干法制粉與噴霧干燥制粉的粉料性能對比研究

曾德朝　黃習旋

摘 要：本文研究了東鵬陶瓷工廠的干法制粉和噴霧干燥制粉（以下簡稱濕法制粉）的粉料性能對比，包括粒度分布、顆粒級配和所壓制磚坯在燒成過程中的收縮和變形。研究表明，干法制粉的粉料的平均粒徑為25.31 μm，濕法制粉的粉料的平均粒徑為24.39 μm，干法制粉的粉料250目篩余和350目篩余都明顯大于濕法制粉的粉料篩余；干法制粉的粉料中小于100目細顆粒較多，占比達到52.09%，而濕法制粉的粉料在20 ～ 60目之間的顆粒占比最大，達到69.16%；干法制粉的粉料所壓制磚坯的燒成收縮和變形都明顯小于濕法制粉的磚坯，這是由于干法制粉的粉料都是實心顆粒，在燒成過程中，干法粉料堆積密實，收縮的空間較小。

關健詞：干法制粉的粉料；濕法制粉的粉料；粒度分布；燒成收縮；燒成變形

1 前言

我國近幾年陶瓷磚產量逐年遞增，但能耗和污染一直是制約陶瓷企業發展的兩個重要因素。現有的陶瓷企業基本上都是采用噴霧干燥制粉濕法工藝，能耗、污染較大，由于環保問題其發展逐漸受到限制。為實現節能減排，東鵬在國內首次實施了干法制粉工程并成功應用于生產，出磚率達到96%以上，相比于傳統濕法制粉工藝，其原料車間的成本降低40 ～ 70%，廢氣排放減少50 ～ 60%，節水80%，節電30%，節省燃料50%[1]。干法制粉工藝是將各種原料粗碎到一定粒度后配料，細磨，增濕造粒到一定水分的陶瓷粉料，再篩分、陳腐、干壓成型[2]，在原料加工階段節省了大量的能源，并減少了污染。雖然干法制粉具有諸多好處，但一些工藝問題如干法除鐵工藝、粉料的水分均勻性等沒有得到很好的解決[3-4]，現在還沒在陶瓷行業得到普及，相信在干法制粉工藝逐步成熟、所制粉料改善以后，會有越來越多的陶瓷企業使用干法制粉技術。

目前，對干法制粉的粉料性能研究較少，本文采用東鵬陶瓷工廠的干法制粉和濕法制粉的粉料，對粒度分布、顆粒級配、燒成收縮等方面進行對比，進一步完善干法制粉的理論。

2 實驗材料與方法

2.1 實驗材料

本實驗采用佛山東鵬某陶瓷廠干法制粉和濕法制粉得到的普通白料為主要原料，并添加適量的水和分散劑。

2.2 樣品的制備

（1）用天津市科器高新技術公司的769YP-24B 粉末壓片機，將25 g的干法制粉和濕法制粉的粉料壓成直徑為50.5 mm的圓餅，然后在輥道窯1190℃條件下燒成。

（2）采用咸陽陶瓷研究設計院機械廠的SY35B 型實驗室用壓樣機，將同樣質量的干法制粉和濕法制粉的粉料壓成120 mm × 80 mm的磚坯，然后在輥道窯1190℃條件下燒成。

2.3 樣品的表征

采用丹東百特儀器有限公司的BT-9300S激光粒度分析儀測量干法制粉和濕法制粉的粉料粒度分布情況。

3 結果與分析

3.1 干法制粉和濕法制粉的粉料粒度

為了了解干法制粉和濕法制粉的原始粉料粒度（原料破碎之后，造粒之前得到的粉料），分別將相同質量干法制粉和濕法制粉的粉料用水分散，再用激光粒度分析儀測試其粒度分布，如圖1所示。

由圖1可知，干法制粉的粉料中粒度為10 μm以下的顆粒所占比例比濕法的稍大。干法制粉的粉料在20 ～ 100 μm范圍內的波峰較高，粒徑在55.36 ～ 61.61 μm范圍內的顆粒占比最大，說明干法制粉的粉料這個區域顆粒粒度分布比較集中，而濕法制粉的粉料在10 ～ 100 μm范圍內的顆粒所占比例較高，粒度分布則較為均勻。干法制粉的粉料的D50為25.31 μm，而濕法制粉的粉料的D50為24.39 μm，說明了濕法制粉的粉料平均粒徑稍小于干法制粉的粉料平均粒徑。

