陶瓷連續(xù)式球磨系統(tǒng)的研制

摘 要：經(jīng)過多年對陶瓷連續(xù)式球磨系統(tǒng)的研究，攻關(guān)了連續(xù)球磨在陶瓷工業(yè)應用的技術(shù)難題，與傳統(tǒng)間歇式球磨相比，鼎匯能科技連續(xù)式球磨系統(tǒng)能節(jié)省電力消耗超過50%，節(jié)省勞動力70%，節(jié)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(lián)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(xiàn)以來就一直廣泛應用于礦業(yè)、冶金、建材、化工及電力等行業(yè)的原料粉碎。球磨機發(fā)展初期主要為間歇式球磨，隨著技術(shù)工藝的發(fā)展，截至今日，這些行業(yè)大部分已經(jīng)用上了連續(xù)式球磨工藝。

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

而在中國，30年來一直是國外陶瓷連續(xù)式球磨技術(shù)壟斷了中國建陶工業(yè)的市場，由于國外連續(xù)式球磨技術(shù)自身的缺陷，加上其高昂的價格，使得國外的連續(xù)式球磨系統(tǒng)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(yè)仍然一直使用著最為原始的間歇式球磨。

為了改變這種現(xiàn)狀，2003年，山東鼎匯能科技股份有限公司開始了陶瓷連續(xù)式球磨系統(tǒng)的研究。經(jīng)過多年的技術(shù)攻關(guān)，于2014年9月推出陶瓷連續(xù)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(chǎn)運營。通過運營測算，一組鼎匯能陶瓷連續(xù)式球磨系統(tǒng)日產(chǎn)1000-1400噸干粉料，相當于25臺40噸傳統(tǒng)間歇式球磨機的日產(chǎn)量。

與傳統(tǒng)間歇式球磨相比，鼎匯能科技連續(xù)式球磨系統(tǒng)能節(jié)省電力消耗超過50%，節(jié)省勞動力70%，節(jié)省用地面積80%。一組連續(xù)球磨系統(tǒng)，每年綜合節(jié)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(xù)式球磨系統(tǒng)，球磨機的數(shù)量將會減少近2/3，一年為陶瓷行業(yè)節(jié)省近百億千瓦的電量和數(shù)十億元人民幣的電費。

1 關(guān)鍵技術(shù)的研究

1.1 自動加水加料

傳統(tǒng)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(jīng)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(zhì)參入；因此，料漿的配方和水分的穩(wěn)定性不好把控，生產(chǎn)出來的料漿品質(zhì)穩(wěn)定性相對較差。

鼎匯能綠色節(jié)能串聯(lián)式陶瓷連續(xù)球磨系統(tǒng)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(chǎn)出來的料漿含水量和配方都比較穩(wěn)定，也容易控制和調(diào)整。

1.2 泥料、黏土的連續(xù)式球磨方法

泥料、黏土的連續(xù)式球磨方法一直以來是連續(xù)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(xù)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(zhì)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(shù)難題。

鼎匯能綠色節(jié)能連續(xù)球磨系統(tǒng)利用公司自主研發(fā)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(nèi)部構(gòu)造結(jié)構(gòu)，在實現(xiàn)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?jié){池，再從倒?jié){池流到儲漿灌待用，需要時用泵直接注入連續(xù)球磨細磨階段。

2 陶瓷連續(xù)式球磨系統(tǒng)和不同球磨工藝之間的技術(shù)對比

2.1 和傳統(tǒng)間歇式球磨工藝相比

與目前中國陶瓷行業(yè)普遍使用的間歇式球磨相比，鼎匯能連續(xù)球磨是將粗顆粒原料連續(xù)不斷地研磨至充分解粒，使包含在原料中的固體雜質(zhì)(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(tǒng)的間隙球磨的區(qū)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(xù)1小時時間。連續(xù)球磨則是連續(xù)給料連續(xù)出料，流水式生產(chǎn)。

(2)間隙球磨磨料時裝球量和裝料量較大，且筒體內(nèi)液位會高出裝球石位很多，致使球與球的撞擊是在液體內(nèi)進行，這樣會降低其撞擊力，使球磨時間更長。連續(xù)球磨機由于采用了特殊的出料裝置，會使筒體內(nèi)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(xù)球磨則可以在工作時進行，并可以根據(jù)檢測結(jié)果進行及時調(diào)整。

(4)鼎匯能連續(xù)球磨工藝的關(guān)鍵性技術(shù)包含精確控制連續(xù)給料給水；自動控制球磨機內(nèi)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(chǎn)量的情況下，傳統(tǒng)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(xù)式球磨系統(tǒng)總共占地面積不到2畝地。

(6)傳統(tǒng)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(xù)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(xù)式球磨系統(tǒng)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(shù)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(qū)域也大于普通的高梯度磁選機，且可以連續(xù)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(xù)式球磨技術(shù)相比

雖然歐洲國家的陶瓷連續(xù)球磨工藝已經(jīng)運行了30多年，但是其技術(shù)本身的缺陷，他們的連續(xù)式球磨技術(shù)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(chǎn)區(qū)來說，陶瓷原料體積、細度等千差萬別，沒辦法實現(xiàn)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(xù)式球磨工藝并沒有在世界范圍內(nèi)得到普及使用。

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

鼎匯能連續(xù)式球磨獨創(chuàng)的串聯(lián)式連接方式，可以根據(jù)研磨物料的不同而確定筒體串聯(lián)的節(jié)數(shù)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(nèi)的研磨過程，并保證第一單元的出漿量滿足后單元的生產(chǎn)量，從而取代了間隙球磨的工藝。給料系統(tǒng)可任意調(diào)節(jié)給料量和給水量，每個球磨機單元的出料系統(tǒng)均采用提流方式出料，可將筒體內(nèi)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(nèi)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(nèi)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(xiàn)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(jù)提高。

3 結(jié) 論

鼎匯能連續(xù)式球磨系統(tǒng)徹底顛覆目前的間歇式球磨工藝，以革命性的創(chuàng)新技術(shù)改造原來的傳統(tǒng)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(shù)，改為自動化、流水式、連續(xù)式的球磨工藝?？蓪崿F(xiàn)用極少的設備、人工和土地，達到瓷磚料漿24小時持續(xù)不斷的生產(chǎn)制造。相對于間歇式球磨更環(huán)保節(jié)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(yè)的環(huán)保壓力的同時，也能在最大程度上減少企業(yè)的原料制備成本，將更有效地推動中國建陶工業(yè)綠色健康發(fā)展。很大程度上解決了目前陶瓷廠比較急迫的現(xiàn)代化綠色節(jié)能原料制備的問題，以其超高的節(jié)能效果，一年能為陶瓷企業(yè)節(jié)省上千萬的球磨成本，必將成為綠色節(jié)能陶瓷粉料制備的示范工程，具有在陶瓷行業(yè)推廣普及潛力。