專利名稱：一種以籃式砂磨機(jī)為主體的陶瓷坯料制漿工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備陶瓷坯料的新工藝方法，它以籃式砂磨機(jī)為主要研磨設(shè)備，以高剪切乳化機(jī)為分散設(shè)備，是一種全新的、高效的陶瓷制漿新方法。
背景技術(shù)：
制漿是陶瓷生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié)。所制備漿料的質(zhì)量，直接影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量。由于球磨機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作可靠，維修管理容易，能長期運(yùn)行，又便于與其它粗碎設(shè)備，如鄂式破碎機(jī)、錘式破碎機(jī)、輪碾機(jī)等聯(lián)合使用，可以構(gòu)成一個(gè)較為完整的坯料破碎粉磨制漿系統(tǒng)，在陶瓷制漿過程中發(fā)揮了重要的作用，直到現(xiàn)在絕大多數(shù)陶瓷企業(yè)仍然采用以球磨機(jī)為研磨設(shè)備的制漿系統(tǒng)。
當(dāng)然應(yīng)該看到，以球磨機(jī)為主體設(shè)備的制漿系統(tǒng)，適合于粗放式原料。球磨機(jī)非常適應(yīng)于石英、長石為塊狀原礦，粘土類原料也很少加工，主要以粉碎與粉磨為主的陶瓷制漿過程。
現(xiàn)在，陶瓷原料的來源已大為改進(jìn)，雖然，離原國家輕工部所倡導(dǎo)的“標(biāo)準(zhǔn)化原料”還有很長的距離，但已出現(xiàn)了很多專業(yè)化的陶瓷原料加工企業(yè)。很多陶瓷廠，尤其是象電瓷廠這樣的生產(chǎn)工業(yè)陶瓷為主的企業(yè)，大多使用已經(jīng)過了粗加工且粒度較細(xì)的原料，以前多以呈塊狀的石英、長石等天然原料，現(xiàn)在多有粉料購進(jìn)。粘土類原料也多經(jīng)過了陶洗、除雜等加工過程。有些工業(yè)陶瓷，如氧化鋁陶瓷，所用的原料大多是工業(yè)級(jí)原料，如工業(yè)氧化鋁原料，其平均粒徑約為50微米左右，加工磨細(xì)到后的平均粒徑為3.8微米。這說明陶瓷制漿過程已由原來的粉碎與粉磨為主轉(zhuǎn)變?yōu)榱艘曰旌吓c粉磨為主。此時(shí)，若不顧及原料情況的變化，繼續(xù)沿用以球磨機(jī)為主的制漿系統(tǒng)，難以實(shí)現(xiàn)良好的性價(jià)比。
大家知道，以球磨機(jī)為主的制漿系統(tǒng)存在如下問題一是運(yùn)行效率低，有效功僅占1～2％左右，因而要使?jié){料達(dá)到工藝要求，必然要增加研磨時(shí)間，加大能耗；二是球磨過程中磨損的研磨體、球磨機(jī)的內(nèi)襯易造成漿料成分的波動(dòng)，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量；三是球磨機(jī)雖然日常維護(hù)簡(jiǎn)單，但更換球磨機(jī)內(nèi)襯仍耗時(shí)長、添加研磨體的規(guī)律性差；四是球磨機(jī)運(yùn)行時(shí)噪聲大，工作條件差。因而尋找更好的裝備來替代球磨機(jī)，以提高制漿質(zhì)量乃至產(chǎn)品的質(zhì)量，降低制漿的能耗，具有很大的意義。
一般來說，提高研磨效果，可從兩個(gè)方面入手，一是要增大研磨體的動(dòng)能，另一是提高物料間及物料與研磨體間的有效碰撞。提高設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)速度是提高動(dòng)能及有效碰撞的最好方式。由于球磨機(jī)主要是利用筒體旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心作用，使研磨介質(zhì)隨筒體上升到一定高度后，因自身重力以近拋物線軌跡落下，沖擊物料來粉碎的。所以，要使研磨介質(zhì)對(duì)物料的沖擊動(dòng)能最大，主要是要使研磨介質(zhì)有最大的降落高度。然而，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速太高時(shí)，研磨介質(zhì)隨筒體一起運(yùn)轉(zhuǎn)，無任何沖擊研磨作用。若速度過低，物料與研磨體都只在筒體底部滾動(dòng)，動(dòng)能及有效碰撞都很低，從而研磨效率也很低。這一特點(diǎn)決定了球磨機(jī)不能成為高效研磨設(shè)備。
