干法制粉技術在發泡陶瓷生產中的應用

林智 徐平 吳木海

摘 要： 本文主要介紹了干法制粉工藝應用于發泡陶瓷生產應關注的幾個問題及解決思路。為發泡陶瓷生產節能降耗開拓思路。

關鍵詞： 干法制粉;發泡陶瓷

1 前 言

發泡陶瓷，是使用普通陶瓷原料或礦山尾礦、工業廢渣等基礎原料配以高溫發泡劑，在1160℃—1220℃燒成的一種具有大量封閉氣孔的輕質保溫材料。現在主要用于建筑的墻體保溫和內墻隔斷，是一種綠色環保產品，順應了國家提倡的“綠色環保建筑”的需求。目前發泡陶瓷生產的制粉環節基本都是采用傳統建筑陶瓷的制粉工藝——“球磨+噴霧干燥”制粉。整個工藝過程物料的水份變化是：入倉原料（5%—20%）——﹥球磨化漿（35%—40%）——﹥噴霧制粉（5%—7%）。由此可見，“球磨+噴霧干燥”的傳統制粉工藝從過程的水分變化來講本身也是個比較矛盾的工藝。干法制粉是近幾年在整個陶瓷行業期待值比較高的新工藝。但由于干法制粉工藝制得的粉料細粉偏多，粉料流動性稍差等客觀原因，該工藝一直難以在傳統建筑陶瓷行業大規模推廣。目前用的比較好的主要在西瓦和內墻瓷片產品的制粉。

上面所述的干法制粉存在的一些不足——“粉料細粉多、粉料流動性差”，最直接地加大了瓷磚壓制成型工序的成型難度。但發泡陶瓷是采用料車布料堆料工藝，生產過程中不需要使用壓機，對粉料的部分物理性能要求沒有傳統瓷磚壓制成型那么高，所以干法制粉工藝應用于發泡陶瓷生產的呼聲一直是比較高的。

2當前干法制粉工藝基本流程

注：（1）破碎工序視原料的來料顆粒度而選擇性使用;（2）混料均化工序視進入混料階段原料的顆粒度而定，若進混料機之前，原料均已達到要求的細度，則選擇直接進入拌料混料系統;若未達到要求的細度則需要增加相應的粉磨系統再進入攪拌機。

3干法制粉工藝與傳統制粉工藝的對比

（注：以上為實測數據，各企業生產中存在差異）

由表1可以得出如下總結：

干法制粉優勢：

（1）從物料水份變化過程及單位物料的耗電、耗氣量可以看出干法制粉工藝比傳統的“球磨+噴霧干燥”制粉工藝明顯更加節能降耗;

（2）目前干法制粉技術自動化程度較傳統“球磨+噴霧干燥”制粉工藝高，耗人工少;

（3）從工藝過程本身而言，干法制粉技術只要過程中對現場粉塵控制好，比傳統“球磨+噴霧干燥”制粉工藝更清潔環保。

干法制粉劣勢：

（1）從粉料粒度分布來看，目前干法制粉技術依然細粉偏多;

（2）干法制粉工藝制得的粉料流動性稍差;

（3）干法制粉工藝由于使用干粉攪拌的混料方式，在物料均化程度上比傳統濕法球磨工藝低。這是干法制粉技術在發泡陶瓷生產上應用需要解決的核心問題。

4干法制粉技術在發泡陶瓷生產中的應用思路

針對以上兩種制粉工藝的優劣勢對比，就干法制粉在發泡陶瓷生產中應用提供相應的改良思路：

（1）由于發泡陶瓷生產是使用料車布料而不使用壓機壓制成型，所以粉料中細粉的多少對發泡陶瓷生產過程沒有直接的影響;

（2）干法制粉粉料流動性稍差，在發泡陶瓷整個生產工序中影響較大的是布料均勻度和布料速度。

解決方案：

A、在布料料車上增加震動器，使料車下料順暢;

