大噸位球磨制釉技術的生產應用研究

李清遠，劉任松，譚亮

（1.廣東家美陶瓷有限公司，清遠 511500 2.東莞市唯美陶瓷工業園有限公司，東莞 523000）

1 前言

當前我國大部分建筑衛生陶瓷企業的釉料球磨加工都是采用1.5～5噸間歇式球磨機，隨著建筑陶瓷生產集約化與專業化的涌現，產能不斷提升，釉料配方逐步統一，小噸位球磨機容量小、能源消耗大、生產成本高、管理難度大的不足逐漸凸顯。為了縮短釉料制備周期，提高釉料的制備效率，降本提效，促進行業技術的發展，本文針對10噸以上球磨機生產制釉技術的應用進行了研究。通過對原料預加工、球磨機的構造改進、球石和球襯的選配等解決了大噸位球磨制備的釉漿性能不穩定無法規?；a的難題，提高了陶瓷料漿研磨效率和質量，降低了能源消耗，實現降低成本、提質增效的目的。

2 大噸位球磨機的優缺點

大噸位球磨機的最大優勢是球磨加工量大，可以降低釉料的加工成本，減少能源消耗和占地面積。不足的是隨著球磨機空間的增大，裝載量增加，球磨時間延長，釉漿的流動性和觸變性能會變差。同時由于大噸位球磨機的沖擊破碎能力增強、研磨效率降低，球磨制備的釉漿粒徑分布會相對擴散，釉漿的粗、細顆粒占比會相對增加，球石、球襯也易破損。所以使用大噸位球磨制釉需要作相應的技術改進或創新。

3 大噸位球磨制釉的關鍵技術分析

3.1 釉用原料預加工

大噸位球磨機由于筒體體積大、裝料量多，按小噸位球磨機的原料入球標準控制，球釉后容易出現釉漿粗、細顆粒比例增多，粒徑分布擴散，影響釉漿使用性能。要避免這個問題的產生，使大噸位球磨機的球釉粒徑分布更合理，需要對所加工的化工原料進行預加工處理。

使用圖1所示的加工工藝，將各種原料的水分、細度加工成設定的標準，其中易研磨料（包括常用釉料碳酸鋇、鉀長石、鈉長石、方解石、高嶺土等）要求入球水份≤1%-3%，200目篩余≤2%-3%；難研磨料（包括常用釉料氧化鋁、燒滑石、石英粉等）要求入球水份≤1%-3%，325目篩余≤1%-5%；熔塊要求水份≤2%，40目篩上≤1%，120目篩上≥60%，250目篩下≤5%。

選擇相同釉料配方，采用未預加工和已預加工處理的原料，保持料：球：水的比例一致，先后放入14噸球磨機球磨11h，檢測兩組釉漿的粒徑分布結果如圖2、3所示。

圖2 采用未預加工原料球磨的釉漿的粒徑檢測結果

兩組釉漿的325篩余分別為0.73%和0.66%，兩者差異不大，使用加工后原料的釉漿篩余略小，但從圖2、圖3的粒徑檢測結果來看，兩者的粒徑分布卻有明顯的差異，使用加工后原料球磨的釉漿粗、細顆粒明顯減少，粒徑分布更集中，檢測兩組釉漿的觸變性能，分別為1.38和1.13，使用加工后原料球磨的釉漿也明顯要好。通過對比結果可知，使用大噸位球磨機球釉，要想保證釉漿性能穩定，在原料入球控制上要比小噸位球磨機要求要更嚴格。

圖3 采用預加工原料球磨的釉漿的粒徑檢測結果

3.2 球磨機構造的改進

大噸位釉用球磨機的構造與小噸位的基礎一致，但是大噸位球磨機由于整體結構變大，在局部設計上要做一些改進。

像筒體部分，小噸位球磨機普遍采用的是裝配式筒體，大噸位磨機建議采用整體式筒體，裝配式筒體是將分別加工好的軸頭端蓋與筒身聯成一體，這樣必然增加加工和裝配工作，而且還容易造成筒體兩端兩軸頭之間的同軸度誤差，而整體式筒體是將軸頭、端蓋與筒身先焊成一整體，然后一次裝夾，同時加工兩軸頭頸位置及筒身皮帶接觸的外緣面，這樣一來保證兩軸頭的同軸度，節省加工工時和減少安裝工作量。