為了提高設(shè)備的研磨效率，振動(dòng)磨與攪拌磨應(yīng)運(yùn)而生。它們的共同特點(diǎn)就是研磨體運(yùn)動(dòng)速度沒有限制，可以通過加大振動(dòng)強(qiáng)度或提高攪拌器運(yùn)轉(zhuǎn)速度來獲得較大的動(dòng)能及提高有效碰撞，因而能大大提高研磨的工效。此外，由于能量利用率高，能耗大大降低。但振動(dòng)磨由于機(jī)械零部件(彈簧、軸承等)力學(xué)強(qiáng)度要求較高，而限制了其向大型化發(fā)展。而攪拌磨若要大型化，須加大整體尺寸，然而其攪拌器直徑尺寸受線速度的限制以及長徑比也要合適，此外，攪拌磨要用大量的研磨體，這既會(huì)增加制漿成本，也會(huì)因?yàn)檠心ンw的磨損而影響料漿的成分。因此，目前攪拌磨容積多在50～500L間，還需要配制分散機(jī)、復(fù)雜的管道和泵等回流設(shè)備，人工加料，勞動(dòng)強(qiáng)度大，不易清洗，換料難，不便拆卸，維護(hù)難，通常一臺(tái)設(shè)備只生產(chǎn)一種產(chǎn)品。所以，盡管攪拌磨研磨效率好，也還沒有能大規(guī)模地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。
總之，提高陶瓷制漿效率、降低制漿過程能耗、提高漿料質(zhì)量，是一個(gè)迫切需要解決的問題。采用以籃式砂磨機(jī)為主的新法制漿工藝，代替?zhèn)鹘y(tǒng)球磨機(jī)為主的制漿工藝具有很大的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種高效、節(jié)能、易操作的陶瓷制漿工藝方法，該方法以高剪切乳化機(jī)為分散設(shè)備，以籃式砂磨機(jī)為研磨設(shè)備，構(gòu)成了一個(gè)集分散、研磨、混合為一體的制漿系統(tǒng)。該方法所制備的陶瓷泥漿成分穩(wěn)定、粒度小，分布均勻，顆粒級(jí)配良好，各種工藝性能都能滿足陶瓷工藝的要求。
本發(fā)明的關(guān)鍵是用高效節(jié)能的籃式砂磨機(jī)代替低效高能耗的球磨機(jī)來制備陶瓷漿料。所采用的籃式砂磨機(jī)，是在攪拌磨基礎(chǔ)上改進(jìn)發(fā)展起來的一種新型、高效、節(jié)能的研磨設(shè)備，其籃內(nèi)結(jié)構(gòu)類似攪拌磨，其主體裝置有傳動(dòng)軸、研磨籃、自吸葉輪、研磨盤(研磨桿)、篩網(wǎng)、研磨介質(zhì)、分散盤等部件。工作原理類似于循環(huán)式攪拌磨，但將攪拌容器設(shè)計(jì)為籃體形式，工作時(shí)將籃體浸入盛著流質(zhì)物料的研磨罐中，主軸帶動(dòng)自吸葉輪、研磨盤(桿)、研磨盤、分散盤高速轉(zhuǎn)動(dòng)。正是由于這種高速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生強(qiáng)大的抽吸力和渦流，使自吸葉輪將物料吸入研磨籃內(nèi)；研磨盤(桿)則攪動(dòng)著研磨體(氧化鋯珠)高速旋轉(zhuǎn)，攪動(dòng)研磨介質(zhì)，賦予研磨介質(zhì)足夠的動(dòng)能，借助高速運(yùn)動(dòng)的研磨介質(zhì)對(duì)物料施加剪切力和沖擊力，從而使物料充分分散、細(xì)化；分散盤則可在研磨籃底部和分散盤之間產(chǎn)生負(fù)壓和較大的抽吸力，將研磨籃中物料吸出來。同時(shí)，分散高速旋轉(zhuǎn)時(shí)強(qiáng)大的離心力產(chǎn)生較強(qiáng)的泵作用，將從研磨籃中吸出的物料甩出，使物料充分循環(huán)，加速物料的分散。