浅析“神工快磨”立磨设备的技术性能及创新特点
范新晖 周子松 朱华
摘 要：近年来，陶瓷行业原料成浆的球磨时间长、能耗高是大家一直所关注的话题。目前，市场上推出的“神工快磨”立磨设备改善了传统陶瓷生产工艺流程中球磨环节能耗巨大、成本高等缺点。笔者从其结构特点、技术性能及创新之处简单地分析了其高效、节能的特性。
关键词：高效节能；原料制备；球磨成浆；立磨破碎；创新特点
1 背景
我国是建筑陶瓷生产大国，陶瓷墙地砖生产量由1991年的2.72亿m2猛增至2012年约90亿m2，占世界陶瓷墙地砖总产量的60%以上，与此同时也拉动了中国建筑陶瓷装备市场的发展。近年来，随着人居生活环境的不断恶劣，“节能减排”一直是行业中的焦点话题，陶瓷行业又一直被认为是“三高”行业，政府也多次出台政策要求陶瓷行业进行整改，实现转型升级，并在此过程中淘汰了一批落后产能企业。随着近年来国家大力推行节能减排，且措施越来越严厉，《广东省战略性新兴产业发展“十二五”规划》也将节能减排作为我省战略性新兴产业发展的重要内容，提出“研发节能技术和产品、推广应用节能环保技术”的要求。陶瓷行业面临新一轮的变革和生存考验，要么转型升级，要么倒闭，解决资源消耗和环境污染的问题成为可持续发展的难点和关键。产业升级，装备先行。国家要提高产业国际竞争力，就必须加快发展先进制造业。陶瓷装备和技术，为我国陶瓷产业的升级转型提供重要的技术支撑和装备保障，引领产业迈向节能、减排、少耗的环保新趋势。陶瓷装备业自主创新研发技术及装备，不断满足国内建筑陶瓷业对节能增效的需求，进一步向国际先进技术靠近，推动陶瓷装备行业的科技进步，对提升我国建筑陶瓷生产设备的整体水平，增强国际竞争力，扩大国际陶瓷装备市场的影响，实现由陶瓷装备设计制造大国向强国转变，都具有重大而深远的意义。
目前，整个陶瓷行业竞争非常激烈，原材料价格、运费、机物件费不断上涨，电力供应不足，生产成本不断增加，电费成了各陶瓷厂的最大负担。现今，传统立磨的成品料是通过热风悬选，具体为采用热风机将立磨后的成品料往上吹送，能耗耗费较大，不符合国家推广的节能减排政策。随着陶瓷行业的迅速发展，在瓷砖产品的推陈出新之余，陶瓷机械设备企业、原料化工企业倒逼升级进步的迫切感愈发强烈。因为只有原料、设备的不断技术革新，才推动陶瓷行业向高新技术产业不断靠近。“神工快磨”系统正是针对陶瓷生产与应用的现状，开发出的一种新型高效节能的陶瓷原料专用的立磨破碎装备，用以解决传统陶瓷生产工艺流程中球磨环节中能耗巨大、成本高等缺点。
2 “神工快磨”设备结构及主要技术参数
2.1 “神工快磨”设备的生产原理
“神工快磨”设备主要由喂料机、立磨设备、筛选设备、称重机构、球磨设备和输送带等几个部分构成。全套生产线设备主要包括有砂石喂料机l、提升机2、立磨机3、滚动圆筛4、泥粉料喂料机5、球磨机6，其中，所述的砂石喂料机l经第一输送线7与位于立磨机3一侧的提升机2相衔接，通过该提升机2的上下升降来实现对立磨机3进行喂砂石料。同时，滚动圆筛4对应设在立磨机3的一侧，并且通过第二输送线8与立磨机3的旋转出料仓口相配合，用于刷选立磨机3破碎后的物料。而且该滚动圆筛4通过位于其下方的第三输送线9与提升机2相衔接，经该第三输送线9的运输来实现刷选后的不合格物料的循环破碎。同时，该滚动圆筛4通过位于其下方的第四输送线10和泥粉料喂料机5出料口处的第五输送线11相衔接，实现与泥粉料喂料机5的相配合，并且上述的第五输送线11又与球磨机6相衔接，这样通过该第五输送线实现将破碎后的物料和已化浆去砂的泥粉料一起送进球磨机内进行研磨。另外，立磨机3包括用于物料破碎的主机12、对应设在主机12一侧，且用于驱动该主机12的磨盘旋转的电机13、装配在该主机12上且用于出料的旋转出料仓14。详情如图1所示。
