CN109702855A - 一种微晶发泡材料的原料干法制粉工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于发泡陶瓷领域，具体涉及一种微晶发泡材料的原料干法制粉工艺。其步骤包括原料预处理、预混、研磨、均化、干法造粒、成品加工等，该工艺在微晶发泡板制备中首次提出和系统的使用；本发明的干法制粉系统是根据微晶发泡板工艺独立设计，均化系统更加严格，微量元素加入量非常少，具有完整的称重配料系统；造粒系统采用气力输送系统和独立设计的分风器；多嘴水雾化系统；为微晶发泡材料大产量、稳定的生产创造了条件。
Description
技术领域
本发明属于发泡陶瓷领域，具体涉及一种微晶发泡材料的原料干法制粉工艺。
背景技术
陶瓷行业目前是一个高能耗、高污染的行业，其产品的生产能耗占陶瓷生产成本的30％-40％，具体体现在粉料制备、烧成和精加工三个方面；目前陶瓷粉料的制备是由粘土原料与矿石料经球磨机制成料浆，然后再由喷雾塔喷干造粒而获得的。就球磨而言其能耗巨大，通过球磨获得的原料是含水率高达3％的泥浆，将这些泥浆经过喷雾干燥，使水份从泥浆中蒸发排放掉，制成陶瓷厂所需的含水率为6％-7％的粉料，不仅浪费了25％左右的水，而且这其中还要消耗掉使25％左右的水变成蒸汽的热能；在喷雾干燥这一过程需要大量的燃油，燃油燃烧的热效率极低(<20％)，并且排放大量的热风热气、SO2、CO2及烟尘，从而导致巨大的能源浪费、资源浪费及环境污染。如何使生态环境与产业协调发展，已成为陶瓷行业的重大技术难题。
目前国内外均使用球磨机和喷雾干燥塔作为陶粉料的主要生产设备，这种工艺加工手段既造成了能源浪费又造成了环境污染。近年来超细粉体的发展极其迅猛，但其应用领域主要在高分子材料、涂料、油漆、胶粘剂及造纸等行业。而对于大量消耗粉体的陶瓷行业，目前仍主要采用湿法球磨喷雾干燥造粒的普通粉体。
湿法制粉的主要设备为喷雾干燥塔，其造粒原理是将泥浆用雾化器分散成雾滴，雾滴在表面张力的作用下形成球状，并利用热空气或其它气体与雾滴直接接触，蒸发水分而获得粒状的粉料。尽管喷雾造粒制粉存在投资费用较高、热效率偏低等缺点，但其具有连续、操作简单灵活、特别适应于大工业生产等优点，且喷雾干燥得到的粉料为空心球状料，粉料的流动性好，是当前建陶行业普遍采用的一种方式。而干法制粉粉料的成形机理是通过湿化干细粉料，以湿化水核的表面张力吸附团聚干细粉，再通过外界机械力的强化整合，形成表面多棱角形状不规则的实心颗粒料。由成形机理可看出，影响干法制粉粉料质量的因素有雾化液滴和干粉的粒径干粉与雾化液滴的接触程度以及造粒机的强化作用等，越细的干粉与雾滴充分接触后形成的颗粒也会越小，避免了大颗粒的产生，同时利于干粉与雾化液滴充分接触，提高粉料的成粒率，避免干粉的浪费。
干法制粉工艺替代湿法制粉工艺，可节约电耗20％，节约热耗65％，节约水耗80％。在节省大量的资源和能耗的同时，显著降低产品成本，经济效益明显，这是推动陶瓷企业实施干法制粉工艺的内在动力。同时，随着环保要求的提高，建陶行业作为高能耗企业，节能考核压力巨大。节能减排政策的驱使成为干法制粉工艺外在的推动力。因此，干法制粉工艺在建陶行业的推广应用，对实现建陶工业的绿色制造，实现建陶工业可持续发展，具有重要的现实意义，其推广应用前景较好。
干法制粉工艺是目前建陶行业最具潜力的节能技术之一，现已被行业热点报道。但目前的干法制粉技术尚存在较大的提升空间，如干法制粉工艺的普适性不强，对原料产地和配方选择性较为狭窄，且大生产的稳定性还值得进一步分析优化。此外，干法粉料的物理特性还不足以与湿法粉料媲美，尚存在流动性差、成型率低等缺陷。同时，在干法制粉的过程中，诸如干法除铁等工序的可行性尚待考量。目前，虽有少量示范性工程投产，但多为高吸水率的墙砖产品，对于其他低吸水率的应用还要做更多更深入的研究。
发明内容
为克服以上技术问题，本发明提供了一种微晶发泡材料的原料干法制粉工艺，该工艺可实现连续制粉，节水、节能，且具有较好的成型率。