如此，物料不斷在研磨罐內(nèi)自下而上作有規(guī)律、高效率的循環(huán)，使流質(zhì)原料得以高效率的研磨、分散、混合。因此，籃式砂磨機(jī)改變了傳統(tǒng)的分散研磨方式，它不象攪拌磨工作時(shí)那樣，需復(fù)雜的管道、泵和物料傳輸設(shè)備，也改變了傳統(tǒng)的分散研磨方式，物料的分散、研磨都可以在一臺(tái)設(shè)備中完成，從而節(jié)省了空間和能源，并改進(jìn)了產(chǎn)品質(zhì)量，配以高剪切乳化機(jī)快速化漿、高速預(yù)混合，也可以大大提高陶瓷的制漿工效。此外，籃體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，清洗方便，維護(hù)容易，因此，以籃式砂磨機(jī)為主體的設(shè)備，既象球磨機(jī)一樣運(yùn)行成本低廉、也如攪拌磨一樣高效節(jié)能，非常適合于各種陶瓷的制漿。
本發(fā)明是基于二次投料的陶瓷制漿系統(tǒng)的工藝方法，用多臺(tái)高效節(jié)能的籃式砂磨機(jī)替代傳統(tǒng)工藝的間歇式球磨機(jī)，并采用封閉式半自動(dòng)化-全自動(dòng)生產(chǎn)，從而可降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)量，減少占地面積，改善生產(chǎn)環(huán)境，使生產(chǎn)布局緊湊。其特點(diǎn)如下1、采用籃式砂磨機(jī)為主要研磨設(shè)備，其轉(zhuǎn)速高(可達(dá)1440r/min)研磨介質(zhì)小(1.8-2.5mm)，使介質(zhì)碰撞機(jī)率和動(dòng)能大大增加，且介質(zhì)為硬度高磨損小的氧化鋯球，因此研磨效率大大提高(比球磨機(jī)快6～10倍)，而功耗大大降低(不到球磨機(jī)制漿的40％)，生產(chǎn)成本降低。此外，由于研磨時(shí)間大大縮短，可大幅度提高產(chǎn)量，降低能耗。
2、采用高剪切乳化機(jī)預(yù)分散，它能在很短的時(shí)間(5-10分鐘)使原料和水混合均勻；此外，乳化后用袋式過濾器(20目)粗篩去大的石塊和粗的石英砂，使料漿中固體顆粒的直徑達(dá)到籃式砂磨機(jī)研磨所要求的尺寸(一般為研磨介質(zhì)直徑的1/5～1/6)，從而大大提高了籃式砂磨機(jī)的研磨效率和分散混合效果。
3、采用本實(shí)用新型所涉及的制漿系統(tǒng)，能保證關(guān)鍵設(shè)備的滿負(fù)荷運(yùn)行，從而提高研磨效率，降低運(yùn)行成本。
4、釜體全密封，料漿用泵由管道輸送，設(shè)備由電器控制系統(tǒng)控制，可實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化無粉塵清潔生產(chǎn)；且設(shè)備的占地面積小，使車間整體布局緊湊。


附圖1為二次加料的陶瓷制漿工藝流程圖；附圖2則為一次加料的陶瓷制漿工藝流程圖；附圖3球磨機(jī)制漿方法的粒度分布；圖4籃式砂磨機(jī)制漿方法的粒度分布。
如附圖1所示，籃式砂磨機(jī)二次投料的陶瓷制漿工藝流程如下先按配方要求稱好頭料、二料所用的各種原料，先將頭料置于加料倉中，待用。制漿開始時(shí)，先在乳化罐中按工藝要求加好水，啟動(dòng)高剪切乳化機(jī)，按一定的速度，將稱量好的頭料從加料倉中逐漸倒入乳化罐中(頭料加完后，再將二料放入加料倉中)，乳化4～8min后，停機(jī)，啟動(dòng)隔膜泵，將料漿從乳化罐中抽出，經(jīng)20目的袋式過濾器除去粗顆粒雜質(zhì)，再泵入到1號(hào)研磨罐中。待籃式砂磨機(jī)的籃體浸入到料漿中去后，啟動(dòng)籃式砂磨機(jī)，研磨1.5～3h后，停機(jī)檢查料漿的篩余量及粒度分布，達(dá)到工藝要求后，啟動(dòng)隔膜泵，將料漿從研磨罐中抽出。頭料料漿從乳化罐抽完后，按上述工藝將二料也在乳化罐中化漿，之后抽到2號(hào)研磨罐中研磨20～30min。研磨好的漿料經(jīng)80目袋式過濾器除雜，都放入混和罐中，加水調(diào)整料漿粘度，混合均勻后，再按工藝要求過篩除鐵，即為成品泥漿，可送到后續(xù)的相應(yīng)工序中。
