0　引言

硅酸锆超细粉作为釉料乳浊剂广泛用于卫生洁具、墙地砖、釉面砖、炻器制品、工艺陈设瓷及特种陶等。目前,硅酸锆超细粉的生产加工广泛采用的粉磨设备主要有搅拌磨、气流磨、振动磨等,而球磨机一直被认为是一种效率、能耗大的生产设备,难以将物料粉碎到微米级,故在超细粉磨行业很少使用。但湿法球磨具有操作方便、产量大和产品粒度分布窄等其他超细粉碎设备不可比拟的优点。在国内先进行硅酸锆珠磨超细技术的研发,2000年采用球磨机湿法制备超细硅酸锆的生产线投产,现产量可达6000t/a,从而使国产超细硅酸锆的市场份额大幅增加。

1　球磨分段磨湿法生产工艺

1.1　分段磨原理

所谓分段法磨矿技术,即在磨矿工艺流程和设备选择时,以提高磨矿能力为前提,以采用分段磨矿为主要手段,选择高效化磨矿、分级设备,优化组合,实现磨矿系统高处理量能耗的目的。

根据磨矿动力学可知,物料在磨机中的磨矿速率与磨机中所具有的粗颗粒含量成比例(可理解为大于指定粒度的颗粒)。理想的情况是粗颗粒一经磨至合格粒度,就马上从磨机中排除,然后经分级作业分出,送往下一步工序中,粗大颗粒部分进行再磨。但在实际工作中,由于采用的分级设备分级效率的影响以及给到磨机的总物料量(原矿+返砂)对适宜球料比的影响,都会导致磨矿效率偏。

众所周知,研磨介质的大小,直接影响球磨机加工产品的终粒度和粒度分布。研磨介质的直径愈大,对大颗粒的作用愈明显,产品的终粒度愈粗;反之,研磨介质的直径愈小,对小颗粒的作用愈明显,产品的终粒度愈细。另外,颗粒粒度越细,比表面积越大,粉碎时所需有效粉碎区域越大。而减小磨球直径,增加磨球个数,可增加磨球间的有效粉碎区域。由微观机械化学基本理论可知,在超细粉碎过程中,一方面,机械作用导致物料颗粒粒度减小,比表面积;另一方面,机械作用也促进物料颗粒的聚结,从而表观粒度,减小比表面积。经过一定时间,超细粉碎处于粉碎、团聚的动态平衡(即颗粒尺寸达到粉碎限),在这种状态下,即使再延长粉碎时间,也难以再减小物料颗粒粒径,甚至会使其表观粒度变粗,大大降磨矿效率。通常研磨介质在运转一段时间后就会形成一定的直径大小级配,随着粉碎的进行,颗粒粒度变小,在粉碎高效阶段各直径大小级配的球可以满足不同阶段所需的有效粉碎区域,但随着小颗粒数量的继续增多,研磨介质中小球的数量已经满足不了所需的有效粉碎区域,这时磨矿效率就会下降,磨机延长球磨时间才能达到粉碎的目的。等达到这种研磨介质直径大小级配粉碎的,就会出现上面提到的超细粉碎处于粉碎、团聚动态平衡的现象。在球磨制备超细硅酸锆过程中,为了提高粉碎效率必须把细颗粒部分分离出来,即分级,但通过分级后的沉砂粒度已经比锆英砂细了很多,研磨介质中的大球对其粉碎作用变得很小,如果采用混合磨,则在前期大球只对锆英砂起到快速的粉碎作用,而对沉砂的粉碎效果较差,从而降了粉碎效率,这就使得分段磨显得特别重要。

1.2　二段磨与一段磨工艺对比 

1.2.1　工艺流程对比

一段磨和二段磨工艺流程图见图1和图2。