霍建榮　胡迅　田國權　韋中劍　辛雷　葉祥

摘 要：本文介紹了建筑陶瓷坯料加工環(huán)節(jié)中硬質料預處理工藝的產生背景和原理，并從實際應用的角度詳細闡述了硬質料預處理工藝的操作流程。最后通過數據分析表明，該工藝的實施可提升配方設計的便利性和性能的穩(wěn)定性，在節(jié)能降耗方面也具有顯著優(yōu)勢，在建筑陶瓷行業(yè)具有重要的推廣意義。

關鍵詞：坯料加工;硬質料預處理;節(jié)能降耗

1 前言

近年來隨著國家對制造業(yè)碳排放的要求越來越嚴格，建筑陶瓷行業(yè)也掀起了一次又一次的技術革命，節(jié)能降耗更是建陶企業(yè)降本增效的一項關鍵措施。而建陶產品生產過程中，坯料加工是一個關鍵的工序，也是用電量較大的一個工序。因此該工序的節(jié)能是企業(yè)重點需要關注的。

傳統(tǒng)的坯料加工一般是將泥、沙、石、水、添加劑等原料，按一定比例同時加入間歇式球磨機，經過一定時間的球磨（以40t間歇式球磨機為例，球磨時間一般為13-16h），再取樣對漿料進行性能檢測，細度達標（漿料細度一般控制在250目篩余0.8%-1.2%）后放漿，再進行下一批次漿料的加工。這種加工方式的特點是：加工時間長、電耗大，不適合分時段錯峰用電的要求，因此不利于企業(yè)的節(jié)能。

2硬質料預處理工藝

建陶產品坯用原料主要分為泥、沙、石等幾類關鍵材料。泥類原料具有一定的可塑性，屬于軟質材料，粒徑很細（一般小于250目篩孔），其參加球磨的主要目的是將塊狀的泥分散后和沙、石等原料均化。沙類原料根據熔點或化學組成可分為高溫沙、鉀沙、鈉沙等種類，沙的硬度較小，屬于半風化原料，粒徑較細（一般小于10目篩孔）。該類原料參與球磨的主要目的是進一步細磨后和其它原料均化。石粉類硬質原料是陶瓷生產必不可少的一類材料，主要有鉀長石、鈉長石、硅灰石等。這種材料的莫氏硬度一般為3～8。坯用石粉類硬質原料在礦山進行開采和粗加工后，進入陶瓷廠時直徑一般為 5 ～ 20 mm。如果直接進入球磨機加工，則需要較長時間才能細碎，影響球磨效率，如果產生積沙還會造成漿料化學成分波動。因此，對粒徑大、硬度高的石粉在球磨之前進行預處理是很有必要的。經實驗，如果將石粉類硬質料處理為12目（～1.4mm）以下，再與泥沙類原料同時入球，其球磨效率可以顯著提高，化學成分也與理論配方設計成分接近。

以某坯料配方為例，其配方化學組成如表1所示。相對應的配方原料組成：泥：20%～30%、鉀沙：15%～25%、鉀鈉石粉：15%～25%、鈉長石：15%～25%、滑石：2%～4%。

相關原材料的化學組成和物理性能如表2所示。從表2可以看出：廢瓷粉、慶源石粉、創(chuàng)榮石粉、陸高石粉、騰縣石粉、金嶺石粉，都屬于硬質原料，而且粒徑較大。為了提升球磨效率，節(jié)約球磨時間，需對該類石粉進行預細碎處理。

硬質原料的預處理流程：

（1）單獨細碎堆放，即：每種原料單獨破碎，單獨堆放。其特點是每種原料單獨細碎堆放，便于配方的調整，配料的精確度高;但原料的堆放點多，單一原料獨立破碎，耗時較長。

（2）硬質料的綜合破碎，即：根據某個配方比例，將多種硬質料按比例計算成一個小配方，再混合破碎形成一個綜合料堆，細碎后的綜合料再和其他的泥、沙等材料，按比例配料入球。其特點是，使用的綜合能耗低，節(jié)約時間，部分原料提前均化，減少堆料場地，適合于產量大的單品種配方。本文重點介紹硬質料的綜合破碎工藝。

