陶瓷干法制粉工艺探讨与常见问题解决方案

陈金龙，陈迪晴，陈迪喜

（1.江苏宜兴新嘉理生态环境材料股份有限公司，宜兴 214200；2.佛山市玉矶材料科技有限公司，佛山 528000；3 丰城市东鹏陶瓷有限公司，丰城 331100）

1 前言

陶瓷干法制粉节能减排和降低成本的优势对于湿法制粉来说是明显的，人工和能耗节省可达50%-85%，国外是最先提出并验证的，我国内地陶瓷企业干法制粉起步晚，对应的设备和管理人员都相对薄弱。由多数企业生产验证纷纷表示干法制粉微粉多，原材料稳定性差，导致优等率难以提升和维持，不少中高端企业为稳重起见不得不选择耗能高稳定性略好的湿法制粉。

目前干法制粉能做得比较成功的陶瓷企业多数是西瓦和小规格瓷砖。瓦的厚度比普通墙地砖要厚，是有利于生坯强度的。而小规格瓷砖对整个生坯强度而言比大板要求相对要低，所以干法制粉在小规格瓷砖和瓦厂生产中实施成功率高。即使在这种优势情况下，小规格瓷砖和瓦厂企业的优等率也是很难维持高稳定状态。

下面结合本人陶瓷干法制粉工艺经验对其生产难点和克服办法进行探讨。

2 干法制粉常见工艺类型对比

2.1 第一种工艺

原料晒干水分8%以下→单料粗破→单料细破→按配方配比称重混料均化→除铁→雷蒙机或者立磨破碎成细粉→二次除铁→加水多级强化造粒或辊桶造粒（水分11%-15%）→流化床干燥（至水分6.5%-8%）→过筛入仓陈腐。

2.2 第二种工艺

原料晒干水分8%以下→单料均化→按配方配比称重混料均化→粗破→细破→除铁→雷蒙机或者立磨破碎成细粉→二次除铁→对辊挤压加水造粒（水分7.5%-8.5%）→过筛入仓陈腐。

2.3 第三种工艺

原料晒干水分8%以下→单料粗破→单料细破→单料雷蒙机或者立磨破碎成粉→除铁→单料入仓→按配方称重配比混料→二次除铁→加水多级强化造粒或者辊桶造粒（水分11%-15%）→流化床干燥（至水分6.5%→8%）→过筛入仓陈腐。

2.4 第四种工艺

原料晒干水分8%以下→单料粗破→单料均化→按配方配比称重混料均化→细破→除铁→雷蒙机或者立磨破碎成细粉→除铁→采用加长高速绞龙强力搅拌或者圆盘旋转式造粒（水分7.5%-8.5%）→过筛入仓陈腐。

2.5 第五种工艺

单料湿料干燥（利用窑炉余热将水分由15～25%降至8%以下）→单料粗破→单料细破→按配方配比称重混料均化→除铁→雷蒙机或者立磨磨细成粉→二次除铁→加水造粒→（水分11%—15%流化床干燥，水分6.5%-8%无需干燥）→过筛入仓陈腐。

3 制粉工艺应用到生产中对比稳定性

3.1 坯体配方

根据现有实际设备选择工艺2 和工艺4 对比生产稳定性，一车间的小规格瓷砖和二车间的西瓦都采用干法制粉，其坯体配方经生产验证其优选范围如下：本地塑性黄泥15%-30%，膨润土3%-5%，本地白泥25%-45%，瓷土15%-25%，废陶瓷废弃熟料或者瓷砖磨边料外加5%-30%，增强剂外加0%-5%。

3.2 生产工艺

小规格瓷砖和西瓦生产工艺流程如下：采用制粉工艺2 或者工艺4 流程制粉→压机干压→干燥→施釉（印花）→烧成→（瓷砖磨边）→分选入库。

西瓦烧成制度为1150-1160℃，38min，小规格瓷砖烧成制度为1180-1200℃，43min。

3.3 两种制粉工艺对比结果

制粉工艺2 的粉料流动性优于制粉工艺4 的粉料，两者最大的区别就是造粒设备不一样，对辊挤压后的粉料圆润实心度高流动性好，更接近湿法制粉的效果。制粉工艺4 制成的粉料微粉多，粉料颗粒外观呈多边不规则，而且内部大多呈空心，流动性差，经常造成不肯下料，糊网等缺陷，严重影响生产的连续性。

