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        水洗瓷土生產(chǎn)中的兩種破碎方法*

        2014-11-26 09:43:58岳邦仁陳維堯徐熙武唐海波曠永繼
        陶瓷 2014年5期
        關(guān)鍵詞:瓷土可塑性粒度

        岳邦仁 陳維堯 徐熙武 唐海波 曠永繼 廖 恩

        (1 福建科福材料有限公司 福建 永春 362600)(2 中國(guó)建筑衛(wèi)生陶瓷協(xié)會(huì) 北京 100831)(3 九牧廚衛(wèi)股份有限公司 福建 南安 362300)

        1 概述

        介福瓷土(簡(jiǎn)稱(chēng)介福土)位于福建省泉州市永春縣介福鄉(xiāng),礦區(qū)處于亞熱帶,礦區(qū)海拔高度為600~700 m,由若干連續(xù)的山丘組成。我們對(duì)礦區(qū)部分地區(qū)進(jìn)行了詳細(xì)的地質(zhì)勘探工作,地質(zhì)勘探階段稱(chēng)之為高嶺土礦??碧浇Y(jié)果表明,該礦為風(fēng)化殘余型礦,按成礦原巖不同可分為花崗斑巖殘余型和火山碎屑巖風(fēng)化殘余型2種類(lèi)型礦體。其礦物主要成分為高嶺石、伊利石和石英,次要成分為鉀長(zhǎng)石。平均化學(xué)成分(質(zhì)量%)為:SiO2:71~76,Al2O3:14~18,F(xiàn)e2O3:1~1.5,TiO2:≤0.5,CaO+MgO:≤0.5,K2O:2.3~3.3,Na2O:≤0.2,燒失:3~5。

        礦區(qū)的局部勘探儲(chǔ)量為1021.5萬(wàn)t,整個(gè)礦區(qū)遠(yuǎn)景儲(chǔ)量達(dá)6000萬(wàn)t。由于礦體鐵含量較高,一般達(dá)1%~1.5%,在日用陶瓷生產(chǎn)中沒(méi)有較大的使用價(jià)值,長(zhǎng)期以來(lái)只有零星開(kāi)采,礦區(qū)基本保持完整。

        由于介福土含鋁量較低,因此需要進(jìn)行水洗選礦加工,以提高其含鋁量,同時(shí)提高了其抗折強(qiáng)度和可塑性,產(chǎn)品稱(chēng)為水洗瓷土,成為生產(chǎn)衛(wèi)生陶瓷、電瓷等的優(yōu)質(zhì)原料。

        水洗瓷土加工工藝流程如下:

        原料破碎的傳統(tǒng)方法是以水流為動(dòng)力的水錐破碎或以電力為動(dòng)力的電錐破碎方法。福建科福材料有限公司也自主研究開(kāi)發(fā)出一種新的破碎方法。

        下面對(duì)傳統(tǒng)的電錐破碎方法和新的破碎方法進(jìn)行論述并加以比較。

        2 電錐破碎方法

        圖1 單一錐頭設(shè)計(jì)示意圖

        原料傳統(tǒng)的破碎發(fā)方法有水錐破碎方法和電錐破碎方法。

        2.1 水錐破碎方法

        水錐破碎方法是利用流水的動(dòng)力推動(dòng)水輪轉(zhuǎn)動(dòng),由水輪的軸將動(dòng)力傳給上下運(yùn)動(dòng)的錐頭,從而對(duì)原料進(jìn)行破碎。由于流水的量隨天氣、季節(jié)有很大的變化,流水的動(dòng)力也不可能帶動(dòng)很多的錐頭,因此,水錐破碎方法已不多見(jiàn)。

        2.2 電錐破碎方法

        電錐破碎方法是將電機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電錐重力勢(shì)能,再通過(guò)電錐頭的下落產(chǎn)生的沖擊力對(duì)原料進(jìn)行粉碎的過(guò)程。單一錐頭設(shè)計(jì)示意圖如圖1所示。

