陶瓷连续式球磨系统的研制

摘 要：经过多年对陶瓷连续式球磨系统的研究，攻关了连续球磨在陶瓷工业应用的技术难题，与传统间歇式球磨相比，鼎汇能科技连续式球磨系统能节省电力消耗超过50%，节省劳动力70%，节省用地面积80%。

文献标志码：A

文章编号：1006-2874(2015)04-0031-03

DOI:10.13958/j.cnki.ztcg.2015.04.008

收稿日期：2015-06-12。

修订日期：2015-06-16。

通信联系人：赵祖熙，男，工程师。

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

球磨机自1893 年出现以来就一直广泛应用于矿业、冶金、建材、化工及电力等行业的原料粉碎。球磨机发展初期主要为间歇式球磨，随着技术工艺的发展，截至今日，这些行业大部分已经用上了连续式球磨工艺。

八十年代中期，在陶瓷行业，意利I·C· F 公司借鉴水泥工业中连续式球磨机的粉磨原理，设计制造了世界上第一台陶瓷工业连续式球磨机，此后连续式球磨机迅速在陶瓷行业中普及开来。

而在中国，30年来一直是国外陶瓷连续式球磨技术垄断了中国建陶工业的市场，由于国外连续式球磨技术自身的缺陷，加上其高昂的价格，使得国外的连续式球磨系统并不适合中国建筑陶瓷原料种类繁多，无法施行原料标准化的实情。这样就导致了近30年来，中国陶瓷行业仍然一直使用着最为原始的间歇式球磨。

为了改变这种现状，2003年，山东鼎汇能科技股份有限公司开始了陶瓷连续式球磨系统的研究。经过多年的技术攻关，于2014年9月推出陶瓷连续式球磨机组设备。

目前该设备在山东唯能陶瓷有限公司生产运营。通过运营测算，一组鼎汇能陶瓷连续式球磨系统日产1000-1400吨干粉料，相当于25台40吨传统间歇式球磨机的日产量。

与传统间歇式球磨相比，鼎汇能科技连续式球磨系统能节省电力消耗超过50%，节省劳动力70%，节省用地面积80%。一组连续球磨系统，每年综合节约成本近2000万元。目前，全国有近万台间歇式球磨机，要是都换上连续式球磨系统，球磨机的数量将会减少近2/3，一年为陶瓷行业节省近百亿千瓦的电量和数十亿元人民币的电费。

1 关键技术的研究

1.1 自动加水加料

传统间歇式球磨是人工放浆和人工加料、加水，由于完全凭借操作工人的经验来进行加料、加水工作，不能进行精准控制，人工失误比较多，在加料和放浆过程中容易有杂质参入；因此，料浆的配方和水分的稳定性不好把控，生产出来的料浆品质稳定性相对较差。

鼎汇能绿色节能串联式陶瓷连续球磨系统精准控制球石、水量和坯体原料的添加，最大程度减少人工操作，能够做到自动化、精准控制，在极大的降低人工成本和劳动力的同时，使得生产出来的料浆含水量和配方都比较稳定，也容易控制和调整。

1.2 泥料、黏土的连续式球磨方法

泥料、黏土的连续式球磨方法一直以来是连续球磨工艺需要突破的难题。由于泥料和黏土料本身细度就能到达进连续球磨的要求，在进入球磨机之前，不能再做过多的球磨加工；同时由于泥料和黏土料中含有大量的石沙。所以，怎样把泥料、黏土料中的石沙和泥土分离，如何使泥料、黏土料与硬料、粗质料同时入磨加工就成为中国陶瓷球磨工艺中难以攻克的两大技术难题。

鼎汇能绿色节能连续球磨系统利用公司自主研发的化浆机，把泥料、粘土料通过一个长14米、直径18米的筒体，利用筒体特殊的内部构造结构，在实现化浆的同时对泥料、粘土料进行泥石分离，把里面的颗粒物和石沙分离出来，输送到外面泥浆料自动流的倒浆池，再从倒浆池流到储浆灌待用，需要时用泵直接注入连续球磨细磨阶段。

2 陶瓷连续式球磨系统和不同球磨工艺之间的技术对比

2.1 和传统间歇式球磨工艺相比

与目前中国陶瓷行业普遍使用的间歇式球磨相比，鼎汇能连续球磨是将粗颗粒原料连续不断地研磨至充分解粒，使包含在原料中的固体杂质(如Fe 2O 3、TiO 2、Fe 3O 4等)与原料脱离，以便在下一道工序中将影响原料白度的矿物出除，同时提高原料的预混效果。跟传统的间隙球磨的区别在于：

