陳金龍,陳迪晴,陳迪喜
(1.江蘇宜興新嘉理生態(tài)環(huán)境材料股份有限公司,宜興 214200;2.佛山市玉磯材料科技有限公司,佛山 528000;3 豐城市東鵬陶瓷有限公司,豐城 331100)
陶瓷干法制粉節(jié)能減排和降低成本的優(yōu)勢對于濕法制粉來說是明顯的,人工和能耗節(jié)省可達50%-85%,國外是最先提出并驗證的,我國內(nèi)地陶瓷企業(yè)干法制粉起步晚,對應(yīng)的設(shè)備和管理人員都相對薄弱。由多數(shù)企業(yè)生產(chǎn)驗證紛紛表示干法制粉微粉多,原材料穩(wěn)定性差,導(dǎo)致優(yōu)等率難以提升和維持,不少中高端企業(yè)為穩(wěn)重起見不得不選擇耗能高穩(wěn)定性略好的濕法制粉。
目前干法制粉能做得比較成功的陶瓷企業(yè)多數(shù)是西瓦和小規(guī)格瓷磚。瓦的厚度比普通墻地磚要厚,是有利于生坯強度的。而小規(guī)格瓷磚對整個生坯強度而言比大板要求相對要低,所以干法制粉在小規(guī)格瓷磚和瓦廠生產(chǎn)中實施成功率高。即使在這種優(yōu)勢情況下,小規(guī)格瓷磚和瓦廠企業(yè)的優(yōu)等率也是很難維持高穩(wěn)定狀態(tài)。
下面結(jié)合本人陶瓷干法制粉工藝經(jīng)驗對其生產(chǎn)難點和克服辦法進行探討。
原料曬干水分8%以下→單料粗破→單料細破→按配方配比稱重混料均化→除鐵→雷蒙機或者立磨破碎成細粉→二次除鐵→加水多級強化造?;蜉佂霸炝#ㄋ?1%-15%)→流化床干燥(至水分6.5%-8%)→過篩入倉陳腐。
原料曬干水分8%以下→單料均化→按配方配比稱重混料均化→粗破→細破→除鐵→雷蒙機或者立磨破碎成細粉→二次除鐵→對輥擠壓加水造粒(水分7.5%-8.5%)→過篩入倉陳腐。
原料曬干水分8%以下→單料粗破→單料細破→單料雷蒙機或者立磨破碎成粉→除鐵→單料入倉→按配方稱重配比混料→二次除鐵→加水多級強化造?;蛘咻佂霸炝#ㄋ?1%-15%)→流化床干燥(至水分6.5%→8%)→過篩入倉陳腐。
原料曬干水分8%以下→單料粗破→單料均化→按配方配比稱重混料均化→細破→除鐵→雷蒙機或者立磨破碎成細粉→除鐵→采用加長高速絞龍強力攪拌或者圓盤旋轉(zhuǎn)式造粒(水分7.5%-8.5%)→過篩入倉陳腐。
單料濕料干燥(利用窯爐余熱將水分由15~25%降至8%以下)→單料粗破→單料細破→按配方配比稱重混料均化→除鐵→雷蒙機或者立磨磨細成粉→二次除鐵→加水造?!ㄋ?1%—15%流化床干燥,水分6.5%-8%無需干燥)→過篩入倉陳腐。
根據(jù)現(xiàn)有實際設(shè)備選擇工藝2 和工藝4 對比生產(chǎn)穩(wěn)定性,一車間的小規(guī)格瓷磚和二車間的西瓦都采用干法制粉,其坯體配方經(jīng)生產(chǎn)驗證其優(yōu)選范圍如下:本地塑性黃泥15%-30%,膨潤土3%-5%,本地白泥25%-45%,瓷土15%-25%,廢陶瓷廢棄熟料或者瓷磚磨邊料外加5%-30%,增強劑外加0%-5%。
小規(guī)格瓷磚和西瓦生產(chǎn)工藝流程如下:采用制粉工藝2 或者工藝4 流程制粉→壓機干壓→干燥→施釉(印花)→燒成→(瓷磚磨邊)→分選入庫。
西瓦燒成制度為1150-1160℃,38min,小規(guī)格瓷磚燒成制度為1180-1200℃,43min。
制粉工藝2 的粉料流動性優(yōu)于制粉工藝4 的粉料,兩者最大的區(qū)別就是造粒設(shè)備不一樣,對輥擠壓后的粉料圓潤實心度高流動性好,更接近濕法制粉的效果。制粉工藝4 制成的粉料微粉多,粉料顆粒外觀呈多邊不規(guī)則,而且內(nèi)部大多呈空心,流動性差,經(jīng)常造成不肯下料,糊網(wǎng)等缺陷,嚴重影響生產(chǎn)的連續(xù)性。
4.1.1 粉料水分波動大原因
(1)原料干濕度不均勻,加水造粒時不能保持穩(wěn)定參數(shù),水分時高時低;
(2)加水造粒設(shè)備不適合現(xiàn)有制粉工藝;