該工藝流程也可用于一次投料的陶瓷制漿工藝，如附圖2所示，具體實(shí)施過程如下先按配方要求稱好各種原料，置于加料倉中，待用。制漿開始時(shí)，先在乳化罐中按工藝要求加好水，啟動(dòng)高剪切乳化機(jī)，按一定的速度，將加料倉中的原料按一定速度逐漸倒入乳化罐中(該料加完后，再將另一個(gè)稱量好的原料放入加料倉中)，乳化4～8min后，停機(jī)，啟動(dòng)隔膜泵，將料漿從乳化罐中抽出，經(jīng)20目的袋式過濾器除去粗顆粒雜質(zhì)，再泵入到1號(hào)研磨罐中。待籃式砂磨機(jī)的籃體浸入到料漿中去后，啟動(dòng)籃式砂磨機(jī)，研磨1.5～3h后，停機(jī)檢查料漿的篩余量及粒度分布，達(dá)到工藝要求后，啟動(dòng)隔膜泵，將料漿從研磨罐中抽出。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)料方的料漿從乳化罐抽完后，按上述工藝將第二個(gè)料方也在乳化罐中化漿，之后抽到2號(hào)研磨罐中研磨1.5～3.0h。由于乳化的時(shí)間相對(duì)較短，以后，兩個(gè)研磨罐輪流使用，可提高整體制漿的效率。研磨好的漿料經(jīng)80目袋式過濾器除雜，都放入相應(yīng)的泥漿池中，加水調(diào)整料漿粘度，再按工藝要求過篩除鐵，即為成品泥漿，可送到后續(xù)的相應(yīng)工序中。
實(shí)施例1某電瓷廠的二次投料制漿工藝流程該廠主要制造220kV用的高強(qiáng)度SF6絕緣瓷套，所用的原料有礬土粉、長石粉、瓷粉、福建泥、左云土、湘潭泥等，用球磨機(jī)制漿時(shí)，采用二次投料的工藝，將瘠性原料礬土粉、長石粉、瓷粉，以及很難化漿的福建泥當(dāng)成頭料(約占整個(gè)配料的65％)，置于球磨機(jī)中先研磨16～18h，再加入剩余的左云土與湘潭泥(二料)研磨2h左右，即可得到滿足工藝要求的泥漿。所制得的料漿的粒度分布曲線如附圖3。
用本發(fā)明的制漿方法，先按配方要求稱量好礬土粉、長石粉、瓷粉及福建泥共162.5kg(以干料計(jì)算)，在3001的不銹鋼材質(zhì)的缸中，先加入適量水，啟動(dòng)7.5kW的高剪切乳化機(jī)，將三種粉料倒入到缸中，不到1min即可化好漿，再將塊狀的福建泥緩慢加入到缸中，頭料全部加好后，再乳化分散8～9min，化漿完成。再用18.5kW的籃式砂磨機(jī)研磨107min，各項(xiàng)粒度指標(biāo)，尤其是篩余量達(dá)到了工藝要求，再加入已用高剪切乳化機(jī)化好漿的左云土和湘潭泥(共87.5kg)，與頭料共同用籃式砂磨機(jī)研磨12min，各項(xiàng)指標(biāo)都達(dá)到了工藝要求，其粒度分布曲線見附圖4。
實(shí)施例2某工業(yè)陶瓷廠的一次投料制漿系統(tǒng)該廠主要制造90～95％氧化鋁瓷，其原料為主要為60μ的工業(yè)氧化鋁，球磨制漿后，噴霧干燥造粒，模壓法成型，用液化石油的梭式窯燒成?，F(xiàn)在所用的球磨機(jī)以橡膠為內(nèi)襯，以氧化鋁球?yàn)檠心ンw，研磨時(shí)間為26～28h，最終泥漿的平均粒徑為3.8μ。
用本發(fā)明的制漿方法，先按配方要求稱量工業(yè)氧化鋁及其原料的量(約100kg)，在容積為1001的缸中，加入適量水，啟動(dòng)高剪切乳化機(jī)，再將各粉料倒入缸中，加料完成后，再分散5～6min，之后，再用7.5kW的籃式砂磨機(jī)研磨140min，各種指標(biāo)均達(dá)到球磨機(jī)的參數(shù)，且對(duì)后續(xù)的工藝過程沒有不良影響。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明涉及一種制備陶瓷坯料泥漿的新方法，該方法以籃式砂磨機(jī)為主要研磨設(shè)備，以高剪切乳化機(jī)及其它輔助設(shè)備為化漿分散設(shè)備。既可用于二次投料的陶瓷制漿，也可用于一次投料的陶瓷制漿。
