球磨機(jī)濕法制備超細(xì)硅酸鋯生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)

球磨機(jī)濕法制備超細(xì)硅酸鋯生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)

硅酸鋯超細(xì)粉的粒度影響因素分析作為一種陶瓷乳濁劑，其特點(diǎn)是低價(jià)格、良好的乳化效果，許多陶瓷生產(chǎn)廠家都采用了這種優(yōu)質(zhì)硅酸鋯。硅酸鋯微粉作為陶瓷行業(yè)釉料的乳濁劑具有遮蓋力強(qiáng)、乳濁效果好等特點(diǎn)。作為釉料的乳濁劑,主要考慮2個(gè)因素,一個(gè)是遮蓋率,另一個(gè)是白度,遮蓋率與很多因素有關(guān),其主要是乳濁劑和基礎(chǔ)釉的折射率差和硅酸鋯超細(xì)粉的粒度。從理論上分析,硅酸鋯超細(xì)粉的粒度越細(xì),比表面積越大,對(duì)光的散射力越強(qiáng),因而遮蓋能力就越強(qiáng)。另外粒度越均勻、粒度分布愈窄,都有利于提高釉料的乳濁度。與國(guó)內(nèi)大量用于建筑衛(wèi)生陶瓷中的外資企業(yè)生產(chǎn)的超細(xì)硅酸鋯相比,國(guó)內(nèi)企業(yè)此類產(chǎn)品成本高、質(zhì)量低,主要原因在于缺乏成熟的針對(duì)硅酸鋯的超細(xì)磨技術(shù)。超細(xì)磨是高能耗過(guò)程,關(guān)鍵是如何縮短磨礦時(shí)間、降低磨礦能耗、提高磨礦效率。目前,硅酸鋯超細(xì)粉的生產(chǎn)加工,廣泛采用的粉磨設(shè)備主要是攪拌磨、氣流磨和振動(dòng)磨等,而球磨機(jī)一直被認(rèn)為是一種效率低、能耗大的生產(chǎn)設(shè)備,難以將物料粉碎到微米級(jí),故在超細(xì)粉磨行業(yè)很少使用。但是通過(guò)了解幾家外資企業(yè),比如ATO、紅B、莊信等企業(yè)知道他們?nèi)遣捎们蚰ゼ夹g(shù)。這給了我們一個(gè)提示,不是球磨技術(shù)在超細(xì)粉加工方面不適用,而是我們沒(méi)有找到合適的參數(shù)。廣東佛山順德盈信超細(xì)鋯微粉有限公司1998年在國(guó)內(nèi)首先進(jìn)行硅酸鋯球磨超細(xì)技術(shù)的研發(fā),研究成果顯著,使生產(chǎn)規(guī)?？焖偬嵘?成本大幅下降,現(xiàn)產(chǎn)量可達(dá)6000噸/年,從而使我國(guó)的超細(xì)硅酸鋯市場(chǎng)占有份額大幅增加,這是可喜的進(jìn)步。1采用球磨機(jī)的濕生產(chǎn)工藝1.1沉砂分級(jí)研磨法當(dāng)球磨機(jī)按規(guī)定的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),研磨介質(zhì)與物料一起在離心力和摩擦力的作用下被提升到一定高度后,由于重力的作用而脫離筒壁沿拋物線軌跡下落,然后,它們又被提升一定高度,再沿拋物線軌跡下落,如此周而復(fù)始,使處于研磨介質(zhì)之間的物料受沖擊作用而被粉碎,同時(shí),由于研磨介質(zhì)的滾動(dòng)和滑動(dòng),使物料顆粒受研磨、剪切等作用而被粉碎。等物料被粉碎到一定粒度時(shí),用不銹鋼泵將其抽到攪拌筒,然后分級(jí),分級(jí)溢流送往濃密機(jī)絮凝沉淀脫水,脫水物料送噴霧塔干燥,干燥產(chǎn)品被氣流送至儲(chǔ)料倉(cāng),最后稱重包裝,分級(jí)沉砂返回球磨機(jī)再磨。其工藝流程見(jiàn)圖1。1.2球磨轉(zhuǎn)速率的影響試驗(yàn)證明,球磨機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸與轉(zhuǎn)速率、研磨介質(zhì)球徑與材質(zhì)、料漿的濃度與溫度、研磨介質(zhì)充填率與研磨介質(zhì)和磨料比值等工藝參數(shù)是直接影響產(chǎn)品粒度、產(chǎn)率和能耗的關(guān)鍵因素。(1)球磨機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸與轉(zhuǎn)速率。我們研究的結(jié)果是長(zhǎng)度與直徑的比例在1.9∶1左右,是球磨機(jī)超細(xì)粉磨較為合理的長(zhǎng)度、直徑比。對(duì)超細(xì)粉磨來(lái)講,除考慮產(chǎn)量外,更應(yīng)考慮產(chǎn)品的最終粒度及粒度分布范圍,即要求顆粒有一個(gè)較窄的分布區(qū)域。第二,要考慮出料的方便。因此要考慮直徑不要太大,但直徑太小,形不成拋落差,影響磨礦效率和產(chǎn)率。因此,參照有關(guān)文獻(xiàn)資料,確定為直徑1.8m,長(zhǎng)度為3.4m。球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速率是影響磨礦效率的重要參數(shù)之一,參考資料表明,轉(zhuǎn)速率76%時(shí),介質(zhì)拋落差最大,作功最大,對(duì)物料的沖擊作用最強(qiáng)。