2.2 立磨设备主体结构
“神工快磨”立磨设备主体结构是由基础部、架体、磨辊组、磨盘、排料装置、慢传装置、液压系统、电气系统等几部分构成。与普通的立磨设备结构相比，“神工快磨”所设计的陶瓷原料专用立磨设备去除了热风炉、粉料分离器以及上部风机抽取装置。陶瓷原材料经破碎后无需烘干，直接经排料装置排出。“神工快磨”立磨设备的外观图如图2所示。“神工快磨”立磨设备的主体结构图如图3所示。
“神工快磨”的具体工艺原理是：首先主电动机带动主减速机旋转；然后磨盘与减速机一体旋转；其次液压站施加拉紧压力至磨辊；同时，物料在磨盘与磨辊之间被挤压、碾磨；通过排料槽装置及时排除碾磨物料；碾磨物料送至筛选系统筛选10目以上成品；最后筛选分级后10目以下回料送回“神工快磨”设备中继续碾磨。
2.3 “神工快磨”的主要技术参数
2.3.1陶瓷原料研磨成套装备的整体技术参数
（1） 整套装备的产能达到70 T/h；
（2） 整套装备的单位能耗为9 kWh/T；
（3） 入磨物料水份 ≤8%；
（4） 入磨物料尺寸< 60 mm。
2.3.2专用立磨设备技术参数
（1） 磨盘的转速为39.8 r/min；
（2） 装备的功率为750 kW；
（3） 磨辊的直径1700 mm；
（4） 主机（磨盘）转速39.8 r/min；
（5） 成品的处理能力（小于10 目） ≥50 T。
2.3.3原料筛选设备技术指标
（1） 主轴（圆筛）转速15 r/min；
（2） 圆筛直径1350 mm；
（3） 易损件寿命≥1 个月；
（4） 更换易损件工时≤2 h。
2.3.4工艺整体技术指标
（1） 产能增加40%；
（2） 同样的产能下用电量减少25%；
（3） 同样的产能下耗材量减少45%。
3 技术创新性
3.1 陶瓷原料“神工快磨”立磨工艺创新
陶瓷原料主要为砂石料及泥料，传统的研磨工艺是用铲车在喂料机的料斗里先配好料再送入球磨机；然后由球磨机内的4-5 种不同尺寸的球石进行球磨，经过14 h左右的球磨，最后得到泥浆状的陶瓷物料。在传统工艺过程下，进入球磨机的物料颗粒大、粗细不均，甚至还存在大量大块的砂石料，致使球磨机的负载很大，尤其是在初研磨阶段，球磨机的负载非常大，需要经过很长一段时间的初研磨才能进入研磨阶段，在这种工艺下，原材料需要经过很长时间的研磨才能达到最终的生产要求。“神工快磨”则针对这单一的球磨工艺进行了工艺创新，开创了对粗沙石类进行粗磨和间隙球磨机进行细磨的新工艺，其原理大致为：将陶瓷原料中的砂石料和泥料分别进行粗破碎和化浆除砂处理后；然后再分别送入球磨机进行研磨，使物料直接进入球磨机的研磨阶段，避开了球磨机在初研磨阶段的重负荷，极大地缩短了物料的球磨时间，从而最大程度的降低了粉磨能耗。传统球磨与神工快磨工艺流程对比如图4所示。
3.2 “神工快磨”立磨结构的设计创新
在“神工快磨”立磨破碎设备中磨辊、磨盘部件的耐磨性是其技术攻关难点之一，因陶瓷生产原料的含铁量对陶瓷产品的质量有着非常重要的影响，采用常规耐磨层材料作为立磨破碎装备磨辊、磨盘部件的耐磨层，经球磨机研磨后所排出的原料含铁量将远远高于陶瓷生产工艺的要求，必须保证加工后原料的含铁量<0.45%。为保障陶瓷产品的质量，必须对立磨破碎装备的磨辊、磨盘部件耐磨层材料进行改进，确保经过处理后的成品料满足陶瓷制作工艺熔接、耐磨、耐压性能以及极低含铁量的工艺要求。
