陶瓷連續式球磨系統的研制

摘 要：經過多年對陶瓷連續式球磨系統的研究，攻關了連續球磨在陶瓷工業應用的技術難題，與傳統間歇式球磨相比，鼎匯能科技連續式球磨系統能節省電力消耗超過50%，節省勞動力70%，節省用地面積80%。

文獻標志碼：A

文章編號：1006-2874(2015)04-0031-03

DOI:10.13958/j.cnki.ztcg.2015.04.008

收稿日期：2015-06-12。

修訂日期：2015-06-16。

通信聯系人：趙祖熙，男，工程師。

Received date: 2015-06-12.

Revised date: 2015-06-16. Correspondent author:ZHAO Zuxi, male, Engineer.

E-mail:328414539@qq.com

Development of Continuous Ceramic Ball Mill System

ZHAO Zuxi

(Shandong Dinghuineng Technology Co., Ltd. Zibo 255000, Shandong, China)

Abstract:After years of research, problems with the application of continuous ball milling to ceramic industry have been tackled. Compared with traditional batch ball mills, the continuous system developed by Dinghuineng Technology can save over 60% electricity, 70% labor and 80% floor area.

Key words:ceramics; continuous ball mill

0 引 言

球磨機自1893 年出現以來就一直廣泛應用于礦業、冶金、建材、化工及電力等行業的原料粉碎。球磨機發展初期主要為間歇式球磨，隨著技術工藝的發展，截至今日，這些行業大部分已經用上了連續式球磨工藝。

八十年代中期，在陶瓷行業，意利I·C· F 公司借鑒水泥工業中連續式球磨機的粉磨原理，設計制造了世界上第一臺陶瓷工業連續式球磨機，此后連續式球磨機迅速在陶瓷行業中普及開來。

而在中國，30年來一直是國外陶瓷連續式球磨技術壟斷了中國建陶工業的市場，由于國外連續式球磨技術自身的缺陷，加上其高昂的價格，使得國外的連續式球磨系統并不適合中國建筑陶瓷原料種類繁多，無法施行原料標準化的實情。這樣就導致了近30年來，中國陶瓷行業仍然一直使用著最為原始的間歇式球磨。

為了改變這種現狀，2003年，山東鼎匯能科技股份有限公司開始了陶瓷連續式球磨系統的研究。經過多年的技術攻關，于2014年9月推出陶瓷連續式球磨機組設備。

目前該設備在山東唯能陶瓷有限公司生產運營。通過運營測算，一組鼎匯能陶瓷連續式球磨系統日產1000-1400噸干粉料，相當于25臺40噸傳統間歇式球磨機的日產量。

與傳統間歇式球磨相比，鼎匯能科技連續式球磨系統能節省電力消耗超過50%，節省勞動力70%，節省用地面積80%。一組連續球磨系統，每年綜合節約成本近2000萬元。目前，全國有近萬臺間歇式球磨機，要是都換上連續式球磨系統，球磨機的數量將會減少近2/3，一年為陶瓷行業節省近百億千瓦的電量和數十億元人民幣的電費。

1 關鍵技術的研究

1.1 自動加水加料

傳統間歇式球磨是人工放漿和人工加料、加水，由于完全憑借操作工人的經驗來進行加料、加水工作，不能進行精準控制，人工失誤比較多，在加料和放漿過程中容易有雜質參入；因此，料漿的配方和水分的穩定性不好把控，生產出來的料漿品質穩定性相對較差。

鼎匯能綠色節能串聯式陶瓷連續球磨系統精準控制球石、水量和坯體原料的添加，最大程度減少人工操作，能夠做到自動化、精準控制，在極大的降低人工成本和勞動力的同時，使得生產出來的料漿含水量和配方都比較穩定，也容易控制和調整。

1.2 泥料、黏土的連續式球磨方法

泥料、黏土的連續式球磨方法一直以來是連續球磨工藝需要突破的難題。由于泥料和黏土料本身細度就能到達進連續球磨的要求，在進入球磨機之前，不能再做過多的球磨加工；同時由于泥料和黏土料中含有大量的石沙。所以，怎樣把泥料、黏土料中的石沙和泥土分離，如何使泥料、黏土料與硬料、粗質料同時入磨加工就成為中國陶瓷球磨工藝中難以攻克的兩大技術難題。

鼎匯能綠色節能連續球磨系統利用公司自主研發的化漿機，把泥料、粘土料通過一個長14米、直徑18米的筒體，利用筒體特殊的內部構造結構，在實現化漿的同時對泥料、粘土料進行泥石分離，把里面的顆粒物和石沙分離出來，輸送到外面泥漿料自動流的倒漿池，再從倒漿池流到儲漿灌待用，需要時用泵直接注入連續球磨細磨階段。