        一組電錐由電機(jī)、動(dòng)力傳動(dòng)軸、錐桿及錐臼4部分組成。由電機(jī)提供能量,由動(dòng)力傳動(dòng)軸將能量錯(cuò)位地傳給每個(gè)錐桿,錐桿升起后再降落,其產(chǎn)生的沖擊力對(duì)原料進(jìn)行破碎。為了使其錐臼里面的原料都能得到錐桿的撞擊且破碎,將錐臼底部及邊緣都設(shè)計(jì)成弧形過(guò)渡,錐桿對(duì)錐臼的撞擊產(chǎn)生一個(gè)垂直于錐臼弧壁的力,其分解成豎直方向及水平方向的力。豎直方向的力對(duì)原料進(jìn)行撞擊破碎,水平方向的力對(duì)原料進(jìn)行翻轉(zhuǎn),同時(shí)使錐臼中的原料受到水平方向的碾搓。原料在錐臼中的翻轉(zhuǎn)示意圖如圖2所示。

        電錐的工藝參數(shù)如表1所示。

        表1 電錐工藝參數(shù)

        破碎時(shí),原料受錐打的厚度為10cm左右,通過(guò)計(jì)算,原料在一個(gè)破碎周期中受到300次左右的錐打。

        依據(jù)傳統(tǒng)的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),26個(gè)錐頭組成一組,由一個(gè)7.5kW的電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)軸提供錐打動(dòng)力,其示意圖如圖3所示。

        圖2 原料翻轉(zhuǎn)示意圖

        圖3 單排電錐

        3 新破碎方法(破碎機(jī)組方法)

        傳統(tǒng)電錐式破碎方法存在生產(chǎn)效率低、占地面積大、人工費(fèi)用高等缺點(diǎn),尤其在大生產(chǎn)時(shí)(如年產(chǎn)10萬(wàn)t水洗瓷土)給企業(yè)生產(chǎn)造成很大的困擾。

        福建科福材料有限公司自主研究開(kāi)發(fā)出新的破碎方法,其將電錐破碎方法由單機(jī)破碎改成破碎機(jī)組進(jìn)行破碎。新方法的破碎機(jī)組由2臺(tái)籠式破碎機(jī)及2臺(tái)四輪對(duì)輥機(jī)組成。

        1)籠式破碎機(jī)(見(jiàn)圖4)?;\式破碎機(jī)是利用固定的擊棍與懸浮狀態(tài)的物料撞擊使原料粉碎的,其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、破碎粒度細(xì)、破碎比大等優(yōu)點(diǎn),它適用于干、濕2種破碎。采用籠式破碎機(jī)對(duì)中低硬度的瓷土進(jìn)行破碎,其生產(chǎn)效率高、壽命長(zhǎng)、回料量低、維修次數(shù)少、運(yùn)轉(zhuǎn)安全可靠。工作時(shí),大轉(zhuǎn)子、小轉(zhuǎn)子在各自驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下,以相反方向高速旋轉(zhuǎn),被粉碎的原料從機(jī)殼上方的進(jìn)料槽連續(xù)不斷地進(jìn)入籠內(nèi),在下落時(shí)與高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子上的擊棍相互撞擊,原料被打散粉碎,粉碎后的原料直接從下方落入輸送帶,再傳送到四輪對(duì)輥機(jī)(見(jiàn)圖5)。

        圖4 籠式破碎機(jī)

        四輪對(duì)輥機(jī)(見(jiàn)圖5):是由2組對(duì)輥組成。原土進(jìn)入兩輥V型破碎腔后,受到兩輥相對(duì)旋轉(zhuǎn)的擠壓力作用,將原土進(jìn)行擠壓和碾搓后進(jìn)入下一組對(duì)輥,再次對(duì)原土進(jìn)行擠壓和碾搓。第一組對(duì)輥間隙為2~3 mm,第二組對(duì)輥間隙為1~2mm。

        圖5 四輪對(duì)輥機(jī)

        4 2種破碎方法對(duì)比

        4.1 生產(chǎn)效率及占地面積對(duì)比

        根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù),測(cè)算出2種破碎方法的效率,其生產(chǎn)效率對(duì)比見(jiàn)表2。

        表2 破碎工序生產(chǎn)效率對(duì)比

        表2數(shù)據(jù)表明,電錐破碎方法淘洗率較破碎機(jī)組淘洗率高5%,單位破碎能耗高3.68kW·h/t,單位面積生產(chǎn)效率約為破碎機(jī)組的10%,人工生產(chǎn)效率破碎機(jī)組為電錐的5.4倍。