同时，“神工快磨”立磨破碎装备中磨辊与磨盘功能机构设计磨辊、磨盘的结构设计直接影响到装备运行的产能，磨辊与磨盘直径的大小、磨辊的工作压力在很大程度上决定了立磨破碎装备的产能，而磨盘衬板的弧形结构、坡度与磨辊的安装间隙等则决定了研磨后产出料的破碎度及排料量。因此，需要根据陶瓷加工工艺的特殊要求对磨辊、磨盘结构进行创新的设计，来保障立磨破碎装备的产能。
3.3 立磨与混合研磨智能控制系统的运用
针对陶瓷原料研磨配置全流程，结合陶瓷原料分步研磨的工艺特点和设备运行参数，采用合适的控制方法，实现由点到面的全流程控制。在主要设备上采用集中式工业控制器，对陶瓷原料的加工参数进行精确控制，既提高原料供给质量，又实现节能增效。主要控制技术包括：陶瓷原料进料输送控制、磨辊与磨盘压力控制、立磨时间控制、自动称重控制、陶瓷原料定量供给控制、全流程优化调度控制。
4 结论
“神工快磨”对行业现有的球磨工艺进行了工艺创新，实施对粗沙石类进行粗磨和间隙球磨机进行细磨的新工艺。新工艺把球磨的原料入球方式从粗犷的混合进料改成先细化再进球，以缩短球磨时间，仅球磨时间就缩短了25%～40%。在此新工艺基础上，研制出的立磨设备以及配套的筛分系统和新型排料系统，可调节磨辊压力及角度，配以主要工艺流程实现自动化控制，节省了人力，提高了粉磨效率，解决了传统陶瓷生产工艺流程中球磨环节能耗巨大、成本高等缺点，提高了陶瓷生产原材料的利用率，大幅度地提高了陶瓷生产效率及产能，极大地降低了原料生产的能耗，成功地推动了陶瓷行业的转型升级。
参考文献
[1] 梁海果，严文记，罗应细，等. 一种新型陶瓷原料加工节能系统的研究[J].佛山陶瓷，2014，2.
[2] 梁海果，严苏景，梁志江，陈伟强，等. 一种陶瓷原料粉磨生产线上用的立磨装置[P]. 中国专利，专利号：CN 201210364984.2.
[3] 梁海果，严苏景，梁志江，等. 一种陶瓷原料的粉磨工艺及陶瓷原料粉磨生产线[P]. 专利号：CN 201210364889.2.
[4] 梁海果，严苏景，梁志江，等. 一种陶瓷原料粉磨生产线上用的立磨机[P].专利号：CN 201220497944.0.
[5] 梁海果，严苏景，梁志江，等. 一种陶瓷原料粉磨生产线上用的物料筛选装置[P].专利号：CN 201220497098.2.
[6] 梁海果，严苏景，梁志江，等. 一种陶瓷原料粉磨生产线[P]. 中国专利，专利号：CN 201220497096.3.
[7] 梁海果，严苏景，梁志江，等. 一种陶瓷原料粉磨生产线上用的立磨装置[P]. 专利号：CN 201220497938.5.
（3） 同样的产能下耗材量减少45%。
3 技术创新性
3.1 陶瓷原料“神工快磨”立磨工艺创新
陶瓷原料主要为砂石料及泥料，传统的研磨工艺是用铲车在喂料机的料斗里先配好料再送入球磨机；然后由球磨机内的4-5 种不同尺寸的球石进行球磨，经过14 h左右的球磨，最后得到泥浆状的陶瓷物料。在传统工艺过程下，进入球磨机的物料颗粒大、粗细不均，甚至还存在大量大块的砂石料，致使球磨机的负载很大，尤其是在初研磨阶段，球磨机的负载非常大，需要经过很长一段时间的初研磨才能进入研磨阶段，在这种工艺下，原材料需要经过很长时间的研磨才能达到最终的生产要求。“神工快磨”则针对这单一的球磨工艺进行了工艺创新，开创了对粗沙石类进行粗磨和间隙球磨机进行细磨的新工艺，其原理大致为：将陶瓷原料中的砂石料和泥料分别进行粗破碎和化浆除砂处理后；然后再分别送入球磨机进行研磨，使物料直接进入球磨机的研磨阶段，避开了球磨机在初研磨阶段的重负荷，极大地缩短了物料的球磨时间，从而最大程度的降低了粉磨能耗。传统球磨与神工快磨工艺流程对比如图4所示。
