CN100553918C - 一种以篮式砂磨机为主体的陶瓷坯料制浆工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制备陶瓷坯料泥浆的工艺方法，该方法以篮式砂磨机为主要研磨设备，配以高剪切乳化机为分散设备，是一种全新的高效节能型制浆工艺方法。其工艺过程是：将头料和二料分别称量后，依次加入分散罐中，用高剪切乳化机化浆后，再分别泵入不同的研磨罐中用篮式砂磨机研磨，达到细度及颗粒级配后，再将头料与二料都泵入到混合罐中通过搅拌混合均匀。该工艺以篮式砂磨机代替球磨机，使制浆的电耗小于球磨机制浆的40%、工效比球磨机快6～10倍、成分稳定(从研磨体和球衬带入的杂质少)，因而泥浆的工艺性能及最终产品的质量都大大提高。

Description

一种以篮式砂磨机为主体的陶瓷坯料制浆工艺

技术领域

本发明涉及一种制备陶瓷坯料的新工艺方法，它以篮式砂磨机为主要研磨设备，以高剪切乳化机为分散设备，是一种全新的、高效的陶瓷制浆新方法。

背景技术

制浆是陶瓷生产过程中的重要环节。所制备浆料的质量，直接影响最终产品的质量。由于球磨机结构简单，操作可靠，维修管理容易，能长期运行，又便于与其它粗碎设备，如鄂式破碎机、锤式破碎机、轮碾机等联合使用，可以构成一个较为完整的坯料破碎粉磨制浆系统，在陶瓷制浆过程中发挥了重要的作用，直到现在绝大多数陶瓷企业仍然采用以球磨机为研磨设备的制浆系统。

当然应该看到，以球磨机为主体设备的制浆系统，适合于粗放式原料。球磨机非常适应于石英、长石为块状原矿，粘土类原料也很少加工，主要以粉碎与粉磨为主的陶瓷制浆过程。

现在，陶瓷原料的来源已大为改进，虽然，离原国家轻工部所倡导的“标准化原料”还有很长的距离，但已出现了很多专业化的陶瓷原料加工企业。很多陶瓷厂，尤其是象电瓷厂这样的生产工业陶瓷为主的企业，大多使用已经过了粗加工且粒度较细的原料，以前多以呈块状的石英、长石等天然原料，现在多有粉料购进。粘土类原料也多经过了陶洗、除杂等加工过程。有些工业陶瓷，如氧化铝陶瓷，所用的原料大多是工业级原料，如工业氧化铝原料，其平均粒径约为50微米左右，加工磨细到后的平均粒径为3.8微米。这说明陶瓷制浆过程已由原来的粉碎与粉磨为主转变为了以混合与粉磨为主。此时，若不顾及原料情况的变化，继续沿用以球磨机为主的制浆系统，难以实现良好的性价比。

大家知道，以球磨机为主的制浆系统存在如下问题：一是运行效率低，有效功仅占1～2％左右，因而要使浆料达到工艺要求，必然要增加研磨时间，加大能耗；二是球磨过程中磨损的研磨体、球磨机的内衬易造成浆料成分的波动，从而影响产品质量；三是球磨机虽然日常维护简单，但更换球磨机内衬仍耗时长、添加研磨体的规律性差；四是球磨机运行时噪声大，工作条件差。因而寻找更好的装备来替代球磨机，以提高制浆质量乃至产品的质量，降低制浆的能耗，具有很大的意义。

一般来说，提高研磨效果，可从两个方面入手，一是要增大研磨体的动能，另一是提高物料间及物料与研磨体间的有效碰撞。提高设备的运转速度是提高动能及有效碰撞的最好方式。由于球磨机主要是利用筒体旋转产生的离心作用，使研磨介质随筒体上升到一定高度后，因自身重力以近抛物线轨迹落下，冲击物料来粉碎的。所以，要使研磨介质对物料的冲击动能最大，主要是要使研磨介质有最大的降落高度。然而，球磨机转速太高时，研磨介质随筒体一起运转，无任何冲击研磨作用。若速度过低，物料与研磨体都只在筒体底部滚动，动能及有效碰撞都很低，从而研磨效率也很低。这一特点决定了球磨机不能成为高效研磨设备。