为实现以上目的，本发明提供以下技术方案：
一种微晶发泡材料的原料干法制粉工艺，包括以下步骤：
(1)将微晶发泡原料除杂预处理；
(2)将预处理好的原料进行混合，得混合好的配料；
(3)将配料经雷蒙机或干法球磨机细磨，得粉料；
(4)将粉料输送至均化料仓，均化、储存；
(5)增湿造粒干燥系统造粒，最后加工成型。
优选地，步骤(1)中，所述预处理包括：将原料粉碎、烘干。
优选地，步骤(1)中，所述原料为尾矿、发泡剂、添加剂的混合物。
优选地，步骤(2)中，所述预处理好的原料的粒度不大于2mm，所述预处理好的原料的含水率不大于5％。
优选地，步骤(3)中，所述粉料的粒度为100-200目。
优选地，步骤(4)中，所述粉料采用封闭系统输送至均化料仓。
优选地，步骤(4)中，所述均化的温度在30-40℃；所述均化料仓为经过防腐处理的封闭料仓。
优选地，步骤(5)中，所述增湿造粒干燥系统包括：气力输送系统、进料系统、上储料系统、分风系统、多嘴水雾化系统、造粒系统；其中，气力输送系统由风机A 11、输送管道15组成，进料系统由下料塔12、下料闸板13、旋转下料器a 14组成，上储料系统由上储料塔16、旋转下料器b 17组成，分风系统由分风器2、风机B 21组成，多嘴水雾化系统由雾化头4、多嘴喷头41组成，造粒系统由造粒塔3、成粒系统5组成；
其中，输送管道的一端与风机A连接，另一端连接在上储料塔的下部；下料塔的下端通过下料闸板与旋转下料器a连接，旋转下料器a出口连通于输送管道靠近风机A的一侧处；上储料塔的下端通过旋转下料器b与风机B连接，风机B的出口连接分风器的入口，分风器的出口连通造粒塔塔体的顶部；多嘴水雾化系统位于造粒塔塔体上端，成粒系统位于造粒塔塔体的下端。
增湿造粒干燥系统的具体造粒过程为：打开下料闸板，下料塔中的粉料进入旋转下料器a，再借助气力输送系统，粉料经输送管道被送至上储料塔，在风机B的作用下再经位于上储料塔下端的旋转下料器b进入分风器，在分风器作用下进入造粒塔，同时位于造粒塔塔体上端的多嘴水雾化系统将粉料增湿、均化，最后经成粒系统造粒，干燥，即完成增湿造粒过程。
优选地，所述进料系统中粉料的水分控制在2-5％内。
优选地，所述增湿的湿度为8-15％，所述干燥的温度为180-250℃。
本发明的另一目的在于提供上述任一所述的微晶发泡材料的原料干法制粉工艺在制备微晶发泡材料中的应用。
与现有技术比，本发明的优势在于：
(1)与传统湿法相比采用干法技术节约大量能耗；
(2)可以连续制粉，保证造粒连续进行；
(3)干法磨机连续制粉比传统间歇式磨机制粉效率提高5倍；
(4)采用干法制粉工艺，可以节水80％以上；
(5)减少浆体烘干环节，节省热耗50％以上。
(6)本发明干法造粒系统是根据微晶发泡板工艺独立设计，均化系统更加严格，微量元素加入量非常少，需要完整的称重配料系统；造粒系统采用气力输送系统和独立设计的分风器；多嘴水雾化系统均为首次设计使用；为大产量，稳定生产创造了条件。
附图说明
图1：增湿造粒干燥系统；
附图中标记的具体含义如下：1：气力输送系统；11：风机A；12：下料塔；13：下料闸板；14：旋转下料器a；15：输送管道；16：上储料塔；17：旋转下料器b；2：分风器；21：风机B；4：雾化头；41：多嘴喷头；3：造粒塔；5：成粒系统。
现结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
具体实施方式
实施例1
(1)取75％铁尾矿、22％钼尾矿，2％碳酸氢钠发泡剂，1％氮化硼为原料，将原料除杂后粉碎、烘干预处理；
(2)筛选粒度为1mm、湿度为3％的预处理原料进行混合，得混合好的配料；
(3)将配料经雷蒙机细磨，得粒度150目的粉料；
(4)将粉料封闭输送至经防腐处理的封闭料仓，35℃下均化、储存；
