干法制粉在陶瓷砖生产中的应用及问题探讨

招伟培 罗宏 黄帅 龙海仁 周燕 曹燕萍 易娜 余修亮

摘 要：随着环保标准的进一步收严及国家对陶瓷行业在能源政策上的管控，许多陶瓷产区地方政府，面对环保的压力，都在积极的推动陶瓷产业的煤转气。天然气的供应不足以及能源成本成倍上升，最终导致陶瓷企业产品成本上涨，市场竞争压力加剧。对于陶瓷企业而言，湿法制粉受到环保及成本的双重压力，干法制粉就在这种困境中进入了大家的视野。干法制粉不需要喷雾制粉工序，大大降低了能源消耗，国内外有越来越多的企业加入到该技术的相关工艺及设备的研究中。本文从陶瓷砖生产的角度，阐述干法制粉的应用，对一些容易出现的配方及工艺问题进行探讨及分析。

关键词：干法制粉;陶瓷砖;原料;工艺分析

1 前 言

干法制粉技术并非是全新的技术，采用的是立磨设备，立磨是一种大型粉磨设备，广泛应用于水泥、电力、冶金、化工、非金 属矿等行业。它集破碎、干燥、粉磨、分级输送于一體，生产效率高，可将块状、颗粒状及粉状原料磨成所要求的粉状物料。干法制粉技术可以在制粉过程中，减少60%左右的能源消耗，由于没有喷雾造粒的过程，前期加工也就减少了废水、废气的排放。干法制粉在成本和环保上都有较大的优势。由于干法制粉具备较突出的经济效益以及社会效益，如何更好的将这项技术在行业中推广应用具有十分重大的意义。

2研究内容

2.1试验方案及条件

本次研究我们将湿法制粉A厂的生产粉料配方按原料组成打包，运往干法制粉B厂加工成干粉原料。再将加工好的干粉原料运回湿法制粉A厂进行对比试验。通过对比试验收集过程差异数据，分析原因，制定改善措施，最终目的是为了实现干法制粉工艺的稳定生产。由于A厂和B厂都是主要生产小规格（600mm×600mm规格以下）的陶瓷砖，所以我们本次研究的对象也就锁定600mm×600mm的小规格陶瓷砖。

2.2 外观差异分析

干法制粉粉料外观呈实心沙状，流动性较差，手感较湿，手捏粉料易结团，与传统湿法制粉粉料的球状，流动性好，干爽等性能差异较大，通过肉眼和手感可以很容易的分辨出来。

2.3干法制粉成分差异分析

为了保证试验数据的准确性，将A厂原料按配方配好料，分成9份，用吨包分别包装，运送到B厂后，然后在B厂分别加工成所需的干粉原料，再将干粉原料分别包装好后运回A厂，从9个批次的干粉原料中，分别取样混合，形成我们实验用的干粉原料。

从表1和表2数据分析，干法粉料的主要变化有：

Na含量降低。主要是干法立磨过程会将不满足颗粒度要求的原料过筛排渣处理。一般长石类原料，本方案中主要包括贵广高铝钠石粉、富港钠砂等，由于钠长石类原料中小石块质地较硬，不易破碎，从而导致钠含量的的降低。

烧失量高。干法制粉，有机物的除渣没有湿法制粉彻底，主要是干法制粉缺少化浆过程，粉料颗粒度更粗且过筛通过性不如浆料，导致过筛目数不宜过细，否则过筛较困难。一般只要求过50目筛一次，除杂效率不高。在湿法生产过程中，浆料需要过筛六次，晒网目数一般设置为40目-60目-70目-70目-80目-80目，所以干法制粉，由于过筛困难，有机质偏多，导致烧失量偏高。

2.4 干法制粉颗粒度、水分及细度差异分析

我们从9个批次的干粉原料中，随机抽取3个批次进行颗粒度检测，检测数据如下表所示：

将干法1#、干法2#、干法3#和湿法4个取样进行水分检测，检测数据如下表所示：

将干法1#、干法2#、干法3#和湿法4个取样先进行化浆处理，然后通过250目分样筛进行筛余检测，检测数据如下表所示：

从表3-表4数据分析可知，由于干法制粉没有喷雾造粒的过程，所以干法制粉颗粒呈现出细小的实心沙粒状，而湿法喷雾造粒，粉料呈现空心球状，通过粉料筛余测试结果可知，干法制粉细粉较多，250目下筛余大于20%，而传统的湿法制粉主要分布在100目上。为了保证实心粉料较好的塑性，干法粉料水分普遍高于湿法粉料，一般在8%以上。干法制粉化浆细度较湿法更粗，这或许是干法制粉较湿法球磨节约电能的主要原因。