        4.2 水洗瓷土性能對(duì)比

        4.2.1 水洗瓷土粒度對(duì)比(見(jiàn)表3)

        電錐破碎方法的水洗瓷土粒度略小,其平均粒徑10.17μm,比破碎機(jī)組料的粒度小0.59μm。

        表3 水洗瓷土粒度對(duì)比

        4.2.2 水洗瓷土化學(xué)成分對(duì)比(見(jiàn)表4)

        表4 水洗瓷土化學(xué)成分對(duì)比(質(zhì)量%)

        由表4可知,2種破碎方法生產(chǎn)出的水洗瓷土的化學(xué)成分基本相同。

        4.2.3 水洗瓷土干燥強(qiáng)度與可塑性

        1)干燥強(qiáng)度。電錐破碎方法的水洗瓷土的干燥強(qiáng)度為2.5~3.0MPa;破碎機(jī)組方法的水洗瓷土干燥強(qiáng)度為1.8~2.3MPa。

        2)可塑性。電錐破碎方法的水洗瓷土的可塑性較高。

        電錐破碎方法的水洗瓷土的干燥強(qiáng)度與可塑性均高于破碎機(jī)組方法。

        5 結(jié)論

        1)由于電錐破碎方法生產(chǎn)占地面積大,其各工序多為人工作業(yè),用人多,勞動(dòng)強(qiáng)度高,適用于小批量(月產(chǎn)量<1000t)生產(chǎn)。

        2)破碎機(jī)組方法可通過(guò)調(diào)整機(jī)臺(tái)型號(hào)匹配出相應(yīng)產(chǎn)量的流水線(xiàn)式生產(chǎn),占地面積小,用人少,勞動(dòng)強(qiáng)度低,適用于大批量生產(chǎn)。

        3)2種破碎方法生產(chǎn)的水洗瓷土的化學(xué)成分基本相同。

        4)2種破碎方法生產(chǎn)的水洗瓷土的粒度略有差別,在生產(chǎn)應(yīng)用中這個(gè)差別可以忽略。

        5)電錐破碎方法生產(chǎn)的水洗瓷土的干燥強(qiáng)度和可塑性明顯高于破碎機(jī)組方法生產(chǎn)的水洗瓷土。筆者認(rèn)為,由于電錐破碎方法要對(duì)原料進(jìn)行約300次的錐打碾搓,在碾搓過(guò)程中提高了水洗瓷土的干燥強(qiáng)度和可塑性。破碎機(jī)組方法雖然也通過(guò)對(duì)輥對(duì)原料進(jìn)行了碾搓,但是由于碾搓次數(shù)少,因此這種方法生產(chǎn)的水洗瓷土的干燥強(qiáng)度和可塑性較低。從中還可以看出,電錐破碎方法中最有價(jià)值的是對(duì)原料進(jìn)行數(shù)百次的碾搓,從而明顯提高了水洗瓷土的干燥強(qiáng)度和可塑性。

        6)目前我國(guó)衛(wèi)生陶瓷行業(yè)每年消耗礦物原料約500萬(wàn)t,電瓷行業(yè)消耗原料約100萬(wàn)t,其中粘土消耗約占40%,這是水洗瓷土的潛在市場(chǎng)。大型原料加工廠的建立是原料生產(chǎn)加工發(fā)展的必然趨勢(shì),傳統(tǒng)電錐破碎工藝方式因占地面積大及生產(chǎn)效率低而限制了其產(chǎn)能的提升;破碎機(jī)組方式克服了這些缺點(diǎn)。今后在成品的抗折強(qiáng)度性能方面通過(guò)進(jìn)一步研究如能使其性能得到進(jìn)一步提高,破碎機(jī)組方式是一種完全可行的破碎方法。

        1祝桂洪,李萍.景德鎮(zhèn)瓷石采用水碓舂碎淘洗制不工藝研究.景德鎮(zhèn)陶瓷,1987(1):513~518

        2 岳邦仁,陳維堯,徐熙武,等.低質(zhì)原料介福飛天龍瓷土的開(kāi)發(fā)利用.全國(guó)性科技核心期刊——陶瓷,2013(增刊):16~19

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