能耗行業，其生產能耗占陶瓷生產成本的30%～40%，高能耗帶來高污染，對迅速發展起來的陶瓷產區及周邊地區的環境造成了很大的污染。

本技術的實施，將從根本上解決高能耗問題，同時只要對陶瓷成形工藝稍加改進，就可以使得陶瓷的燒成時間變短，從而進一步節約能源，如果該技術能在陶瓷行業推廣使用，其經濟及環境效益將是極其巨大的。

4技術內容、方法、技術路線及技術、經濟指標

4.1 主要技術內容

傳統的球磨機是利用球磨機桶體的旋轉將桶體內的球石帶到一定的高度從而儲存能量，在球石下落過程中形成沖擊力，擊打物料從而起到物料粉碎的工效。這種粉料制備方式設備簡單，可以通過加長工作時間的方法獲得粒度符合要求的粉料，而且混料均勻。但其顯著缺點是占地大、能耗高、生產效率低。

本技術主要包括粉料超細化干法造粒及后加工新工藝，以連續作業的方式，將粉碎、混料、超細著色在同一工序中完成，簡化了生產工序，降低能耗，而且產量可大幅度提高。

4.2 技術方法、技術路線以及工藝流程

4.2.1技術方法、技術路線

本技術采用預粉碎設備對陶瓷原料進行預粉碎，使物料的尺寸小于120目，這一過程要注意防止鐵等雜質的引入從而降低粉料的質量;將經預粉碎后的物料與其它原料(色料等)進行粗混，然后一起進入強力機械粉碎機進行超細加工，如此獲得的原料經造粒后制成陶瓷用粉料。

整個造粒過程將采用如下設備流程組合:

(1) 陶瓷原料的預粉碎使用震碎機;

(2) 原料預混是本技術的關鍵環節，它將直接影響成品粉料的質量，這一環節將采用強力連續式預混機;

(3) 強力機械粉碎機是本技術的另一項關鍵設備;

(4) 造粒制粉將采用圓柱霧化微波造粒機。

4.2.2工藝流程

本技術采用如下全新的粉料制備工藝流程如圖1所示。

主要工作流程分為以下幾個步驟:

(1) 喂料機將泥土原料或礦石料送入雷蒙磨機組進行預破碎，在預破碎過程中去除雜質后分級，將小于120目的粉料選出，粗粉篩選后再回到雷蒙磨機中;

(2) 將預破碎的粉料與一定配比的色料送入強力連續式預混機組進行均勻化混合;

(3) 將預混后的粉料送入超細加工機組進行超細研磨，使粉料達到超細體及著色效果;

(4) 將超細體著色的粉料送入圓柱造粒機組，進行霧化粉水凝聚微波造粒，從而達到顆粒級配與含水量穩定的粉料;

(5) 將造粒好的陶瓷磚生產用粉料送入儲藏料倉備用。

4.3 主要技術、經濟指標

(1) 生產能力:4t/h;

(2) 粉料粒度分布:d50<6μm、d98.5<10μm;

(3) 能耗:約135kV/8h;

(4) 生產方式:連續生產;

(5) 環境污染:無粉塵、煙氣、污水、廢棄物。

5 技術特色和創新突破點

本技術以連續作業方式，將粉碎、混料、超細著色在同一工序中完成，改變了傳統的間歇式工藝，簡化了生產工序，降低了能耗，減少了環境污染。

粉料研磨后可達亞微米級。由于粉體的粒度比通過球磨獲得的粉料要細得多，因而在燒成過程中的高溫反應活性增高，亦可有效減少燒成時間;同時微細的粉體顆粒粒度分布均勻，可使陶瓷坯體的強度增高，提高產品性能，提高色彩鮮艷度。

6社會和經濟效益分析

該技術的推廣具有良好的社會和經濟效益。具體表現在:

(1) 推動建筑行業的綠色發展:由于取消了噴干造粒過程，無須燃燒柴油獲取熱能，這將極大地改善陶瓷生產地區的空氣質量。減少了傳統生產方式造成環境中的廢氣(SO2、CO、CO2、NOX及煙塵等)、廢水(含鉛、鎘、汞、鉻等重金屬無素)、粉塵、游離SiO2以及噪聲、熱源;使生產區及周邊環境有所改善;

(2) 符合國家產業政策:國家第十個五年計劃中明確提出支持大型機械國產化和提高其技術含量，逐步替代進口;本項目的建設完全符合國家的產業政策;

(3) 滿足了市場需求，為陶瓷企業進行節能、環保、高效生產提供了保障;可減少粉料制備設備的投入，極大降低陶瓷生產企業的投資成本。

資源短缺、環境污染、生態破壞是我國近年來工業高速發展帶來的負面影響，特別是建筑陶瓷工業粉塵和煙氣污染;而傳統的粉料制備關鍵設備球磨機與噴霧干燥器正是產生高耗能、高污染的環節;本技術的實施將代替傳統的濕法粉料制備工藝，為陶瓷行業推行清潔生產、降低污染、節約資源、改善工作環境和周邊環境、降低生產成本提供了有效的技術裝備。

參考資料

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