B、將現有料車的刮料式布料模式變更為輥刷式布料模式，就可解決粉料流動性差而造成的布料不均勻和布料過程中的帶料、拖料缺陷。

（3）混料均勻性，這是干法制粉工藝在發泡陶瓷生產中應用需要解決的核心問題。

A、需要面對的問題：

1）物料加入比例懸殊的問題：（注：以下所述“長石類”為成分與鉀、鈉長石接近的各種原材料的統稱）。

發泡陶瓷基本的配方構成如下：

由表2可以看出，發泡陶瓷配方中各種原料的加入比例差異很大，尤其發泡劑的加入量只有0.3 %— 0.5%，極難實現均勻混合，最終造成產品斷面不均勻（如圖2）。

2）混料階段物料物理參數懸殊的問題：

由表3可以看出：

a、發泡陶瓷配方中各種原料的顆粒度差異很大，要實現均勻混合難度很大，而且部分超細粉甚至會出現包裹、報團等現象，造成產品內部產生熔洞（如圖3）。

b、發泡陶瓷配方中各種原料的密度差異很大，在混料過程中容易出現游離分層排布，最終造成產品斷面不均勻，甚至產生熔洞。

B、發泡陶瓷生產中，干法制粉工藝混料階段的幾個改進思路：

1）嚴格控制物料水分和混料過程中的物料溫度。

物料的水分要求盡量低，超細的粉料在一定的水分下極容易抱團從而影響混料的均勻性。同時必須嚴格控制整個混料過程中物料的溫度，過高的熱空氣遇冷容易凝結形成水滴遇到物料容易抱團或在旋轉過程中形成包裹顆粒，最終在產品中產生熔洞。

2）改進混料攪拌工藝。

由常規的一級混料調整為二級混料。

為了解決極少摻比的物料混合問題，可以將一種或幾種摻比很少的物料先進行預混合（也可以加入部分摻比大的物料），混合均勻后再進入二級混料器與其他主體原料進行混合。通過這種方式就能基本解決配方比例懸殊帶來的混料均勻性問題。

3）選用合適的混料攪拌設備。

圖4、圖5是目前常用的兩種干粉攪拌器。

圖4輥筒式攪拌器的工作原理是通過筒體旋轉來帶動筒體內物料的旋轉流動混料。輥筒式混料器主要用于少量物料的混料，混料均勻度相對較高，產能、效率較低。所以適合于干法制粉的一級混料工序。

圖5軸式螺旋干粉混料器的工作原理是筒體不動，通過筒體內部螺旋槳葉的旋轉推進而實現物料的縱向翻動和橫向移動。有單向槳葉也有雙向槳葉，雙向槳葉的混合均勻性更高。軸式螺旋混料器主要應用于大宗物料的混合攪拌，適合用于干法制粉的二級混料工序。

需要注意的問題：

軸式螺旋干粉混料器的結構設計上，外部是金屬筒體，內部是旋轉的螺旋槳葉，所以槳葉與筒體之間預留了5 — 10mm的間隙，如何讓處于間隙區域的物料也參與混料而不產生堆積甚至受擠壓凝結是設備設計和使用過程中需要重點關注的問題。

5展望

發泡陶瓷是國家大力發展的綠色建材，是開展固廢利用、利國利民的好項目。目前存在的瓶頸問題是單線產能低，生產成本居高不下，在終端價格上尚未能形成優勢。所以在一定程度上影響了整個產業規模的擴大。

隨著干法制粉等新技術在發泡陶瓷上的深入研發、應用;隨著新工藝的不斷改進、提升;隨著新的延伸產品的不斷推出，隨著更多的有遠見、有規模、有社會擔當的企業的不斷加入，發泡陶瓷產業在不久的將來一定可以做大、做強，讓固廢重新煥發青春服務于社會，讓建筑更加綠色環保。