超细化干法造粒制备陶瓷粉料技术
时间：2021-01-06 00:01:18 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要:本文描述了干法制备陶瓷粉料的技术和装备,为目前陶瓷原料生产中存在的高能耗、高污染等问题提出了解决方法。
关键词:干法造粒制粉,陶瓷原料制备,干法制粉,湿法制粉,节能环保
1 前言
陶瓷行业目前是一个高能耗、高污染的行业,具体体现在其粉料制备、烧成和精加工三个方面;目前陶瓷粉料的制备是由泥土原料与矿石料经球磨机制成料浆,然后再由喷雾塔喷干造粒而获得的。就球磨而言其能耗巨大,以18t球磨机为例,它需要180kV电能且须连续工作16h,也就是说它的单班能耗达2880kWh。
通过球磨获得的原料是含水率高达33%的泥浆,将这些泥浆经过喷雾干燥,使水份从泥浆中蒸发排放掉,制成陶瓷厂所需的含水率为6%~7%的粉料,不仅浪费了25%左右的水,而且这其中还要消耗掉使25%左右的水变成蒸汽的热能;在喷雾干燥这一过程需要大量的燃油,燃油燃烧的热效率极低(<20%),并且排发大量的热风热气、SO2、CO2及烟尘,从而导致巨大的能源浪费、资源浪费及环境污染。如何使生态环境与产业协调发展,已成为陶瓷行业的重大技术难题。
本技术所提供的粉料超细化干法造粒制粉技术及后加工工艺干法制粉,用来取代原有的球磨、喷雾造粒工艺的湿法制粉,可以从根本上解决陶瓷行业粉料制备方面的高能耗、高污染的问题。
2 国内外技术发展现状与趋势
目前国内外均使用球磨机和喷雾干燥塔作为陶瓷粉料的主要生产设备,这种工艺加工手段既造成了能源浪费又造成了环境污染。近年来超细粉体的发展极其迅猛,但其应用领域主要在高分子材料、涂料、油漆、胶粘剂及造纸等行业。而对于大量消耗粉体的陶瓷行业,目前仍主要采用湿法球磨喷雾干燥造粒的普通粉体。
国内大多数超细粉体制备设备都是依靠国外进口或仿制,缺乏自主创新,主要表现在工艺不连续、单机产量小、能耗高、粒度分布不均匀等方面,对粉体的后加工研究很少。特别是在陶瓷行业,至今仍然沿用球磨工艺,所产生粉体的粒度粗,生产过程不连续,能耗高、污染大,如何使用新技术、新装置对这一传统产业实施升级改造,显得尤为重要。
3 技术产业化前景分析
目前,我国建筑卫生陶瓷企业已达3800家以上,其中建筑陶瓷企业有2860家左右,整个陶瓷企业区域化集中程度非常高,仅佛山陶瓷产品的产量就占全球总产量的25%。陶瓷行业是一个高能耗行业,其生产能耗占陶瓷生产成本的30%～40%,高能耗带来高污染,对迅速发展起来的陶瓷产区及周边地区的环境造成了很大的污染。
本技术的实施,将从根本上解决高能耗问题,同时只要对陶瓷成形工艺稍加改进,就可以使得陶瓷的烧成时间变短,从而进一步节约能源,如果该技术能在陶瓷行业推广使用,其经济及环境效益将是极其巨大的。
4技术内容、方法、技术路线及技术、经济指标
4.1 主要技术内容
传统的球磨机是利用球磨机桶体的旋转将桶体内的球石带到一定的高度从而储存能量,在球石下落过程中形成冲击力,击打物料从而起到物料粉碎的工效。这种粉料制备方式设备简单,可以通过加长工作时间的方法获得粒度符合要求的粉料,而且混料均匀。但其显著缺点是占地大、能耗高、生产效率低。
本技术主要包括粉料超细化干法造粒及后加工新工艺,以连续作业的方式,将粉碎、混料、超细着色在同一工序中完成,简化了生产工序,降低能耗,而且产量可大幅度提高。
4.2 技术方法、技术路线以及工艺流程
4.2.1技术方法、技术路线
本技术采用预粉碎设备对陶瓷原料进行预粉碎,使物料的尺寸小于120目,这一过程要注意防止铁等杂质的引入从而降低粉料的质量;将经预粉碎后的物料与其它原料(色料等)进行粗混,然后一起进入强力机械粉碎机进行超细加工,如此获得的原料经造粒后制成陶瓷用粉料。
