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陶瓷湿法球磨工艺的节能要素小结与探索

发布时间:2022-07-06 16:01人气:

破碎机对于陶瓷原料的粗加工所得粒径是非常粗的,只能达到方便投料的目的。要实现陶瓷烧成所要求的微米级细度,目前建陶企业普遍采用湿法球磨工艺。而陶瓷生产企业的原料车间电耗占到一半以上,因此从工厂设计阶段就要优化球磨参数,为整个生产工序节能降耗打好基础。

1 合理布局

物料在原料车间的行走路线并不是一马平川,是既有上坡又有下坡的过程。装载机先要按照配方依次把物料上到喂料机中,然后爬坡上到球磨工作平台,然后下到球磨机。磨好以后又要放浆下到浆池,然后经除铁、过筛等流程上到喷雾干燥塔。这其中每一步的上与下都要靠电力驱动,日积月累下来的能耗都不是小数目。

因此,从工厂设计开始就要合理规划布局,否则日后很难改造。

(1)因势利导,合理利用地势落差。

生产车间是一个立体结构,所以并不是说地基推平就效果最好。如果有可以利用的地势落差,就要好好设计料厂、球磨、浆池、喷雾塔的地基高度与位置,以方便操作且减少能耗。

(2)优化原料堆放位置。

在保证容易识别、上料准确的前提下,塑性料与瘠性料,大料与小料的位置堆放要尽可能考虑节能。

2 球磨机吨位要合适

尺有所短,寸有所长。究竟球磨机大的好还是小的好,还是要根据实际情况。在总吨位相同的情况下进行比较,小球磨机灵活性好,大球磨机产量高。按照实际经验来看,18t球磨机灵活性好,维修简便,但由于需要的数量多,化验、放浆耗时长,相对的运转率低,造成整体使用成本偏高。100t球磨机产量大,但对设备维护要求较高,一旦故障停机,对生产影响较大。就目前而言,建陶厂60t球磨机的使用更成熟一些。

3 球石的选用

根据不同的用途,球石的材质各类非常多,这里不再赘述。就建陶厂而言,原料球磨常用的有天然球石、中铝球和高铝球三种。就比重和硬度而言,高铝球无疑是最高的。但由于差价特别大,球石的选用还是要依据需要球磨的原料性能来决定。

通常来说,如果原料的粒径较大(10mm以上),硬度较大(砂石类原料占相当比例),选用比重大,硬度高,直径较大的球石可以加强球磨过程中的冲击力,从而提高球磨效率。

如果原料本身粒径小,质地软(如生产琉璃瓦等产品时黏土比例很大),选用较廉价的天然球石效果也不错。适当减小球石的直径反而球磨效率更高(小球石比表面积大,研磨效率高)。

4 球石加入量

据生产实际及相关资料,球石占整个球磨机空间40%效率较高。如果是新磨加球石,测量球磨机停止时球石面与磨口的距离即可,这个距离约为球磨机内径的60%-65%。如果是正常生产中,控制磨好后泥浆液面到磨口的高度即可,如果液面下降则要补充球石,这个空隙率保持在15%左右。

新球石有突出的棱角,对于球磨效率有影响,如果有洗磨的机会则在洗磨前补球石,效果更好些。

5 料球比

在各参数较合理的情况下,一般增加投料量会使球磨时间加长。如果单纯计算每吨料所用球磨时长,可能会得出能耗变大的结论,但实际情况未必如此。

适当增加投料量,可以减少因为放浆、化验、装磨等造成的停机时间,设备运转率相对提高。

另外,适当提高料球比,会使球磨重心上移,减小扭矩阻力,有降低电机电流的可能,从而实现节能。

由于以上原因,再加上各种性能更优的人造球石的使用,目前厂家的料球比普遍高于陶瓷工艺教材的理论值。

6 加水量

单就球磨工序而言,在泥浆流速放浆正常的前提下,保持1.70g/ml的比重球磨效率较高。

加水量过大,泥浆比重过小,悬浮性不够,会导致球石与料之间的研磨减弱,球磨之间的碰撞加强,球磨效率下降。

加水量过小,泥浆比重过大,泥浆流动性不足,甚至会出现球石浮于表面的极端情形,不利于球磨。

但考虑到综合能耗,泥浆每增加一吨水,最终都要依赖喷雾干燥塔来脱水,这个工序的能耗也是很大的。因此,要平衡好这两个工序,不能一味强调球磨时间,要算综合能耗。

7 电机选择

要选择合适的球磨电机,即使在能拉动的前提下,也不见得小电机就省电。电机级数要合理(影响转速),功率要适当(电流不能太大)。更换更高比重的球石,电机也要相应换大。否则,电流变大,发热耗电,甚至烧电机。

8 球磨转速

球磨机要有一定的转速才能带动球石到一定高度,加强冲击力和研磨效率,但也不能太快(太快料球在离心力作用下进行圆周运运动,起不到球磨作用)。球磨机直径越大,线速度越大,因此所需要的转速越低。例如:500kg球磨机37r/min左右,3t球磨机24r/min,6t球磨机20r/min,而40t球磨机12r/min即可。

球磨机安装之时,转速已经确定,平时维修只要电机和减速机配件不要装错,转速不会有大的变化。

球磨机设备厂家是依据生产经验的平均值来确定最优转速。但原料、料球比、加水量等参数不同,最有效率的转速实际上是不同的。另外,即使同一台球磨机,同样的物料,在球磨的不同阶段,球磨机内部的状态也是不同的。最初球石、料、水是分离的,球磨一段时间后会呈混沌状态,球磨后期随着细度变化,泥浆粘度也会有一定变化。

鉴于这种复杂的情况,有技术人员尝试探索变频球磨。通过实验,优化出一条节能曲线,使球磨机在不同的球磨阶段有不同的转速,始终保持最佳球磨状态。

9 错峰用电

由于电网负载存在峰值和谷值,电力部门通过低谷电价格优惠,鼓励生产企业多用低谷电。因此,尽量安排球磨机在峰值高电价时进行装磨、放浆等停机操作,谷值低电价时开机运转,对于降低生产成本和电网的健康运行有重要意义。

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