(3)人工操作失誤,員工長時間玩手機打瞌睡。
4.1.2 粉料水分波動大解決方案
(1)原料要有足夠的曬場曬干或者改建隧道式干燥窯(利用窯爐余熱),充分保證原礦水分在要求范圍內(nèi);
(2)加水要少噴多次加入,混料絞龍要足夠長;
(3)粉料陳腐時間要夠,選擇多倉放料可以最大限度減少水分波動影響;
(4)加強操作人員的培訓(xùn)和管理。
4.1.3 微粉多原因
(1)配方中沒有較硬的熟料或者原礦,原礦風化程度較好,容易破碎成微粉;
(2)破碎機器電機頻率或風機大小設(shè)定不對,原料被反復(fù)磨,粉碎時間較長;
(3)造粒設(shè)備不適宜現(xiàn)有制粉工藝;
4.1.4 微粉多解決方案
(1)尋找定制適宜的造粒設(shè)備;
(2)配方中加入廢棄的陶瓷熟料,軟硬原料搭配到合理配比;
(3)加強員工管理培訓(xùn),制粉時磨粉機電機頻率和風機頻率設(shè)定要合理。
4.1.5 粉料流動性差不肯下料原因
(1)微粉多,造粒設(shè)備不適宜現(xiàn)有制粉工藝;
(2)粉料水分過濕導(dǎo)致結(jié)團;
(3)顆粒外觀呈不規(guī)則多邊形。
4.1.6 粉料流動性差不肯下料解決方案
(1)尋找適宜的干法造粒設(shè)備;
(2)嚴格控制原礦水分和造粒后的粉料水分,確保合格水分的原礦才能使用,合格水分的粉料才能入倉;
(3)保證粉料入倉陳腐時間;
(4)安裝380V 倉壁振動器加速下料速度,見圖1。
圖1 倉壁振動器
4.1.7 粉料細度篩余難以維持穩(wěn)定的原因
(1)原料軟硬經(jīng)常波動;
(2)磨機頻率和風機頻率設(shè)定不匹配;
(3)員工操作失誤。
4.1.8 粉料細度篩余解決方案同4.1.4
4.1.9 雜質(zhì)較多產(chǎn)生的原因
(1)原礦粗破未除鐵;
(2)員工將地上的臟粉摻入皮帶上入倉;
(3)樹根塑料等雜質(zhì)無法用除鐵設(shè)備去除;
(4)沒有有效的過篩裝置或者篩網(wǎng)破裂。
4.1.10 雜質(zhì)較多解決方案
(1)加強破碎前后的除鐵;
(2)加強員工管理培訓(xùn),杜絕將地上臟粉摻入好的粉料中;
(3)使用鞭打式滾筒篩網(wǎng)對粉料過篩,見圖2。
圖2 鞭打式滾筒篩網(wǎng)
4.2.1 成型缺角、缺洞產(chǎn)生的原因
(1)粉料缺料或者下料困難;
(2)粉料流動性差導(dǎo)致布料異常;
(3)坯體配方塑性不夠;
(4)粉料水分過干導(dǎo)致粘接度不夠;
4.2.2 成型缺角、缺洞解決的方案
(1)安裝倉壁振動器;
(2)用適宜的造粒設(shè)備制作流動性更好的粉料顆粒級配;
(3)提升坯體塑性,用瓷土替代瓷砂,適宜添加坯體增強劑;
(4)穩(wěn)定粉料水分,適當將水分做到6.5~8%,普通濕法制粉水分范圍通常在5.5.~7.5%。
4.2.3 成型夾層常見產(chǎn)生的原因
(1)粉料水分過濕或者過干;
(2)微粉過多排氣差;
(3)成型壓力過大;
(4)陳腐時間不夠水分不均勻;
(5)粉料死粉多結(jié)塊。
4.2.4 成型夾層解決方案
(1)源頭上控制粉料水分在要求范圍內(nèi),并保證陳腐時間;
(2)用適宜的造粒設(shè)備制作流動性好顆粒級配合適的粉料;
(3)成型參數(shù)要設(shè)定合理;
(4)死粉結(jié)團粉要定期清理或者回原料車間再處理后使用。
4.2.5 成型裂紋產(chǎn)生的原因
(1)水分不均勻;
(2)水分過干;
(3)成型參數(shù)不合理;
(4)配方塑性不夠;
(5)粉料細度過粗。
4.2.6 成型裂紋解決方案
(1)嚴格控制源頭水分在要求范圍內(nèi),并保證陳腐時間;
(2)壓機需要根據(jù)水分的干濕,坯體塑性的好壞來調(diào)整成型參數(shù);
(3)配方需要保證足夠的塑性;
(4)粉料磨機粉碎時候注意細度的控制不宜過粗。
4.2.7 成型坯粉多產(chǎn)生的原因
(1)水分過干或者過濕,過干則撲粉到處都是,過濕則容易黏結(jié)在四邊或者表面不易擦落或者吹掉;