2.權(quán)利要求1所涉及的二次投料的陶瓷制漿，系指將配料中的部分原料(多為瘠性的難磨的原料，簡(jiǎn)稱“頭料”)，先投入研磨設(shè)備中研磨一段時(shí)間，粒度達(dá)到工藝要求后，再將剩余原料(簡(jiǎn)稱“二料”)一起加入到研磨設(shè)備中研磨的制漿工藝。而一次投料則指將配料中的全部原料一次性投入到研磨設(shè)備中研磨的制漿工藝。
3.權(quán)利要求2所涉及的陶瓷坯料二次投料制漿包括以下步驟按配方要求，稱量好頭料，置于加料倉中備用。在乳化罐中加適量水，啟動(dòng)高剪切乳化機(jī)，再將加料倉中的頭料以適當(dāng)速度加入到乳化罐中，加料完畢后再乳化4～10分鐘后，通過砂泵或隔膜泵將泥漿吸出，過篩(20目)，除去粗顆粒雜質(zhì)，再泵入到安裝有籃式砂磨機(jī)的一號(hào)研磨罐中，研磨1.0～2.5h后，再取樣測(cè)定篩余量及粒度分布，達(dá)到工藝控制要求后，過篩(80目)，泵入混合罐中。同時(shí)稱量好二料，等頭料從加料倉中加到分散罐時(shí)，再將二料置于加料倉中。在頭料泵入研磨罐研磨時(shí)，將稱好的“二料”按依據(jù)頭料方式在乳化罐中分散，之后再送入到二號(hào)研磨罐中研磨20～30min，過80目篩，再泵入到混合罐后。在混合罐中，將頭料與二料通過攪拌方式混合均勻，可加入適量水，調(diào)整泥漿粘度，再按工藝要求進(jìn)行過篩除鐵，即得可進(jìn)入下一工序的成品泥漿。
4.權(quán)利要求2所涉及的陶瓷坯料一次投料制漿包括以下步驟按配方要求，稱量好各原料，置于加料倉中備用。在乳化罐中按工藝要求加好水，啟動(dòng)高剪切乳化機(jī)，再將按配方要求稱量好的陶瓷原料依次加入到乳化罐中，乳化5～10分鐘后，通過砂泵或隔膜泵將泥漿吸出，過篩(20目)，除去粗顆粒雜質(zhì)，再泵入到安裝有籃式砂磨機(jī)的1號(hào)研磨罐中，研磨1.0～2.5h后，再取樣檢查篩余量及粒度分布，達(dá)到工藝控制水平后，過篩(80目)，放入泥漿池中，可加適量水、調(diào)整泥漿粘度后，再按工藝要求過篩除鐵，即得可進(jìn)入下一工序的成品泥漿。在1號(hào)研磨罐研磨時(shí)，按上述次序配制另一個(gè)配料，經(jīng)高剪切分散后，進(jìn)入到2號(hào)研磨罐中研磨，磨好的坯料同樣放入泥漿池中處理。這樣可以充分發(fā)揮高剪切乳化機(jī)的作用，提高制漿的工效。
5.根據(jù)權(quán)利要求3、4，本發(fā)明所涉及的工藝以籃式砂磨機(jī)代替了球磨機(jī)，使制坯的電耗小于球磨機(jī)制漿的40％、工效比球磨機(jī)高6～10倍、成分穩(wěn)定，因而可大大提高陶瓷坯料泥漿的工藝性能及產(chǎn)品的質(zhì)量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制備陶瓷坯料泥漿的工藝方法，該方法以籃式砂磨機(jī)為主要研磨設(shè)備，配以高剪切乳化機(jī)為分散設(shè)備，是一種全新的高效節(jié)能型制漿工藝方法。其工藝過程是將頭料和二料分別稱量后，依次加入分散罐中，用高剪切乳化機(jī)化漿后，再分別泵入不同的研磨罐中用籃式砂磨機(jī)研磨，達(dá)到細(xì)度及顆粒級(jí)配后，再將頭料與二料都泵入到混合罐中通過攪拌混合均勻。該工藝以籃式砂磨機(jī)代替球磨機(jī)，使制漿的電耗小于球磨機(jī)制漿的40％、工效比球磨機(jī)快6～10倍、成分穩(wěn)定(從研磨體和球襯帶入的雜質(zhì)少)，因而泥漿的工藝性能及最終產(chǎn)品的質(zhì)量都大大提高。
文檔編號(hào)B28C7/00GK1788962SQ200510032340
公開日2006年6月21日 申請(qǐng)日期2005年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月4日
發(fā)明者李玉平, 黃莉, 陳智巧, 黃志彬, 張潤陽 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)