為了進一步對比干法制粉和濕法制粉的粉料粒度分布情況，分別將200 g干法制粉和濕法制粉的粉料加一定量的水化成漿，過250目和325目篩，然后進行干燥，測量剩余粉料的質量，得到漿料的篩余數據，如表1所示。

由表1可知，干法制粉的粉料250目篩余和325目篩余都明顯大于濕法制粉的粉料篩余，說明了干法制粉的粉料中250目和350目以上粗顆粒所占比例較大。

3.2 干法制粉和濕法制粉的粉料級配

以上總結了干法制粉和濕法制粉的粉料粒度對比，而為了了解粉料造粒之后的顆粒級配，再進一步對比干法制粉和濕法制粉的粉料的級配情況，如表2所示。

由表2可知，小于100目的干法制粉的粉料顆粒所占比例最大，占比超過了50%，而其他目數范圍的粉料所占比例都在10%左右；濕法制粉的粉料粒度集中在20 ～ 40目和40 ～ 60目，所占比例都超過了30%，60 ～ 80目和小于100目的粉料所占比例也超過了10%，相對干法制粉的粉料來說，其粉料粒度分布更為均勻。

3.3干法制粉和濕法制粉的磚坯燒成收縮

為了對比干法制粉和濕法制粉的粉料壓成的磚坯（簡稱干法磚坯和濕法磚坯）在燒成中的收縮情況，將不同比例的干法制粉的粉料和濕法制粉的粉料進行混合，壓成同樣直徑的圓餅，在輥道窯1190℃條件下燒成，然后測量燒成后燒成前圓餅的尺寸變化，得出結果。干法磚坯和濕法磚坯燒成收縮如表3所示。

從表3可以得出結論，干法磚坯明顯比濕法磚坯的燒成收縮小，隨著干法制粉的粉料摻入的增多，磚坯燒成后的收縮逐漸變小。燒成后，干法磚坯的燒成收縮為3.17%，而濕法磚坯的燒成收縮為7.32%，超過了干法磚坯燒成收縮的2倍。干法粉料基本上為實心顆粒，而濕法粉料是通過噴霧干燥制成的空心顆粒，在燒成過程中，實心顆粒收縮的空間有限，而空心顆粒則可以減少顆粒中間的空隙，大幅度的收縮，所以干法磚坯比濕法磚坯的燒成收縮小。在生產過程中，使用干法制粉不僅可以節能減排，也可以減少磚坯燒成后的收縮，保證磚的質量穩定性。

3.4 干法制粉和濕法制粉的磚坯燒成變形

分別將90 g的干法制粉和濕法制粉的粉料壓成薄磚，再將磚較短的兩邊放在耐燒板上，保持中間空心，在輥道窯中煅燒，測試磚坯燒成前后的最大彎曲變形。干法磚坯和濕法磚坯的燒成變形如表4所示。

由表4可知，同樣質量干法磚坯在同樣條件下的燒成變形量明顯小于濕法磚坯的變形，這也與上述干法磚坯比濕法磚坯收縮小的結論符合。

4 結論

（1）干法制粉粉料的平均粒徑大于濕法制粉粉料，其250目篩余和350目篩余都明顯大于濕法粉料的篩余。

（2）干法制粉的粉料小于100目細顆粒較多，這些細粉料占總的粉料超過50%，而濕法制粉的粉料則是中間粒度的粉料較多，集中分布在20 ～ 60目范圍內。

（3） 干法磚坯的燒成收縮和變形都明顯小于濕法磚坯，這是由于干法制粉的粉料都是實心顆粒，而濕法制粉的粉料基本為空心顆粒，在燒成過程中，干法制粉的粉料堆積密實，收縮的空間較小，而濕法制粉的粉料顆粒為空心，較為疏松，收縮的空間較大。

參考文獻

[1] 綜合. 亞洲首個干法制粉工程獲得成功東鵬干法制粉項目出磚合格率達 96%[J]. 佛山陶瓷，2016 （4）：35.

[2] 王斌，鄭伍魁，李輝， 等. 我國陶瓷墻地磚制粉工藝的進展[J]. 硅酸鹽通報，2015，34（5）：1312-1319.

[3] 張裕泰， 江海東， 陸剛， 等. 陶瓷原料生產節能新技術探討[J]. 佛山陶瓷，2016 （6）：1-4.

[4] 蔡祖光. 陶瓷墻地磚的干法制粉生產技術[J]. 陶瓷，2004 （5）： 30-31.