为了提高设备的研磨效率，振动磨与搅拌磨应运而生。它们的共同特点就是研磨体运动速度没有限制，可以通过加大振动强度或提高搅拌器运转速度来获得较大的动能及提高有效碰撞，因而能大大提高研磨的工效。此外，由于能量利用率高，能耗大大降低。但振动磨由于机械零部件(弹簧、轴承等)力学强度要求较高，而限制了其向大型化发展。而搅拌磨若要大型化，须加大整体尺寸，然而其搅拌器直径尺寸受线速度的限制以及长径比也要合适，此外，搅拌磨要用大量的研磨体，这既会增加制浆成本，也会因为研磨体的磨损而影响料浆的成分。因此，目前搅拌磨容积多在50～500升间，还需要配制分散机、复杂的管道和泵等回流设备，人工加料，劳动强度大，不易清洗，换料难，不便拆卸，维护难，通常一台设备只生产一种产品。所以，尽管搅拌磨研磨效率好，也还没有能大规模地应用于工业生产中。

总之，提高陶瓷制浆效率、降低制浆过程能耗、提高浆料质量，是一个迫切需要解决的问题。采用以篮式砂磨机为主的新法制浆工艺，代替传统球磨机为主的制浆工艺具有很大的意义。

发明内容

本发明的目的就是提供一种高效、节能、易操作的陶瓷制浆工艺方法，该方法以高剪切乳化机为分散设备，以篮式砂磨机为研磨设备，构成了一个集分散、研磨、混合为一体的制浆系统。该方法所制备的陶瓷泥浆成分稳定、粒度小，分布均匀，颗粒级配良好，各种工艺性能都能满足陶瓷工艺的要求。

本发明的关键是用高效节能的篮式砂磨机代替低效高能耗的球磨机来制备陶瓷浆料。所采用的篮式砂磨机，是在搅拌磨基础上改进发展起来的一种新型、高效、节能的研磨设备，其篮内结构类似搅拌磨，其主体装置有传动轴、研磨篮、自吸叶轮、研磨盘(研磨杆)、筛网、研磨介质、分散盘等部件。工作原理类似于循环式搅拌磨，但将搅拌容器设计为篮体形式，工作时将篮体浸入盛着流质物料的研磨罐中，主轴带动自吸叶轮、研磨盘(杆)、研磨盘、分散盘高速转动。正是由于这种高速转动，产生强大的抽吸力和涡流，使自吸叶轮将物料吸入研磨篮内；研磨盘(杆)则搅动着研磨体(氧化锆珠)高速旋转，搅动研磨介质，赋予研磨介质足够的动能，借助高速运动的研磨介质对物料施加剪切力和冲击力，从而使物料充分分散、细化；分散盘则可在研磨篮底部和分散盘之间产生负压和较大的抽吸力，将研磨篮中物料吸出来。同时，分散高速旋转时强大的离心力产生较强的泵作用，将从研磨篮中吸出的物料甩出，使物料充分循环，加速物料的分散。如此，物料不断在研磨罐内自下而上作有规律、高效率的循环，使流质原料得以高效率的研磨、分散、混合。因此，篮式砂磨机改变了传统的分散研磨方式，它不象搅拌磨工作时那样，需复杂的管道、泵和物料传输设备，也改变了传统的分散研磨方式，物料的分散、研磨都可以在一台设备中完成，从而节省了空间和能源，并改进了产品质量，配以高剪切乳化机快速化浆、高速预混合，也可以大大提高陶瓷的制浆工效。此外，篮体结构简洁，清洗方便，维护容易，因此，以篮式砂磨机为主体的设备，既象球磨机一样运行成本低廉、也如搅拌磨一样高效节能，非常适合于各种陶瓷的制浆。

本发明是基于二次投料的陶瓷制浆系统的工艺方法，用多台高效节能的篮式砂磨机替代传统工艺的间歇式球磨机，并采用封闭式半自动化-全自动生产，从而可降低生产成本，提高产量，减少占地面积，改善生产环境，使生产布局紧凑。其特点如下：

