生產(chǎn)超細(xì)硅酸鋯關(guān)鍵在于如何控制其粒徑大小及粒度分布，現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外的超細(xì)硅酸鋯磨礦工藝大多單獨(dú)采用球磨機(jī)或攪拌磨進(jìn)行濕法研磨。在眾多粉碎設(shè)備中，球磨機(jī)產(chǎn)量大，但效率低、能耗高、產(chǎn)品粒度分布寬；攪拌磨能效利用率高，產(chǎn)品粒度分布窄，但產(chǎn)量低，不宜規(guī)模化。用攪拌磨生產(chǎn)超細(xì)硅酸鋯時(shí)，在入磨鋯英砂粒徑為180um的情況下，研磨5-6h能生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品，但產(chǎn)量?jī)H為50—60kg/h。用球磨機(jī)生產(chǎn)超細(xì)硅酸鋯時(shí)，采用分級(jí)沉砂小直徑研磨介質(zhì)二段磨工藝與分級(jí)沉砂返回再磨工藝相比，球磨效率明顯提高，物料中位粒徑從3.65um降低為2.73um，球磨時(shí)間縮短了1h，生產(chǎn)成本大幅下降l2|。上述球磨機(jī)分段研磨的方法有效提高了研磨效率，但中位粒徑大于2um的產(chǎn)品還不能滿(mǎn)足生產(chǎn)高檔衛(wèi)生陶瓷的要求。由于超細(xì)硅酸鋯作為陶瓷釉料乳濁劑，其粒徑越小乳濁效果越好，要滿(mǎn)足生產(chǎn)高檔建筑衛(wèi)生陶瓷的要求，其中位粒徑應(yīng)在1um左右，富通新能源生產(chǎn)銷(xiāo)售球磨機(jī)、雷蒙磨粉機(jī)等磨機(jī)機(jī)械設(shè)備。
本文中針對(duì)原材料的物理特性，對(duì)超細(xì)硅酸鋯生產(chǎn)工藝中的磨礦工段進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，采用球磨機(jī)與攪拌磨分段研磨、優(yōu)化組合的方式，充分發(fā)揮兩種設(shè)備的最佳粉碎比，規(guī)模化的生產(chǎn)出中位粒徑為1um的超細(xì)硅酸鋯粉。
1、磨礦工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)
在各種超細(xì)粉磨設(shè)備中，攪拌磨憑借其介質(zhì)充填率高、研磨體尺寸小、攪拌器轉(zhuǎn)速高等特點(diǎn)而成為一種新型高效的超細(xì)粉碎設(shè)備，它具有效率高、能耗低、工藝簡(jiǎn)單、產(chǎn)品粒度均勻、污染低、產(chǎn)品粒徑小等特點(diǎn)。
而球磨機(jī)從外界獲得的能量，除少部分用于對(duì)物料的粉碎上以外，其余絕大部分能量被消耗在生產(chǎn)振動(dòng)、噪音、發(fā)熱、磨損、摩擦及提升研磨體和物料上了，做了無(wú)用功，對(duì)細(xì)磨物料作用不大。據(jù)有關(guān)資料介紹，一般球磨機(jī)，能量的有效利用率只有1%—3%，其余97%—99%的能量都被白白浪費(fèi)掉了。
球磨機(jī)內(nèi)的研磨體對(duì)物料同時(shí)具有沖擊作用和擠壓、剪切作用。在研磨的前一階段，物料顆粒較大，沖擊作用較強(qiáng)；后一階段，當(dāng)大顆粒物料被細(xì)化后，沖擊作用明顯減弱。當(dāng)顆粒細(xì)化至一定細(xì)度后，沖擊研磨對(duì)進(jìn)一步的細(xì)化作用顯得很小。為獲取更多小于1um的粒子，須選用擠壓、剪切作用較強(qiáng)的設(shè)備以提高粉碎效率。由于攪拌磨主要用于物料的超細(xì)粉碎，一般進(jìn)料粒徑較小，所以攪拌磨機(jī)內(nèi)，起主要作用的粉碎力是剪切力和擠壓力。擠壓、剪切的作用方式是微粉碎的較好方式，在同一粉碎能條件下，擠壓、研磨的能量利用率幾乎是沖擊粉碎的兩倍Il。
在粉磨物料的過(guò)程中，物料顆粒剛開(kāi)始粉碎時(shí)，
2、結(jié)果與討論
2.1球磨機(jī)粗磨階段