在球磨初期階段,這種沖擊作用占主要,隨著物料粒度的變細(xì),則研磨作用占主要,考慮兩方面的影響,因此,將球磨轉(zhuǎn)速率定為70%,試驗(yàn)證明,采用此轉(zhuǎn)速率球磨運(yùn)行穩(wěn)定,磨礦效率最高。(2)研磨介質(zhì)直徑與材質(zhì)。研磨介質(zhì)的大小,直接影響球磨機(jī)加工產(chǎn)品的最終粒度和粒度分布。研磨介質(zhì)的直徑愈大,對(duì)大顆粒的作用愈明顯,產(chǎn)品的最終粒度愈大。另外,大球徑介質(zhì)質(zhì)量大,對(duì)硬質(zhì)材料的沖擊破碎作用力強(qiáng),有利于物料粒度的細(xì)化和磨礦效率的提高。但是,當(dāng)顆粒細(xì)化至20μm后,因大球徑介質(zhì)比表面積小,其沖擊研磨作用對(duì)進(jìn)一步的細(xì)化顯得很小。為獲取更多小于1μm的粒子,須選用較小的磨礦介質(zhì)(大的比表面積)以增加沖擊頻率。但太小的介質(zhì)其研磨沖擊力因質(zhì)量小而變得微弱。試驗(yàn)表明,由直徑30mm介質(zhì)球在研磨過(guò)程中所形成的自然球徑級(jí)配較為適宜。粉碎鋯英砂常用的研磨介質(zhì)有鋼球、氧化鋯球和剛玉球。鋼球密度大,沖擊力大,價(jià)格成本低,但硬度小,磨損率大。不僅對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)生鐵質(zhì)污染,影響產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,而且增加酸洗作業(yè)工序,給生產(chǎn)帶來(lái)不良后果。氧化鋯球是最理想的磨礦介質(zhì),但價(jià)格成本太高。綜合各方面的特性,以直徑30mm剛玉球作為研磨介質(zhì)較為理想。(3)料漿的濃度與溫度。料漿的濃度是影響磨礦效率及能耗的重要因素。試驗(yàn)得知,料漿濃度太大,能耗增加,但產(chǎn)品粒度未必細(xì)化,磨礦效率較低;料漿濃度太低,磨礦效率同樣較低,磨礦時(shí)間延長(zhǎng),能耗增加。料漿濃度有一個(gè)最佳的臨界點(diǎn),在這個(gè)臨界點(diǎn)上,粉碎達(dá)到某一要求的粒度所需的時(shí)間最短,效率最高。經(jīng)試驗(yàn),料漿濃度的臨界點(diǎn)為72%。研磨介質(zhì)與物料由于相互沖擊、研磨產(chǎn)生大量的熱,使料漿的溫度隨著粉碎時(shí)間的延長(zhǎng)而迅速上升。如不采取相應(yīng)的措施,將加劇研磨介質(zhì)磨損,導(dǎo)致磨礦效率降低。同時(shí),溫度過(guò)高會(huì)惡化剛玉襯板與筒體之間的粘合力,使襯板脫落。因此,設(shè)計(jì)了向球磨機(jī)筒體上噴冷卻水的強(qiáng)制冷卻控溫裝置,有效地控制了料漿溫度。(4)研磨介質(zhì)充填率與研磨介質(zhì)和磨料比值。研磨介質(zhì)充填率(指投入研磨介質(zhì)的體積與磨筒體積的比率)對(duì)磨礦效率和產(chǎn)率有直接影響。充填率增大,介質(zhì)球與物料之間的碰撞沖擊和剪切研磨的頻率增加,沖擊作用減弱,研磨作用增強(qiáng),磨礦效率提高,產(chǎn)率增大。但當(dāng)充填率達(dá)到60%以上時(shí),不僅功耗高,而且研磨介質(zhì)本身及磨內(nèi)襯板磨損加劇,磨礦效率明顯降低,產(chǎn)率降低,造成產(chǎn)品加工成本增加。充填率小于40%時(shí),沖擊作用很強(qiáng),研磨作用非常弱,磨礦效率明顯降低,產(chǎn)率大幅下降。經(jīng)試驗(yàn),研磨介質(zhì)充填率為45~50%時(shí)效果較好。研磨介質(zhì)和磨料比值(指投入的研磨介質(zhì)與磨料的重量比值)也是影響磨礦效率和產(chǎn)率的重要因素。比值大時(shí),磨礦效率高,產(chǎn)率小;比值小時(shí),則反之。經(jīng)試驗(yàn)證實(shí),研磨介質(zhì)和磨料比值為3時(shí)效果較好。2助磨劑為5號(hào)產(chǎn)品,加磨鋯英砂膠合料研磨法由廣東佛山順德盈信超細(xì)鋯微粉有限公司研制的球磨濕法超細(xì)粉體生產(chǎn)線,自2000年投入正常生產(chǎn)以來(lái),生產(chǎn)的超細(xì)硅酸鋯粉超過(guò)15000t。在長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行過(guò)程中,設(shè)備工作正?？煽?產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,粒度細(xì),產(chǎn)率高,成本低。在不添加助磨劑,入磨鋯英砂粒徑為80目的情況下,研磨7h,其DV97可達(dá)17.02μm(BT9300激光粒度儀測(cè)量)。經(jīng)分級(jí)所得5號(hào)產(chǎn)品(DV97<5μm)其磨礦直接生產(chǎn)成本只有300元/t,3號(hào)產(chǎn)品(DV97<3μm)其磨礦直接生產(chǎn)成本也僅有400元/t。經(jīng)產(chǎn)品質(zhì)量及化學(xué)指標(biāo)檢測(cè),該生產(chǎn)線生產(chǎn)的產(chǎn)品已達(dá)到國(guó)外