(1)间隙球磨磨料时是一次性装料，磨完后停机放料，每一次装料和放料的时间大约持续1小时时间。连续球磨则是连续给料连续出料，流水式生产。

(2)间隙球磨磨料时装球量和装料量较大，且筒体内液位会高出装球石位很多，致使球与球的撞击是在液体内进行，这样会降低其撞击力，使球磨时间更长。连续球磨机由于采用了特殊的出料装置，会使筒体内的液位一直低于球石位，使大部分的球石撞击是在液位以上进行，这样会大大提高原料磨碎速度。

(3)间隙球磨对原料的研磨效果检测只能在停机后进行，而连续球磨则可以在工作时进行，并可以根据检测结果进行及时调整。

(4)鼎汇能连续球磨工艺的关键性技术包含精确控制连续给料给水；自动控制球磨机内液位；两道球磨机的中间进出料连接和不停机添加球石，保证了原料的畅通和原料不渗漏。

(5)在同等产量的情况下，传统间歇式球磨至少要配25台40吨的间歇式球磨机，其占地面积高达15亩左右；而鼎汇能连续式球磨系统总共占地面积不到2亩地。

(6)传统间歇式球磨工艺至少需装配 5000 kW的低压装机电量；而鼎汇能连续式球磨只需2800 kW的高压装机电量，并且实际运营电耗只有装机容量的60%左右。

(7)由于使用高压电，鼎汇能连续式球磨系统减少了低压电损，不需要配备低压变压器、配电室等设备，车间员工数量也大为减少。

(8)在出浆口设置往复式对极高梯度磁选机，背景场强最高能达到24000 gauss，是普通高梯度磁选机的两倍，磁选区域也大于普通的高梯度磁选机，且可以连续工作。能够非常高效的将原料中的Fe 2O 3(三氧化二铁)；Fe 3O 4(四氧化三铁)和TiO 2(二氧化钛)磁选出来，从而使得瓷砖坯体的白度大大提高。

2.2 和国外连续式球磨技术相比

虽然欧洲国家的陶瓷连续球磨工艺已经运行了30多年，但是其技术本身的缺陷，他们的连续式球磨技术只适合原料标准化的国家。对于中国、亚洲、非洲等地的大部分陶瓷产区来说，陶瓷原料体积、细度等千差万别，没办法实现原料标准化，所以其使用范围有很大的局限性，这就直接导致连续式球磨工艺并没有在世界范围内得到普及使用。

我们研制的连续式球磨系统，是在基于中国国情的基础上结合世界上最先进的球磨工艺研发出来的，克服了国外连续式球磨的局限性，不仅适合原料标准化的陶瓷产区，也适合原料没有标准化的陶瓷产区，这样就能使得连续式球磨系统能够在全世界的建陶行业普及开来。

鼎汇能连续式球磨独创的串联式连接方式，可以根据研磨物料的不同而确定筒体串联的节数和第一单元筒体的长度，加长的第一单元筒体可以延长物流在筒体内的研磨过程，并保证第一单元的出浆量满足后单元的生产量，从而取代了间隙球磨的工艺。给料系统可任意调节给料量和给水量，每个球磨机单元的出料系统均采用提流方式出料，可将筒体内的液位控制在理想位置，减少料浆对球石的浮力，从而提高球石在筒体内的整体压力，提高研磨效率，并使筒体进出料轴线处于水平，避免筒体内球石分布不均的情况和进料受阻的情况。中间连接加球部分可实现不停机定时定量加球，从而使其工作效率和效果得到了显据提高。

3 结 论

鼎汇能连续式球磨系统彻底颠覆目前的间歇式球磨工艺，以革命性的创新技术改造原来的传统间歇式球磨，解决了近30年来陶瓷球磨工艺耗电大、用人多、用地广的问题。通过把封闭式、间歇性、人工操作的磨技术，改为自动化、流水式、连续式的球磨工艺。可实现用极少的设备、人工和土地，达到瓷砖料浆24小时持续不断的生产制造。相对于间歇式球磨更环保节能，有效降低瓷砖的原料制粉成本，能够极大地降低能源消耗，在减轻陶瓷企业的环保压力的同时，也能在最大程度上减少企业的原料制备成本，将更有效地推动中国建陶工业绿色健康发展。很大程度上解决了目前陶瓷厂比较急迫的现代化绿色节能原料制备的问题，以其超高的节能效果，一年能为陶瓷企业节省上千万的球磨成本，必将成为绿色节能陶瓷粉料制备的示范工程，具有在陶瓷行业推广普及潜力。