球磨機 研磨狀態
針對陶瓷生產中球磨機效率低的問題，從工藝上討論了研磨方式，物料的裝填系數，球磨機轉速，研磨時間以及助磨劑對球磨機效率的影響。
關鍵詞：球磨機， 工況，粉碎機理，裝填系數，物料細度
1、引言
粉磨工序在化學工業，選礦工業，建材工業及陶瓷工業等領域都占有極重要的地位。據有關資料報道，陶瓷工業使用球磨機粉磨今已經有一百多年的歷史，目前，國內外絕大多數陶瓷生產廠家仍然廣泛采用球磨機粉磨陶瓷原料、釉料、顏料。球磨機工藝對物料的顆粒形狀、尺寸、細度、物化性能、可塑性等有特別的作用，別的工藝很難替代。然而，陶瓷生產中球磨機的效率只有1%～2%，95%以上的能量白白消耗掉，所以提高球磨機效率刻不容緩。本文將對球磨機工藝中的主要技術參數進行討論，力求使球磨機在 工況下運行。
2、主要技術參數
眾所周知，在球磨過程中物料被粉碎的機理是球磨機內拋落的研磨體對物料進行沖擊和研磨。
2.1 研磨方式
2.1.1 干磨
從節能降耗的角度來看，干法研磨與溫法研磨各有利弊，只有根據生產情況靈活運用才能達到目的。適用干磨法的工藝如下：
釉面磚生產中的制粉工藝。干磨可以節省大笑開支，無需噴霧干燥設備，節省能耗（干燥一公斤水約需要580千卡的熱量），并能減輕對空氣的污染，同時節約大量水源。鑄鐵搪工業中的制粉工藝。須要以粉末形式儲存或銷售的陶瓷釉料、顏料等制備工藝?；瘜W工業中的粉末制劑工藝等。
2.1.2 濕磨
濕磨的研磨效率較高，并且無粉塵污染，陶瓷行業大多采用這一工藝。濕磨涉及的問題之一是泥漿的粘度，即料與水的比例。一般陶瓷釉料與水的比例為1:0.45~0.55；坯料與水的比例為1:0.8~1.1。
2.2 球磨機的工作轉速
在球磨機研磨粉料時，研磨體的拋落高超高，研磨效率越高，而此高度取決于球磨機的轉速。工藝不同，機體直徑不同，其轉速也不同。這樣，研磨體的運動規律可簡化為三種基本形式。
從上述三種基本形式可以看出，a說明轉速太低；b說明轉速過高，都不是 工況；c說明轉速合適，此時拋落調試 ，研磨效率 。一般陶瓷廠稱其為 轉速，臨界轉速的75%~85%，對于濕磨工藝而言，由于物料粘性所引起的滯后拋出作用，故N0和V0要低一些陶瓷廠通常取為臨界值的50%～65%這樣同樣獲得 拋落實高度。
2.3 球磨機的裝填系數
無論干磨還是濕磨，研磨體的裝載量所占磨機容積的比例是一樣的，即45%～50%的磨機容積。若為球狀研磨體，其尺寸與筒體直徑有如下關系。研磨體的密度不同時，其單位磨機容積所裝載的球重是不同的，見表1。
在 研磨效率情況下，球磨機中物料的裝載量應根據生產工藝需要來確定。按照一般規律，物料的最小裝載容積應等于研磨體之間的空隙容積。當物料裝入過少時，會導致研磨體的自身碰撞，損耗過大，影響研磨效率。對于球狀研磨體而言，它們的空隙容積約為其表現容積的40%，或為球磨機容積的20%左右。然而，其 裝載量也不應超過球磨機容積的43%。
日用陶瓷廠現廣泛采用濕磨工藝。根據國內外資料報道，坯料的 重量酷斃為：料：水：球=1：(0.8~1.0)：(1.5~2.3)釉料的 重量配比為：料：水：球=1(0.45~0.55)：(1.5~2.3)。
2.4 物料細度與研磨時間的關系
當設備型號、轉速、研磨體裝載量與物料加入量一定時，物料的研磨細度與球磨時間成正比關系，即時間越長，物料細度越細。表2列出了物料細度隨時間變化的試驗結果。
一般來說，物料經8小時左右的研磨后，其細度變化便趨于緩慢，研磨效率有所降低，這也許是物料已經趨于研磨極限的關系。從節能降耗角度出發，只要細度滿足工藝上的要求時就應立刻停機卸料，這樣 。
2.5 助磨劑
采用助磨劑也是提高球磨效率的一種有效方法。目前國內外陶瓷工業常用的助磨劑有水、有機液體、表面活性劑與無機電解質等。濕磨比干磨效率高，是由于水的助磨作用。而水之所以能助磨，是因為物料顆粒表面上的不飽和鍵與水分子之間發生可逆反應的緣故。此外，由于濕磨時細顆粒物料在水中趙于懸浮狀態，研磨時緩沖作用較干磨時小。物料在有機液體中的研磨效率比在水中高。例如，以異戊醇之類有機液體助磨時，物料表面積要比在水中大12 。陶瓷物料在四氯化碳及甲基環乙烷中研磨時其研磨速度比在氮氣中還要高。在精細陶瓷粉末的研磨中，此類有機溶液常被采用。
表面活性物質也是一類有效的研磨助劑。在特種陶瓷及油廠研磨中使用過聚硅氧環，在石英及石灰石的研磨中使用過硅樹脂、四氯化碳、正乙烷、有機堿、醇酸樹脂等。這些由于吸附作用是防止研磨體被物料粘附和促使物料顆粒分散時，同樣能夠提高研磨效率。有些無機電解質在研磨過程中也能提高研磨效率。以多價電解質作為助磨劑時，對研磨耐火型原料有較好的 ，常用的AlCl3及CuSo4就是一例。
助磨劑的助磨作用機理有兩種解釋： 種是Rebinder理論，其理論基礎是吸附作用能引起顆粒的表面能變小。有效的研磨作用必然包含新表面的形成過程，而形成新表面所需要能量則與所消耗的表面自由能成正比，化學助磨劑的加入應減小固體顆粒的有效表面能，從而提高球磨機效率。另一種是Westwoods提出的理論，他認為助磨劑的作用可能是因為顆粒表面處的電子狀態發生了變化以及固體顆粒上的吸附作用致使狀態發生了變化以及固體顆粒上的吸附作用致使出現“點”的缺陷所引起的。需要說明的一點是，許多助磨劑的用量都有一適當范圍，同時還與被研磨物料的性質有關。 用量應結合本廠物料試驗結果確定。由于助磨劑價格及來源問題，使得較貴重助磨劑的廣泛應用受到了一定的限制。