(5)将粉料的水分控制在4％内，打开进料系统的下料闸板，下料塔中的粉料进入旋转下料器a，再借助气力输送系统，粉料经输送管道被送至上储料塔，在风机B的作用下再经位于上储料塔下端的旋转下料器b进入分风器，在分风器作用下进入造粒塔，同时位于造粒塔塔体上端的多嘴水雾化系统将粉料增湿至10％、均化，最后经成粒系统造粒，在200℃下干燥，即完成增湿造粒过程。
实施例2
(1)取75％铁尾矿、22％钼尾矿，2％碳酸氢钠发泡剂，1％氮化硼为原料，将原料除杂并进行粉碎、烘干预处理；
(2)筛选粒度为2mm、湿度为5％的预处理原料进行混合，得混合好的配料；
(3)将配料经干法球磨机细磨，得粒度200目的粉料；
(4)将粉料封闭输送至经防腐处理的封闭料仓，30℃下均化、储存；
(5)将粉料的水分控制在2％内，打开进料系统的下料闸板，下料塔中的粉料进入旋转下料器a，再借助气力输送系统，粉料经输送管道被送至上储料塔，在风机B的作用下再经位于上储料塔下端的旋转下料器b进入分风器，在分风器作用下进入造粒塔，同时位于造粒塔塔体上端的多嘴水雾化系统将粉料增湿至8％、均化，最后经成粒系统造粒，在180℃下干燥，即完成增湿造粒过程。
实施例3
(1)取75％铁尾矿、22％钼尾矿，2％碳酸氢钠发泡剂，1％氮化硼为原料，将原料除杂并进行粉碎、烘干预处理；
(2)筛选粒度为1.5mm、湿度为4％的预处理原料进行混合，得混合好的配料；
(3)将配料经雷蒙机细磨，得粒度100目的粉料；
(4)将粉料封闭输送至经防腐处理的封闭料仓，40℃下均化、储存；
(5)将粉料的水分控制在5％内，打开进料系统的下料闸板，下料塔中的粉料进入旋转下料器a，再借助气力输送系统，粉料经输送管道被送至上储料塔，在风机B的作用下再经位于上储料塔下端的旋转下料器b进入分风器，在分风器作用下进入造粒塔，同时位于造粒塔塔体上端的多嘴水雾化系统将粉料增湿至15％、均化，最后经成粒系统造粒，在250℃下干燥，即完成增湿造粒过程。
对比例1(与实施例1比，工艺不同，采用湿法造粒)
(1)取75％铁尾矿、22％钼尾矿，2％碳酸氢钠发泡剂，1％氮化硼为原料，将原料除杂并进行粉碎、烘干预处理；
(2)筛选粒度为1mm、湿度为3％的预处理原料进行混合，得混合好的配料；
(3)将配料经雷蒙机细磨，得粒度150目的粉料；
(4)将粉料送入浆池搅拌，将粉料液通过雾化器，通过喷头散成雾滴状，分散在雾化器装置中干燥，干燥好的颗粒产品部分落入塔底，封装即可。
对比例2(与实施例1比，粉料湿度不同)
(1)取75％铁尾矿、22％钼尾矿，2％碳酸氢钠发泡剂，1％氮化硼为原料，将原料除杂并进行粉碎、烘干预处理；
(2)筛选粒度为1mm、湿度为6％的预处理原料进行混合，得混合好的配料；
(3)将配料经雷蒙机细磨，得粒度150目的粉料；
(4)将粉料封闭输送至经防腐处理的封闭料仓，350℃下均化、储存；
(5)将粉料的水分控制在4％，打开进料系统的下料闸板，下料塔中的粉料进入旋转下料器a，再借助气力输送系统，粉料经输送管道被送至上储料塔，在风机B的作用下再经位于上储料塔下端的旋转下料器b进入分风器，在分风器作用下进入造粒塔，同时位于造粒塔塔体上端的多嘴水雾化系统将粉料增湿至20％、均化，最后经成粒系统造粒，在200℃下干燥，即完成增湿造粒过程。
对比例3(与实施例1比，粉料粒度不同)
(1)取75％铁尾矿、22％钼尾矿，2％碳酸氢钠发泡剂，1％氮化硼为原料，将原料除杂并进行粉碎、烘干预处理；
(2)筛选粒度为5mm、湿度为3％的预处理原料进行混合，得混合好的配料；
(3)将配料经雷蒙机细磨，得粒度50目的粉料；
(4)将粉料封闭输送至经防腐处理的封闭料仓，350℃下均化、储存；
(5)将粉料的水分控制在4％内，打开进料系统的下料闸板，下料塔中的粉料进入旋转下料器a，再借助气力输送系统，粉料经输送管道被送至上储料塔，在风机B的作用下再经位于上储料塔下端的旋转下料器b进入分风器，在分风器作用下进入造粒塔，同时位于造粒塔塔体上端的多嘴水雾化系统将粉料增湿至10％、均化，最后经成粒系统造粒，在200℃下干燥，即完成增湿造粒过程。