(2)掃粉設(shè)備不符合現(xiàn)有生產(chǎn)工藝;
(3)模具縫隙太大。
4.2.8 成型坯粉多解決方案
(1)保證水分在合理范圍內(nèi),并陳腐后再使用;
(2)多處掃粉吹灰最大限度保證坯粉不流入下一個工序;
(3)模具縫隙要適中。
4.2.9 成型重量輕重偏差產(chǎn)生的原因
(1)粉料干濕不勻;
(2)成型設(shè)備零件有損壞,導(dǎo)致布料厚度不一;
(3)粉料下料困難,時多時少。
4.2.10 成型重量輕重偏差解決方案
(1)保證粉料水分在標準范圍內(nèi),陳腐后再使用;
(2)及時驗證設(shè)備有無損壞;
(3)安裝倉壁振動器;
(4)使用適宜的干法造粒設(shè)備制作出流動性好顆粒級配好的粉料。
4.3.1 配方塑性差產(chǎn)生的原因
(1)原料種類過多,均化程度差,塑性時好時壞;
(2)配方結(jié)構(gòu)不合理導(dǎo)致塑性差,干法制粉需要的塑性粘土比例比濕法多;
(3)磨粉細度篩余過大;
(4)配方外加的陶瓷廢棄熟料添加過多。
4.3.2 配方塑性差解決方案
(1)減少配方原料種類,采用一種原料多倉使用,源頭均化要盡量控制;
(2)保證塑性黏土的加入量,適宜的添加坯體增強劑;
(3)磨粉細度篩余要定一個適宜生產(chǎn)的工藝參數(shù);
(4)配方外加陶瓷廢棄熟料不宜添加過多。
4.4.1 設(shè)備磨損快的原因
(1)原料硬度高塊頭大;
(2)高粉塵環(huán)境下對軸承和精密電器等設(shè)備運轉(zhuǎn)不利;
(3)員工操作失誤。
4.4.2 設(shè)備磨損快解決方案
(1)要選擇適宜硬度的原料,并注意進入磨粉前的塊狀大小;
(2)軸承定期打油安裝防護罩,電器設(shè)備要定期清灰;
(3)增強員工管理培訓(xùn)。
4.5.1 窯爐裂磚產(chǎn)生的原因
(1)微粉多水分大不利于干燥;
(2)前段曲線升溫過急;
(3)粉料細度過粗或者過細;
(4)配方游離石英過多容易造成風裂。
4.5.2 窯爐裂磚解決方案
(1)控制干坯水分,盡可能緩慢干燥;
(2)控制入窯水分;
(3)調(diào)整適宜的窯爐曲線,注意檢查槍火大小,是否有耐火棉脫落漏風;
(4)配方中注意硅含量的比例;
(5)配方中外加陶瓷廢棄熟料有利于排氣;
(6)保證細度篩余在工藝參數(shù)范圍內(nèi)。
4.5.3 窯爐黑心產(chǎn)生的原因
(1)微粉多排氣差;
(2)成型壓力過大;
(3)配方中塑性好有機物過多;
(4)窯爐氧化段時間過短。
4.5.4 窯爐黑心解決方案
(1)選擇適宜的造粒設(shè)備制作流動性好顆粒級配適宜的粉料;
(2)成型參數(shù)需要根據(jù)配方結(jié)構(gòu)和水分來進行調(diào)整;
(3)配方中適宜添加陶瓷廢棄熟料有利于排氣和氧化;
(4)窯爐燒成曲線需要優(yōu)化。
4.5.5 窯爐炸坯產(chǎn)生的原因
(1)塑性粘度過多排氣不暢;
(2)成型水分大導(dǎo)致干坯水分大;
(3)干燥段溫度過高。
4.5.6 窯爐炸坯解決方案
(1)配方中適當添加廢棄陶瓷熟料;
(2)成型水分要保證在工藝參數(shù)范圍內(nèi);
(3)干燥盡量低溫緩慢干燥。
4.5.7 窯爐磚型異常的原因
(1)粉料水分不均勻;
(2)燒成曲線異常,上下溫差不匹配;
(3)粉料篩余細度忽高忽低;
(4)成型布料異常;
(5)坯用膨脹系數(shù)不匹配。
4.5.8 窯爐磚型異常解決方案
(1)保證水分均勻,陳腐后使用;
(2)優(yōu)化燒成曲線,匹配上下溫差;
(3)控制細度篩余在工藝要求范圍內(nèi);
(4)壓機布料需要及時調(diào)整;
(5)坯用膨脹系數(shù)要匹配調(diào)整。
由上文分析,陶瓷干法制粉工藝及存的生產(chǎn)問題可以看出:干法制粉工藝是可行的。最起碼在小規(guī)格瓷磚、小規(guī)格陶板和陶瓷瓦上面是可以大面積應(yīng)用??梢詼p少球磨設(shè)備的投入和節(jié)能減排。