1、采用篮式砂磨机为主要研磨设备，其转速高(可达1440转/分钟)研磨介质小(1.8-2.5毫米)，使介质碰撞机率和动能大大增加，且介质为硬度高磨损小的氧化锆球，因此研磨效率大大提高(比球磨机快6～10倍)，而功耗大大降低(不到球磨机制浆的40％)，生产成本降低。此外，由于研磨时间大大缩短，可大幅度提高产量，降低能耗。

2、采用高剪切乳化机预分散，它能在很短的时间(5-10分钟)使原料和水混合均匀；此外，乳化后用20目袋式过滤器筛去较大的石块和粗的石英砂，使料浆中固体颗粒的直径达到篮式砂磨机研磨所要求的尺寸(一般为研磨介质直径的1/5～1/6)，从而大大提高了篮式砂磨机的研磨效率和分散混合效果。

3、采用本实用新型所涉及的制浆系统，能保证关键设备的满负荷运行，从而提高研磨效率，降低运行成本。

4、釜体全密封，料浆用泵由管道输送，设备由电器控制系统控制，可实现半自动化无粉尘清洁生产；且设备的占地面积小，使车间整体布局紧凑。

附图说明

附图1为二次加料的陶瓷制浆工艺流程图，附图2则为一次加料的陶瓷制浆工艺流程图。

如附图1所示，篮式砂磨机二次投料的陶瓷制浆工艺流程如下：先按配方要求称好头料、二料所用的各种原料，先将头料置于加料仓中，待用。制浆开始时，先在乳化罐中按工艺要求加好水，启动高剪切乳化机，按一定的速度，将称量好的头料从加料仓中逐渐倒入乳化罐中(头料加完后，再将二料放入加料仓中)，乳化4～8分钟后，停机，启动隔膜泵，将料浆从乳化罐中抽出，经20目的袋式过滤器除去粗颗粒杂质，再泵入到1号研磨罐中。待篮式砂磨机的篮体浸入到料浆中去后，启动篮式砂磨机，研磨1.5～3小时后，停机检查料浆的筛余量及粒度分布，达到工艺要求后，启动隔膜泵，将料浆从研磨罐中抽出。头料料浆从乳化罐抽完后，按上述工艺将二料也在乳化罐中化浆，之后抽到2号研磨罐中研磨20～30分钟。研磨好的浆料经网孔为80目的袋式过滤器除杂，都放入混和罐中，加水调整料浆粘度，混合均匀后，再按工艺要求过筛除铁，即为成品泥浆，可送到后续的相应工序中。

该工艺流程也可用于一次投料的陶瓷制浆工艺，如附图2所示，具体实施过程如下：先按配方要求称好各种原料，置于加料仓中，待用。制浆开始时，先在乳化罐中按工艺要求加好水，启动高剪切乳化机，按一定的速度，将加料仓中的原料按一定速度逐渐倒入乳化罐中(该料加完后，再将另一个称量好的原料放入加料仓中)，乳化4～8分钟后，停机，启动隔膜泵，将料浆从乳化罐中抽出，经20目的袋式过滤器除去粗颗粒杂质，再泵入到1号研磨罐中。待篮式砂磨机的篮体浸入到料浆中去后，启动篮式砂磨机，研磨1.5～3小时后，停机检查料浆的筛余量及粒度分布，达到工艺要求后，启动隔膜泵，将料浆从研磨罐中抽出。当第一个料方的料浆从乳化罐抽完后，按上述工艺将第二个料方也在乳化罐中化浆，之后抽到2号研磨罐中研磨1.5～3.0小时。由于乳化的时间相对较短，以后，两个研磨罐轮流使用，可提高整体制浆的效率。研磨好的浆料经网孔为80目的袋式过滤器除杂，都放入相应的泥浆池中，加水调整料浆粘度，再按工艺要求过筛除铁，即为成品泥浆，可送到后续的相应工序中。

实施例1：某电瓷厂的二次投料制浆工艺流程

该厂主要制造220kV用的高强度SF6绝缘瓷套，所用的原料有矾土粉、长石粉、瓷粉、福建泥、左云土、湘潭泥等，用球磨机制浆时，采用二次投料的工艺，将瘠性原料矾土粉、长石粉、瓷粉，以及很难化浆的福建泥当成头料(约占整个配料的65％)，置于球磨机中先研磨16～18小时，再加入剩余的左云土与湘潭泥(二料)研磨2小时左右，即可得到满足工艺要求的泥浆。所制得的料浆的粒度分布曲线如附图3。