3.2 “神工快磨”立磨结构的设计创新
在“神工快磨”立磨破碎设备中磨辊、磨盘部件的耐磨性是其技术攻关难点之一，因陶瓷生产原料的含铁量对陶瓷产品的质量有着非常重要的影响，采用常规耐磨层材料作为立磨破碎装备磨辊、磨盘部件的耐磨层，经球磨机研磨后所排出的原料含铁量将远远高于陶瓷生产工艺的要求，必须保证加工后原料的含铁量<0.45%。为保障陶瓷产品的质量，必须对立磨破碎装备的磨辊、磨盘部件耐磨层材料进行改进，确保经过处理后的成品料满足陶瓷制作工艺熔接、耐磨、耐压性能以及极低含铁量的工艺要求。
同时，“神工快磨”立磨破碎装备中磨辊与磨盘功能机构设计磨辊、磨盘的结构设计直接影响到装备运行的产能，磨辊与磨盘直径的大小、磨辊的工作压力在很大程度上决定了立磨破碎装备的产能，而磨盘衬板的弧形结构、坡度与磨辊的安装间隙等则决定了研磨后产出料的破碎度及排料量。因此，需要根据陶瓷加工工艺的特殊要求对磨辊、磨盘结构进行创新的设计，来保障立磨破碎装备的产能。
3.3 立磨与混合研磨智能控制系统的运用
针对陶瓷原料研磨配置全流程，结合陶瓷原料分步研磨的工艺特点和设备运行参数，采用合适的控制方法，实现由点到面的全流程控制。在主要设备上采用集中式工业控制器，对陶瓷原料的加工参数进行精确控制，既提高原料供给质量，又实现节能增效。主要控制技术包括：陶瓷原料进料输送控制、磨辊与磨盘压力控制、立磨时间控制、自动称重控制、陶瓷原料定量供给控制、全流程优化调度控制。
4 结论
“神工快磨”对行业现有的球磨工艺进行了工艺创新，实施对粗沙石类进行粗磨和间隙球磨机进行细磨的新工艺。新工艺把球磨的原料入球方式从粗犷的混合进料改成先细化再进球，以缩短球磨时间，仅球磨时间就缩短了25%～40%。在此新工艺基础上，研制出的立磨设备以及配套的筛分系统和新型排料系统，可调节磨辊压力及角度，配以主要工艺流程实现自动化控制，节省了人力，提高了粉磨效率，解决了传统陶瓷生产工艺流程中球磨环节能耗巨大、成本高等缺点，提高了陶瓷生产原材料的利用率，大幅度地提高了陶瓷生产效率及产能，极大地降低了原料生产的能耗，成功地推动了陶瓷行业的转型升级。
参考文献
[1] 梁海果，严文记，罗应细，等. 一种新型陶瓷原料加工节能系统的研究[J].佛山陶瓷，2014，2.
[2] 梁海果，严苏景，梁志江，陈伟强，等. 一种陶瓷原料粉磨生产线上用的立磨装置[P]. 中国专利，专利号：CN 201210364984.2.
[3] 梁海果，严苏景，梁志江，等. 一种陶瓷原料的粉磨工艺及陶瓷原料粉磨生产线[P]. 专利号：CN 201210364889.2.
[4] 梁海果，严苏景，梁志江，等. 一种陶瓷原料粉磨生产线上用的立磨机[P].专利号：CN 201220497944.0.
[5] 梁海果，严苏景，梁志江，等. 一种陶瓷原料粉磨生产线上用的物料筛选装置[P].专利号：CN 201220497098.2.
[6] 梁海果，严苏景，梁志江，等. 一种陶瓷原料粉磨生产线[P]. 中国专利，专利号：CN 201220497096.3.
[7] 梁海果，严苏景，梁志江，等. 一种陶瓷原料粉磨生产线上用的立磨装置[P]. 专利号：CN 201220497938.5.