4 常见的问题与解决方案

4.1 原料方面

4.1.1 粉料水分波动大原因

（1）原料干湿度不均匀，加水造粒时不能保持稳定参数，水分时高时低；

（2）加水造粒设备不适合现有制粉工艺；

（3）人工操作失误，员工长时间玩手机打瞌睡。

4.1.2 粉料水分波动大解决方案

（1）原料要有足够的晒场晒干或者改建隧道式干燥窑（利用窑炉余热），充分保证原矿水分在要求范围内;

（2）加水要少喷多次加入，混料绞龙要足够长；

（3）粉料陈腐时间要够，选择多仓放料可以最大限度减少水分波动影响；

（4）加强操作人员的培训和管理。

4.1.3 微粉多原因

（1）配方中没有较硬的熟料或者原矿，原矿风化程度较好，容易破碎成微粉；

（2）破碎机器电机频率或风机大小设定不对，原料被反复磨，粉碎时间较长；

（3）造粒设备不适宜现有制粉工艺；

4.1.4 微粉多解决方案

（1）寻找定制适宜的造粒设备；

（2）配方中加入废弃的陶瓷熟料，软硬原料搭配到合理配比；

（3）加强员工管理培训，制粉时磨粉机电机频率和风机频率设定要合理。

4.1.5 粉料流动性差不肯下料原因

（1）微粉多，造粒设备不适宜现有制粉工艺；

（2）粉料水分过湿导致结团；

（3）颗粒外观呈不规则多边形。

4.1.6 粉料流动性差不肯下料解决方案

（1）寻找适宜的干法造粒设备；

（2）严格控制原矿水分和造粒后的粉料水分，确保合格水分的原矿才能使用，合格水分的粉料才能入仓；

（3）保证粉料入仓陈腐时间；

（4）安装380V 仓壁振动器加速下料速度，见图1。

图1 仓壁振动器

4.1.7 粉料细度筛余难以维持稳定的原因

（1）原料软硬经常波动；

（2）磨机频率和风机频率设定不匹配；

（3）员工操作失误。

4.1.8 粉料细度筛余解决方案同4.1.4

4.1.9 杂质较多产生的原因

（1）原矿粗破未除铁；

（2）员工将地上的脏粉掺入皮带上入仓；

（3）树根塑料等杂质无法用除铁设备去除；

（4）没有有效的过筛装置或者筛网破裂。

4.1.10 杂质较多解决方案

（1）加强破碎前后的除铁；

（2）加强员工管理培训，杜绝将地上脏粉掺入好的粉料中；

（3）使用鞭打式滚筒筛网对粉料过筛，见图2。

图2 鞭打式滚筒筛网

4.2 成型方面

4.2.1 成型缺角、缺洞产生的原因

（1）粉料缺料或者下料困难；

（2）粉料流动性差导致布料异常；

（3）坯体配方塑性不够；

（4）粉料水分过干导致粘接度不够；

4.2.2 成型缺角、缺洞解决的方案

（1）安装仓壁振动器；

（2）用适宜的造粒设备制作流动性更好的粉料颗粒级配；

（3）提升坯体塑性，用瓷土替代瓷砂，适宜添加坯体增强剂；

（4）稳定粉料水分，适当将水分做到6.5～8%，普通湿法制粉水分范围通常在5.5.～7.5%。

4.2.3 成型夹层常见产生的原因

（1）粉料水分过湿或者过干；

（2）微粉过多排气差；

（3）成型压力过大；

（4）陈腐时间不够水分不均匀；

（5）粉料死粉多结块。

4.2.4 成型夹层解决方案

（1）源头上控制粉料水分在要求范围内，并保证陈腐时间；

（2）用适宜的造粒设备制作流动性好颗粒级配合适的粉料；

（3）成型参数要设定合理；

（4）死粉结团粉要定期清理或者回原料车间再处理后使用。

4.2.5 成型裂纹产生的原因

（1）水分不均匀；

（2）水分过干；

（3）成型参数不合理；

（4）配方塑性不够；

（5）粉料细度过粗。

4.2.6 成型裂纹解决方案

（1）严格控制源头水分在要求范围内，并保证陈腐时间；

（2）压机需要根据水分的干湿，坯体塑性的好坏来调整成型参数；

（3）配方需要保证足够的塑性；

（4）粉料磨机粉碎时候注意细度的控制不宜过粗。

4.2.7 成型坯粉多产生的原因