整个造粒过程将采用如下设备流程组合:
(1) 陶瓷原料的预粉碎使用震碎机;
(2) 原料预混是本技术的关键环节,它将直接影响成品粉料的质量,这一环节将采用强力连续式预混机;
(3) 强力机械粉碎机是本技术的另一项关键设备;
(4) 造粒制粉将采用圆柱雾化微波造粒机。
4.2.2工艺流程
本技术采用如下全新的粉料制备工艺流程如图1所示。
主要工作流程分为以下几个步骤:
(1) 喂料机将泥土原料或矿石料送入雷蒙磨机组进行预破碎,在预破碎过程中去除杂质后分级,将小于120目的粉料选出,粗粉筛选后再回到雷蒙磨机中;
(2) 将预破碎的粉料与一定配比的色料送入强力连续式预混机组进行均匀化混合;
(3) 将预混后的粉料送入超细加工机组进行超细研磨,使粉料达到超细体及着色效果;
(4) 将超细体着色的粉料送入圆柱造粒机组,进行雾化粉水凝聚微波造粒,从而达到颗粒级配与含水量稳定的粉料;
(5) 将造粒好的陶瓷砖生产用粉料送入储藏料仓备用。
4.3 主要技术、经济指标
(1) 生产能力:4t/h;
(2) 粉料粒度分布:d50<6μm、d98.5<10μm;
(3) 能耗:约135kV/8h;
(4) 生产方式:连续生产;
(5) 环境污染:无粉尘、烟气、污水、废弃物。
5 技术特色和创新突破点
本技术以连续作业方式,将粉碎、混料、超细着色在同一工序中完成,改变了传统的间歇式工艺,简化了生产工序,降低了能耗,减少了环境污染。
粉料研磨后可达亚微米级。由于粉体的粒度比通过球磨获得的粉料要细得多,因而在烧成过程中的高温反应活性增高,亦可有效减少烧成时间;同时微细的粉体颗粒粒度分布均匀,可使陶瓷坯体的强度增高,提高产品性能,提高色彩鲜艳度。
6社会和经济效益分析
该技术的推广具有良好的社会和经济效益。具体表现在:
(1) 推动建筑行业的绿色发展:由于取消了喷干造粒过程,无须燃烧柴油获取热能,这将极大地改善陶瓷生产地区的空气质量。减少了传统生产方式造成环境中的废气(SO2、CO、CO2、NOX及烟尘等)、废水(含铅、镉、汞、铬等重金属无素)、粉尘、游离SiO2以及噪声、热源;使生产区及周边环境有所改善;
(2) 符合国家产业政策:国家第十个五年计划中明确提出支持大型机械国产化和提高其技术含量,逐步替代进口;本项目的建设完全符合国家的产业政策;
(3) 满足了市场需求,为陶瓷企业进行节能、环保、高效生产提供了保障;可减少粉料制备设备的投入,极大降低陶瓷生产企业的投资成本。
资源短缺、环境污染、生态破坏是我国近年来工业高速发展带来的负面影响,特别是建筑陶瓷工业粉尘和烟气污染;而传统的粉料制备关键设备球磨机与喷雾干燥器正是产生高耗能、高污染的环节;本技术的实施将代替传统的湿法粉料制备工艺,为陶瓷行业推行清洁生产、降低污染、节约资源、改善工作环境和周边环境、降低生产成本提供了有效的技术装备。
参考资料
[1] 奚天鹏,刘传义,何士安.粉体干燥-造粒-微波加热干燥新工艺[J].
塑料助剂,2005(04).
[2] 吴义权,张玉峰.镁铝尖晶石超微粉的制备方法[J].材料导报,
2000(04).
[3] 张忠杰.旋流式组合压力喷雾干燥技术研究[D];中国农业大学,2003.
[4] 王喜忠,于才渊,刘永霞.中国干燥设备现状及进展[J].
无机盐工业,2003(02).
[5] 潘永康,王喜忠.现代干燥技术[M].北京:化学工业出版社,1996.
[6] R.B.Keey.Drying Principles and Praetice.New.York,1986.