2.5成型数据差异分析

我们随机抽取1个批次的干粉粉料，命名为干法4#粉料并测出水份为8.4%，然后抽取2个批次的4#粉料轻微烘干，测出其水份值分别为6.3%和7.0%，并分别命名为5#粉料和6#粉料。我们将4#粉料、5#粉料与6#粉料分别在压机工序、干燥工序、烧成工序进行对比试验，试验结果如下所示：

2.5.1 压机工序

2.5.2 干燥工序

2.5.3 烧成工序

从表6-表8数据分析可知，干法制粉由于粉料为实心粉料，流动性欠佳，导致压机布料及排气比湿法制粉困难许多，需要通过压机及格栅迁就。虽然将干法制粉粉料水分从8.4%降低至6.3%，对粉料的流动性有所提升，但是粉料太干，带来的分层较多，无法稳定生产。将干法粉料水分调整到7.0%左右，通过压机和格栅迁就，基本可以满足稳定生产需求。干法制粉对粉料的水分控制要求较高，粉料的水分直接影响压制成型的砖坯强度和坯体塑性。

干燥工序中，干法粉料相对湿法粉料强度总体偏低。在压机工序的砖坯强度偏低或暗分层，直接会导致干燥工序断坯，所以控制粉料水分调节砖坯成型强度显得格外重要。由于干法实心粉料之间间隙保水性能相对较差，所以干燥后水分偏低，导致砖坯脆性较大，韧性偏低。

烧成工序中，干法制粉砖坯脆性较大，易产生暗裂纹，如果控制不好极易导致产品在烧成工序断裂。所以干燥坯的强度需要特别关注，尽量控制在1.0Mpa以上是比较安全的范围。由于干法制粉配方中的钠含量的降低和球磨细度较大，直接影响了砖坯的烧结程度和变形，此外断裂模数也会受之影响，相对较低。干法粉料的有机质偏多，特别是粗颗粒的有机质渣清除不彻底，也会较大影响吸水率、白度、氧化性能，严重的会导致杂质缺陷的增多。

3 主要问题分析及改进措施

（1）坯体配方中原料的选择，尽量选择软质原料，原料硬度差异不要太大。如果必须要使用硬质原料，需要预先破碎再使用，但这样势必会增加原料的加工成本。针对干法粉料加工过程除渣，还有细度较高导致温度偏高的问题，也可通过配方优化如增加助熔剂解决。

（2）干法粉料压机工序相对要求较高，需要迁就粉料性能。为了实现稳定布料，需要对压机布料相关设备进行整改，像料斗加宽，加振动器或是格栅采用宽间距的直纹格栅。甚至可以采用皮带布料的方式，改善布料的均匀度，从而可以降低成型工序中一些缺陷问题的产生。

（3）干法粉料在干燥工序中脆性较大，需要特别关注干燥强度，针对干法干坯强度较低的问题，在保证产量的前提下，可适当对泥料进行优化。尽量控制在1.0MPa以上，减少断砖烂砖。

（4）干法粉料除渣不彻底，会导致有机质较多，影响坯体氧化性能，从而影响产量。我们可以从几方面着手改善，首先可以在粉料加工阶段，采用更高目数的干法微粉筛、增加过筛、除铁频次，在前期将部分较粗的有机质过掉，也可以改善烧成的氧化性能，减少鼓包缺陷的产生。

4 总结

干法制粉相比传统的湿法制粉，虽然有较好的社会和经济效益，能源可以节约60%以上，具有较高的成本优势。但是全套设备的前期投入金额巨大，甚至高于湿法制粉的设备投入。干法制粉的技术还不是十分成熟，粉料性能不如湿法粉料优越，需要设备及工艺迁就。由于干法粉料的有机质、杂质偏多，粉料细度偏大，相对于产品的选择而言，不太适合用于高端全抛釉、仿古产品等低吸水率产品中，但在高吸水率瓷片等产品的生产中，具有较高的成本优势。随着干法制粉技术的逐步成熟，干法粉料的性能会更加优良，不久的将来，干法制粉会更多的应用于高端产品的生产中。