加料、放漿小噸位球磨機通常只是各配一個孔，大噸位球磨通常需要設計兩個對應的加料口和放漿口（如圖4所示），雙加料口是為了使加料后物料在筒體內分布更均勻，使球磨機開機運轉更平穩，雙放漿口則可以提高釉漿的放漿效率和釉漿的出球率。

圖4 大噸位球磨機的加料口和放漿口設計圖

大噸位球磨機的球襯鋪貼設計也要調整，因為球磨機的規格越大，在球磨過程中其球磨死角所滯留的粗大顆粒量越多，所以大噸位球磨機的筒體內兩端內襯垂直相交角處要用異型磚砌筑成圓弧過渡，來克服垂直交角處形成的“死角”（如圖5所示）。

圖5 球襯圓弧鋪貼圖

3.3 球石、球襯的選配

大噸位球磨機因為球磨空間變大，球磨過程中產生的沖擊力會比小噸位球磨機大，這就要求所用的球石和球襯的硬度要提高。小噸位球磨機普遍使用體積密度在3.0-3.5g/cm3之間的中高鋁球石、球襯居多，大噸位球磨機需要使用莫氏硬度達9級、體積密度在3.50g/cm3以上、抗壓強度≥2250MPa的高鋁球石或微晶耐磨氧化鋁球石、球襯，這樣才能減少球石或球襯因撞擊產生的開裂、破損，同時也能提高球磨效率。

3.4 球石配比的調整

入球原料預加工后，大噸位球磨機的球石配比要做相應的調整，通過實驗來確定調整方向，使用預加工原料，設定球磨參數為：球磨時間11h、轉速20r/min，料：球：水=1:2.5:0.38，設計5組不同球石的配比進行試驗，結果見表1。

表1 球石配比試驗

從試驗結果可知，通過增加小粒徑球石的配比，利用小直徑球提高球磨時接觸點數，可提高大噸位球磨機的球釉效率。這主要是由于大噸位球磨機相比小噸位而言對物料的沖擊破碎能力要強一些，再加上原料預加工后入球粒徑得到了較好的控制，所以適應減少大粒徑球石的配比、增加小粒徑球石的加入量可以提高球石的研磨作用，對提升球磨效率和釉漿性能都有幫助。

3.5 球磨機轉速的設定

根據球磨機轉速經驗計算公式：

其中：n—球磨機臨界轉速(r/min)；D—球磨機的內徑(m)。

計算得出14噸球磨機的理論臨界轉速為17.3 r/min，1.5～5噸的球磨機轉速一般控制在20-23r/min之間，從理論計算來看，大噸位球磨機的轉速相比小噸位要小一些。我們根據理論計算值進行了實驗，當球磨轉速太低時（球磨轉速低于15 r/min），球磨效率較低，篩余量較高，釉漿細度偏粗；當球磨轉速過高時（球磨轉速高于20r/min），釉漿容易觸變，且球襯磨損較大，單位功率消耗高。綜合理論轉速和實際生產情況，大噸位球磨機的轉速控制在17r/min～20r/min之間比較合適，這樣可以縮短釉漿球磨時間，提升釉料合格率。

4 結論

（1）大噸位球磨的生產應用，需要更加嚴格的控制入球原料的水分和粒徑并且軟質原料和硬質原料的標準要有區別。

（2）大噸位球磨機的破碎沖擊效率會比小噸位球磨機強，在球石配比上可適當增加小粒徑球石的占比。

（3）從理論計算和實際生產來看，大噸位球磨機的球磨轉速略低于小噸位球磨機，球磨效率和釉漿性能都要好一些。