從表2和表3可以看出，需預處理的硬質料為：廢瓷粉、慶源石粉、創(chuàng)榮石粉、陸高石粉、藤縣石粉、金嶺石粉，需預處理的石粉占干料配方的45% 。

硬質料綜合破碎小配方的計算：（計算數據以表3為例）

（1）根據已知的干料配比和濕料含水率，分別計算各種濕料配比;

例：慶源石粉的濕料占比：15.4÷（100-6）×100%=16.38%

（2）計算各種單一濕料占綜合小配方（濕料）的比例;

例：慶源石粉：16.38÷48.43×100%=33.82%

（3）按50t濕料/次計算各種石粉的配料量;

例：慶源石粉：50×33.82%=16.91（噸）

（4）計算出的各種預處理濕料配比（如表4所示）。

3硬質料預處理設備的選擇

考慮到硬質料的特點和本公司對原料加工的要求，最終選擇了一種“立式磨”為硬質料的預碎設備。它屬于料床擠壓加工方式，其優(yōu)點在于加工系統(tǒng)的有用功較大，機械效率更高。

立式磨系統(tǒng)可以有效避免物料在初始粉碎階段消耗較大能量，同時還可以顯著縮短物料球磨的時間，處理后的成品物料顆粒級配更加均勻合理。立式磨系統(tǒng)的工作流程如圖1所示。

立式磨對物料水分的要求是進入立式磨加工的硬質料，原料含水率要求一般小于8%。如果原料含水率太大，容易堵塞出料篩網，影響加工效率，較小的原料含水率可大幅提升加工效率。需要注意的是，當原料含水率小于2%時，會在預處理過程中產生部分揚塵，需做好除塵措施。

從表6可以看出，立式磨的出口過篩目數，對立式磨的加工產量有一定的影響，根據經驗，一般可將過篩目數選定為8目。

經過上述立式磨系統(tǒng)處理后的硬質物料，可有效控制其粒徑上限在8目篩以下，且具有一定的顆粒級配，同時起到原料均化的作用。在后期配料過程中，通過8目篩的預破碎硬質料經料倉1-10組成的平鋪直取智能均化系統(tǒng)能夠實現(xiàn)多點多倉儲料，配料方式也更加科學合理。按某種實際硬質石粒，對立式磨處理后進入料倉的物料取樣進行顆粒級配檢測，相應的特征數據如表7所示。

從表7可以看出，立式磨系統(tǒng)的材料預粉碎效果極佳，100目下的細粉占比達到10%以上，各測試目數范圍的占比均衡，可有效提高后續(xù)球磨的效率。

將坯料配方中的硬質原料通過立式磨系統(tǒng)處理后的成品物料作為一種新的綜合材料計入配方。對該綜合材料進行取樣檢測相應的綜合化學組成，并與按單一硬質原料的化學組成及配比進行計算的理論化學組分進行對比，數據如表8所示。

從表中數據可以看出，理論計算的綜合成品物料化學組成與實際檢測的數據誤差在配方設計的允許范圍內。而且經過立式磨處理后，綜合原材料的均化程度更高，水分更加均勻，有利于增加配方設計組成的精度。

4配方進球

（1）對立式磨預處理料、泥、沙等材料進行水分檢測。

（2）對各原料進行計算，形成濕料配方配比，數據如表9所示。

（3）漿料的加工，經過立式磨加工的硬質料再和泥、沙、化工、水等材料一起入球，根據實際跟蹤，球磨時間一般在7.5～8.5h，即可達到工藝要求（250目篩余0.8%～1.2%），泥漿的其它理化指標也正常。

5節(jié)能與節(jié)約

以40t漿料加工為例，常規(guī)40t球磨機（380V/132kW），按14h的球磨時間計算，需要1848度電。如果使用立式磨和球磨機配合加工，預處理硬質料18t（4045%），需用電160度;球磨8h用電1056度，合計用電1216度。40t漿料可節(jié)約用電632度，平均每噸漿料節(jié)約用電15.8度。目前，各地均在實施差異化的峰谷電價，高峰電價和低谷電價的差異有0.8元/度左右，采用立式磨和球磨機的組合，可以更充分的利用低谷電，進一步的節(jié)約成本。

參考文獻

[1]李家駒. 日用陶瓷工藝學[M]. 武漢工業(yè)大學出版社， 1992.