（1）水分过干或者过湿，过干则扑粉到处都是，过湿则容易黏结在四边或者表面不易擦落或者吹掉；

（2）扫粉设备不符合现有生产工艺；

（3）模具缝隙太大。

4.2.8 成型坯粉多解决方案

（1）保证水分在合理范围内，并陈腐后再使用；

（2）多处扫粉吹灰最大限度保证坯粉不流入下一个工序；

（3）模具缝隙要适中。

4.2.9 成型重量轻重偏差产生的原因

（1）粉料干湿不匀；

（2）成型设备零件有损坏，导致布料厚度不一；

（3）粉料下料困难，时多时少。

4.2.10 成型重量轻重偏差解决方案

（1）保证粉料水分在标准范围内，陈腐后再使用；

（2）及时验证设备有无损坏；

（3）安装仓壁振动器；

（4）使用适宜的干法造粒设备制作出流动性好颗粒级配好的粉料。

4.3 配方结构方面

4.3.1 配方塑性差产生的原因

（1）原料种类过多，均化程度差，塑性时好时坏；

（2）配方结构不合理导致塑性差，干法制粉需要的塑性粘土比例比湿法多；

（3）磨粉细度筛余过大；

（4）配方外加的陶瓷废弃熟料添加过多。

4.3.2 配方塑性差解决方案

（1）减少配方原料种类，采用一种原料多仓使用，源头均化要尽量控制；

（2）保证塑性黏土的加入量，适宜的添加坯体增强剂；

（3）磨粉细度筛余要定一个适宜生产的工艺参数；

（4）配方外加陶瓷废弃熟料不宜添加过多。

4.4 设备方面

4.4.1 设备磨损快的原因

（1）原料硬度高块头大；

（2）高粉尘环境下对轴承和精密电器等设备运转不利；

（3）员工操作失误。

4.4.2 设备磨损快解决方案

（1）要选择适宜硬度的原料，并注意进入磨粉前的块状大小；

（2）轴承定期打油安装防护罩，电器设备要定期清灰；

（3）增强员工管理培训。

4.5 窑炉方面

4.5.1 窑炉裂砖产生的原因

（1）微粉多水分大不利于干燥；

（2）前段曲线升温过急；

（3）粉料细度过粗或者过细；

（4）配方游离石英过多容易造成风裂。

4.5.2 窑炉裂砖解决方案

（1）控制干坯水分，尽可能缓慢干燥；

（2）控制入窑水分；

（3）调整适宜的窑炉曲线，注意检查枪火大小，是否有耐火棉脱落漏风；

（4）配方中注意硅含量的比例；

（5）配方中外加陶瓷废弃熟料有利于排气；

（6）保证细度筛余在工艺参数范围内。

4.5.3 窑炉黑心产生的原因

（1）微粉多排气差；

（2）成型压力过大；

（3）配方中塑性好有机物过多；

（4）窑炉氧化段时间过短。

4.5.4 窑炉黑心解决方案

（1）选择适宜的造粒设备制作流动性好颗粒级配适宜的粉料；

（2）成型参数需要根据配方结构和水分来进行调整；

（3）配方中适宜添加陶瓷废弃熟料有利于排气和氧化；

（4）窑炉烧成曲线需要优化。

4.5.5 窑炉炸坯产生的原因

（1）塑性粘度过多排气不畅；

（2）成型水分大导致干坯水分大；

（3）干燥段温度过高。

4.5.6 窑炉炸坯解决方案

（1）配方中适当添加废弃陶瓷熟料；

（2）成型水分要保证在工艺参数范围内；

（3）干燥尽量低温缓慢干燥。

4.5.7 窑炉砖型异常的原因

（1）粉料水分不均匀；

（2）烧成曲线异常，上下温差不匹配；

（3）粉料筛余细度忽高忽低；

（4）成型布料异常；

（5）坯用膨胀系数不匹配。

4.5.8 窑炉砖型异常解决方案

（1）保证水分均匀，陈腐后使用；

（2）优化烧成曲线，匹配上下温差；

（3）控制细度筛余在工艺要求范围内；

（4）压机布料需要及时调整；

（5）坯用膨胀系数要匹配调整。

5 结语

由上文分析，陶瓷干法制粉工艺及存的生产问题可以看出：干法制粉工艺是可行的。最起码在小规格瓷砖、小规格陶板和陶瓷瓦上面是可以大面积应用。可以减少球磨设备的投入和节能减排。