在最佳的生產(chǎn)條件下，使用QM5型球磨機(jī)對(duì)5t鋯英砂進(jìn)行連續(xù)研磨。在不同時(shí)間點(diǎn)，用BT-9300S型激光粒度儀對(duì)物料粒度進(jìn)行檢測(cè)。從多次實(shí)驗(yàn)中找出有代表性的中位粒徑數(shù)據(jù)，中位粒徑隨研磨時(shí)間的變化曲線見(jiàn)圖2。從圖可見(jiàn)：在粉磨10 h之前，曲線下降趨勢(shì)明顯，表面大顆粒物料中位粒徑下降較快，球磨機(jī)的研磨效率較高；14 h之后，曲線走勢(shì)平滑，表明物料粒度減小的很慢，研磨效率低；到16 h左右，物料的團(tuán)聚作用和磨機(jī)的粉碎作用趨于平衡，隨時(shí)間的增加，粒度減小的速度不是十分緩慢，甚至沒(méi)有變化，這時(shí)就必須轉(zhuǎn)入下一到工序，以便充分利用不同磨機(jī)的效率，節(jié)約能源。
2.2攪拌磨細(xì)磨階段
在最佳的生產(chǎn)條件下，將表1中球磨機(jī)加工6～14 h的礦漿1 t（固相質(zhì)量分?jǐn)?shù)約60%），編號(hào)為K6-K14，沖擊粉碎原理起一定作用，但隨著顆粒變細(xì)，該原理粉碎施力方式越來(lái)越不適應(yīng)超細(xì)粉碎，特別是微米級(jí)、亞微米級(jí)乃至納米物料顆粒的粉碎。因?yàn)轭w粒越細(xì)，裂紋越少，缺陷越少，越難磨，這就需要摩擦、剪切施力方式粉碎。
根據(jù)以上原理，將超細(xì)硅酸鋯磨礦工藝分為兩段：前一階段用球磨機(jī)對(duì)大顆粒物料進(jìn)行研磨，達(dá)到一定的粒度后，用攪拌磨對(duì)物料進(jìn)一步超細(xì)化（圖1）。分別加入JM90型攪拌磨進(jìn)行連續(xù)研磨。每隔th取樣，用激光粒度儀對(duì)物料粒度進(jìn)行檢測(cè)并記錄。從多次實(shí)驗(yàn)中找出有代表性的中位粒徑數(shù)據(jù)，見(jiàn)表l。
將球磨機(jī)研磨19 h生產(chǎn)的中位粒徑為1.51um的超細(xì)硅酸锫產(chǎn)品粒度分布圖與分段磨14 hK12，球磨12 h．?dāng)嚢枘?h）生產(chǎn)的中位粒徑為1.01um的產(chǎn)品粒度分布圖對(duì)比可見(jiàn)(圖5-6)，球磨機(jī)加工的產(chǎn)品，粒徑較大，粒度分布較寬，經(jīng)攪拌磨進(jìn)一步超細(xì)化后，粒度分布范圍明顯變窄，質(zhì)量指標(biāo)達(dá)到了高檔產(chǎn)品的要求。
可以看出：攪拌磨同球磨機(jī)一樣，在前一階段研磨效率較高，能夠迅速將物料磨細(xì)，后一階段仍然能將物料進(jìn)一步超細(xì)化，但研磨效率緩慢降低，最后磨機(jī)的粉碎用于與物料的團(tuán)聚作用趨于平衡。因此，合理控制攪拌磨的加工時(shí)間也是控制成本、節(jié)約能源的關(guān)鍵手段。為了在最節(jié)省能源的條件下生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品，必須綜合分析兩種設(shè)備的能耗情況，確定物料細(xì)磨時(shí)最佳人磨粒徑，即尋找最佳的研磨時(shí)問(wèn)分段點(diǎn)。
2.3分段點(diǎn)的確定
由于設(shè)備的容量、產(chǎn)能不同，該球磨機(jī)一次研磨的5t超細(xì)硅酸鋯需要攪拌磨分8次再加工完成。現(xiàn)已知球磨機(jī)功率為90 kW，攪拌磨功率為37 kW，測(cè)算出在不同分段點(diǎn)，生產(chǎn)5t中位粒徑為1um的超細(xì)硅酸鋯所消耗的電能見(jiàn)表2。
從電耗測(cè)算的結(jié)果可以看出：在不同的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行分段研磨會(huì)消耗不同的電能，F(xiàn)12消耗最少，為1 672 kW-h。因此，生產(chǎn)出中位粒徑約為lum的超細(xì)硅酸鋯產(chǎn)品，在12 h左右分段比較理想，即粗磨階段用球磨機(jī)研磨12 h，細(xì)磨階段用攪拌磨研磨2h。據(jù)估算，使用該技術(shù)，僅1臺(tái)球磨機(jī)配合1臺(tái)攪拌磨，生產(chǎn)超細(xì)硅酸鋯產(chǎn)品的產(chǎn)量可達(dá)7 t/d。
3、結(jié)論
球磨機(jī)適用于大顆粒物料的前期粉碎，攪拌磨適用于微小粒子的超細(xì)化。在生產(chǎn)超細(xì)硅酸鋯過(guò)程中采用分段研磨方式，能充分利用不同設(shè)備的粉碎比，提高研磨效率，節(jié)約能源，符合國(guó)家節(jié)能減排政策。同時(shí)合理利用分段研磨的方式，能根據(jù)客戶(hù)需求規(guī)模化的生產(chǎn)出所需各種粒度的超細(xì)硅酸鋯產(chǎn)品。