效果例
计算实施例1-3及对比例1-3的工艺能耗，并同时参照JG/T506-2016《尾矿微晶发泡板材及砌块》规定的方法，进行产品的抗压强度测定。
| 试验组 | 能耗(KJ/m<sup>2</sup>) | 抗压强度(MPa) |
| 实施例1 | 2.37×10<sup>4</sup> | 3.71 |
| 实施例2 | 2.43×10<sup>4</sup> | 3.92 |
| 实施例3 | 2.33×10<sup>4</sup> | 3.86 |
| 对比例1 | 3.79×10<sup>4</sup> | 2.22 |
| 对比例2 | 2.91×10<sup>4</sup> | 3.31 |
| 对比例3 | 2.37×10<sup>4</sup> | 3.29 |
由此可知，本发明的制备工艺具有较好的节能效果，且采用该工艺制备的微晶发泡材料具有较好的抗压强度等效果。
上述详细说明是针对本发明其中之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种微晶发泡材料的原料干法制粉工艺，包括以下步骤：
(1)将微晶发泡原料除杂预处理；
(2)将预处理好的原料进行混合，得混合好的配料；
(3)将配料经雷蒙机或干法球磨机细磨，得粉料；
(4)将粉料输送至均化料仓，均化、储存；
(5)增湿造粒干燥系统造粒，最后加工成型。
2.如权利要求1所述的微晶发泡材料的原料干法制粉工艺，其特征在于，步骤(1)中，所述原料为尾矿、发泡剂、添加剂的混合物。
3.如权利要求1所述的微晶发泡材料的原料干法制粉工艺，其特征在于，步骤(2)中，所述预处理好的原料的粒度不大于2mm，所述预处理好的原料的含水率不大于5％。
4.如权利要求1所述的微晶发泡材料的原料干法制粉工艺，其特征在于，步骤(3)中，所述粉料的粒度为100-200目。
5.如权利要求1所述的微晶发泡材料的原料干法制粉工艺，其特征在于，步骤(4)中，所述粉料采用封闭系统输送至均化料仓。
6.如权利要求1所述的微晶发泡材料的原料干法制粉工艺，其特征在于，步骤(4)中，所述均化的温度在30-40℃；所述均化料仓为经过防腐处理的封闭料仓。
7.如权利要求1所述的微晶发泡材料的原料干法制粉工艺，其特征在于，步骤(5)中，所述增湿造粒干燥系统包括：气力输送系统、进料系统、上储料系统、分风系统、多嘴水雾化系统、造粒系统；其中，气力输送系统由风机A、输送管道组成，进料系统由下料塔、下料闸板、旋转下料器a组成，上储料系统由上储料塔、旋转下料器b组成，分风系统由分风器、风机B组成，多嘴水雾化系统由雾化头、多嘴喷头组成，造粒系统由造粒塔、成粒系统组成；
其中，输送管道的一端与风机A连接，另一端连接在上储料塔的下部；下料塔的下端通过下料闸板与旋转下料器a连接，旋转下料器a出口连通于输送管道靠近风机A的一侧处；上储料塔的下端通过旋转下料器b与风机B连接，风机B的出口连接分风器的入口，分风器的出口连通造粒塔塔体的顶部；多嘴水雾化系统位于造粒塔塔体上端，成粒系统位于造粒塔塔体的下端。
8.如权利要求7所述的微晶发泡材料的原料干法制粉工艺，其特征在于，所述增湿造粒干燥系统造粒的具体过程为：打开下料闸板，下料塔中的粉料进入旋转下料器a，再借助气力输送系统，粉料经输送管道被送至上储料塔，在风机B的作用下再经位于上储料塔下端的旋转下料器b进入分风器，在分风器作用下进入造粒塔，同时位于造粒塔塔体上端的多嘴水雾化系统将粉料增湿、均化，最后经成粒系统造粒，干燥，即完成增湿造粒过程。
9.如权利要求8所述的微晶发泡材料的原料干法制粉工艺，其特征在于，所述进料系统中粉料的水分控制在2-5％内，所述增湿的湿度为8-15％，所述干燥的温度为180-250℃。
10.如权利要求1-9任一所述的微晶发泡材料的原料干法制粉工艺在制备微晶发泡材料中的应用。
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