2 陶瓷連續式球磨系統和不同球磨工藝之間的技術對比

2.1 和傳統間歇式球磨工藝相比

與目前中國陶瓷行業普遍使用的間歇式球磨相比，鼎匯能連續球磨是將粗顆粒原料連續不斷地研磨至充分解粒，使包含在原料中的固體雜質(如Fe 2O 3、TiO 2、Fe 3O 4等)與原料脫離，以便在下一道工序中將影響原料白度的礦物出除，同時提高原料的預混效果。跟傳統的間隙球磨的區別在于：

(1)間隙球磨磨料時是一次性裝料，磨完后停機放料，每一次裝料和放料的時間大約持續1小時時間。連續球磨則是連續給料連續出料，流水式生產。

(2)間隙球磨磨料時裝球量和裝料量較大，且筒體內液位會高出裝球石位很多，致使球與球的撞擊是在液體內進行，這樣會降低其撞擊力，使球磨時間更長。連續球磨機由于采用了特殊的出料裝置，會使筒體內的液位一直低于球石位，使大部分的球石撞擊是在液位以上進行，這樣會大大提高原料磨碎速度。

(3)間隙球磨對原料的研磨效果檢測只能在停機后進行，而連續球磨則可以在工作時進行，并可以根據檢測結果進行及時調整。

(4)鼎匯能連續球磨工藝的關鍵性技術包含精確控制連續給料給水；自動控制球磨機內液位；兩道球磨機的中間進出料連接和不停機添加球石，保證了原料的暢通和原料不滲漏。

(5)在同等產量的情況下，傳統間歇式球磨至少要配25臺40噸的間歇式球磨機，其占地面積高達15畝左右；而鼎匯能連續式球磨系統總共占地面積不到2畝地。

(6)傳統間歇式球磨工藝至少需裝配 5000 kW的低壓裝機電量；而鼎匯能連續式球磨只需2800 kW的高壓裝機電量，并且實際運營電耗只有裝機容量的60%左右。

(7)由于使用高壓電，鼎匯能連續式球磨系統減少了低壓電損，不需要配備低壓變壓器、配電室等設備，車間員工數量也大為減少。

(8)在出漿口設置往復式對極高梯度磁選機，背景場強最高能達到24000 gauss，是普通高梯度磁選機的兩倍，磁選區域也大于普通的高梯度磁選機，且可以連續工作。能夠非常高效的將原料中的Fe 2O 3(三氧化二鐵)；Fe 3O 4(四氧化三鐵)和TiO 2(二氧化鈦)磁選出來，從而使得瓷磚坯體的白度大大提高。

2.2 和國外連續式球磨技術相比

雖然歐洲國家的陶瓷連續球磨工藝已經運行了30多年，但是其技術本身的缺陷，他們的連續式球磨技術只適合原料標準化的國家。對于中國、亞洲、非洲等地的大部分陶瓷產區來說，陶瓷原料體積、細度等千差萬別，沒辦法實現原料標準化，所以其使用范圍有很大的局限性，這就直接導致連續式球磨工藝并沒有在世界范圍內得到普及使用。

我們研制的連續式球磨系統，是在基于中國國情的基礎上結合世界上最先進的球磨工藝研發出來的，克服了國外連續式球磨的局限性，不僅適合原料標準化的陶瓷產區，也適合原料沒有標準化的陶瓷產區，這樣就能使得連續式球磨系統能夠在全世界的建陶行業普及開來。

鼎匯能連續式球磨獨創的串聯式連接方式，可以根據研磨物料的不同而確定筒體串聯的節數和第一單元筒體的長度，加長的第一單元筒體可以延長物流在筒體內的研磨過程，并保證第一單元的出漿量滿足后單元的生產量，從而取代了間隙球磨的工藝。給料系統可任意調節給料量和給水量，每個球磨機單元的出料系統均采用提流方式出料，可將筒體內的液位控制在理想位置，減少料漿對球石的浮力，從而提高球石在筒體內的整體壓力，提高研磨效率，并使筒體進出料軸線處于水平，避免筒體內球石分布不均的情況和進料受阻的情況。中間連接加球部分可實現不停機定時定量加球，從而使其工作效率和效果得到了顯據提高。

3 結 論

鼎匯能連續式球磨系統徹底顛覆目前的間歇式球磨工藝，以革命性的創新技術改造原來的傳統間歇式球磨，解決了近30年來陶瓷球磨工藝耗電大、用人多、用地廣的問題。通過把封閉式、間歇性、人工操作的磨技術，改為自動化、流水式、連續式的球磨工藝。可實現用極少的設備、人工和土地，達到瓷磚料漿24小時持續不斷的生產制造。相對于間歇式球磨更環保節能，有效降低瓷磚的原料制粉成本，能夠極大地降低能源消耗，在減輕陶瓷企業的環保壓力的同時，也能在最大程度上減少企業的原料制備成本，將更有效地推動中國建陶工業綠色健康發展。很大程度上解決了目前陶瓷廠比較急迫的現代化綠色節能原料制備的問題，以其超高的節能效果，一年能為陶瓷企業節省上千萬的球磨成本，必將成為綠色節能陶瓷粉料制備的示范工程，具有在陶瓷行業推廣普及潛力。