（3） 同样的产能下耗材量减少45%。
3 技术创新性
3.1 陶瓷原料“神工快磨”立磨工艺创新
陶瓷原料主要为砂石料及泥料，传统的研磨工艺是用铲车在喂料机的料斗里先配好料再送入球磨机；然后由球磨机内的4-5 种不同尺寸的球石进行球磨，经过14 h左右的球磨，最后得到泥浆状的陶瓷物料。在传统工艺过程下，进入球磨机的物料颗粒大、粗细不均，甚至还存在大量大块的砂石料，致使球磨机的负载很大，尤其是在初研磨阶段，球磨机的负载非常大，需要经过很长一段时间的初研磨才能进入研磨阶段，在这种工艺下，原材料需要经过很长时间的研磨才能达到最终的生产要求。“神工快磨”则针对这单一的球磨工艺进行了工艺创新，开创了对粗沙石类进行粗磨和间隙球磨机进行细磨的新工艺，其原理大致为：将陶瓷原料中的砂石料和泥料分别进行粗破碎和化浆除砂处理后；然后再分别送入球磨机进行研磨，使物料直接进入球磨机的研磨阶段，避开了球磨机在初研磨阶段的重负荷，极大地缩短了物料的球磨时间，从而最大程度的降低了粉磨能耗。传统球磨与神工快磨工艺流程对比如图4所示。
3.2 “神工快磨”立磨结构的设计创新
在“神工快磨”立磨破碎设备中磨辊、磨盘部件的耐磨性是其技术攻关难点之一，因陶瓷生产原料的含铁量对陶瓷产品的质量有着非常重要的影响，采用常规耐磨层材料作为立磨破碎装备磨辊、磨盘部件的耐磨层，经球磨机研磨后所排出的原料含铁量将远远高于陶瓷生产工艺的要求，必须保证加工后原料的含铁量<0.45%。为保障陶瓷产品的质量，必须对立磨破碎装备的磨辊、磨盘部件耐磨层材料进行改进，确保经过处理后的成品料满足陶瓷制作工艺熔接、耐磨、耐压性能以及极低含铁量的工艺要求。
同时，“神工快磨”立磨破碎装备中磨辊与磨盘功能机构设计磨辊、磨盘的结构设计直接影响到装备运行的产能，磨辊与磨盘直径的大小、磨辊的工作压力在很大程度上决定了立磨破碎装备的产能，而磨盘衬板的弧形结构、坡度与磨辊的安装间隙等则决定了研磨后产出料的破碎度及排料量。因此，需要根据陶瓷加工工艺的特殊要求对磨辊、磨盘结构进行创新的设计，来保障立磨破碎装备的产能。
3.3 立磨与混合研磨智能控制系统的运用
针对陶瓷原料研磨配置全流程，结合陶瓷原料分步研磨的工艺特点和设备运行参数，采用合适的控制方法，实现由点到面的全流程控制。在主要设备上采用集中式工业控制器，对陶瓷原料的加工参数进行精确控制，既提高原料供给质量，又实现节能增效。主要控制技术包括：陶瓷原料进料输送控制、磨辊与磨盘压力控制、立磨时间控制、自动称重控制、陶瓷原料定量供给控制、全流程优化调度控制。
4 结论
“神工快磨”对行业现有的球磨工艺进行了工艺创新，实施对粗沙石类进行粗磨和间隙球磨机进行细磨的新工艺。新工艺把球磨的原料入球方式从粗犷的混合进料改成先细化再进球，以缩短球磨时间，仅球磨时间就缩短了25%～40%。在此新工艺基础上，研制出的立磨设备以及配套的筛分系统和新型排料系统，可调节磨辊压力及角度，配以主要工艺流程实现自动化控制，节省了人力，提高了粉磨效率，解决了传统陶瓷生产工艺流程中球磨环节能耗巨大、成本高等缺点，提高了陶瓷生产原材料的利用率，大幅度地提高了陶瓷生产效率及产能，极大地降低了原料生产的能耗，成功地推动了陶瓷行业的转型升级。
参考文献
[1] 梁海果，严文记，罗应细，等. 一种新型陶瓷原料加工节能系统的研究[J].佛山陶瓷，2014，2.
[2] 梁海果，严苏景，梁志江，陈伟强，等. 一种陶瓷原料粉磨生产线上用的立磨装置[P]. 中国专利，专利号：CN 201210364984.2.
[3] 梁海果，严苏景，梁志江，等. 一种陶瓷原料的粉磨工艺及陶瓷原料粉磨生产线[P]. 专利号：CN 201210364889.2.
[4] 梁海果，严苏景，梁志江，等. 一种陶瓷原料粉磨生产线上用的立磨机[P].专利号：CN 201220497944.0.
[5] 梁海果，严苏景，梁志江，等. 一种陶瓷原料粉磨生产线上用的物料筛选装置[P].专利号：CN 201220497098.2.
[6] 梁海果，严苏景，梁志江，等. 一种陶瓷原料粉磨生产线[P]. 中国专利，专利号：CN 201220497096.3.
[7] 梁海果，严苏景，梁志江，等. 一种陶瓷原料粉磨生产线上用的立磨装置[P]. 专利号：CN 201220497938.5.