用本发明的制浆方法，先按配方要求称量好矾土粉、长石粉、瓷粉及福建泥共162.5公斤(以干料计算)，在300升的不锈钢材质的缸中，先加入适量水，启动7.5千瓦的高剪切乳化机，将三种粉料倒入到缸中，不到1分钟即可化好浆，再将块状的福建泥缓慢加入到缸中，头料全部加好后，再乳化分散8～9分钟，化浆完成。再用18.5千瓦的篮式砂磨机研磨107分钟，各项粒度指标，尤其是筛余量达到了工艺要求，再加入已用高剪切乳化机化好浆的左云土和湘潭泥(共87.5公斤)，与头料共同用篮式砂磨机研磨12分钟，各项指标都达到了工艺要求，其粒度分布曲线见附图4。

实施例2：某工业陶瓷厂的一次投料制浆系统

该厂主要制造90～95％氧化铝瓷，其原料为主要为60微米的工业氧化铝，球磨制浆后，喷雾干燥造粒，模压法成型，用液化石油的梭式窑烧成。现在所用的球磨机以橡胶为内衬，以氧化铝球为研磨体，研磨时间为26～28小时，最终泥浆的平均粒径为3.8微米。

用本发明的制浆方法，先按配方要求称量工业氧化铝及其原料的量(约100公斤)，在容积为100升的缸中，加入适量水，启动高剪切乳化机，再将各粉料倒入缸中，加料完成后，再分散5～6分钟，之后，再用7.5千瓦的篮式砂磨机研磨140分钟，各种指标均达到球磨机的参数，且对后续的工艺过程没有不良影响。

Claims (2)

1、一种制备陶瓷坯料泥浆的方法，其特征是以篮式砂磨机为主要研磨设备，以高剪切乳化机及其它辅助设备为化浆分散设备，它可用于将配料中的部分难磨原料先研磨一段时间，粒度达到工艺要求后，再一起加入剩余原料研磨的二次投料陶瓷制浆方法；其工艺过程是：根据配方要求，称量好头料，置于加料仓中备用，在乳化罐中加适量水并启动高剪切乳化机，再将加料仓中的头料以适当速度加入到乳化罐中，加料完毕后再乳化4～10分钟后，通过砂泵或隔膜泵将泥浆抽出，过20目筛除去粗颗粒杂质，泵入到装有篮式砂磨机的一号研磨罐研磨1.0～2.5小时后，取样测定筛余量或粒度分布，达到工艺控制要求后，过80目筛，泵入混合罐中；在头料顺次进入分散罐乳化、研磨罐粉磨、混合罐均化时，顺次完成二料的称量、乳化，并送入在二号研磨罐研磨20～30分钟，过80目筛，再与头料一起在混合罐中以搅拌的方式均匀混合，加入适量水，调整泥浆粘度，过筛除铁，即得可进入下一工序的成品泥浆。

2、权利要求1所涉及制备陶瓷坯料泥浆的方法，还可用于将配料中的全部原料一次性研磨的制浆工艺，其工艺过程是：按配方要求，称量好各原料，置于加料仓中备用。在乳化罐中按工艺要求加好水，启动高剪切乳化机，再将按配方要求称量好的陶瓷原料依次加入到乳化罐中，乳化5～10分钟后，通过砂泵或隔膜泵将泥浆抽出，过20目筛除去粗颗粒杂质，再泵入到安装有篮式砂磨机的1号研磨罐中研磨1.0～2.5小时后，再取样检查筛余量或粒度分布，达到工艺控制水平后，过80目筛，放入泥浆池，加适量水、调整泥浆粘度，再按要求过筛除铁，即得可进入下一工序的成品泥浆，在1号研磨罐研磨时，按上述次序顺次在以2号研磨罐为主体的研磨系统中制备另一个配方的坯料，这样可充分发挥高剪切乳化机的作用，提高制浆工作工效。

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