快速球磨机球磨石英砂的实验研究

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摘 要：快速球磨机是陶瓷实验中经常使用的设备。本文对于日用陶瓷生产中使用最广泛的石英砂，采用单因素法，固定研磨球的重量及大中小球比例不动，使用快速球磨机研究了不同料球比、料水比、球磨时间等对粒度分布的影响，得出了实验结论。

关键词：快速球磨机；石英砂；料球比；料水比

1 前 言

日用陶瓷尤其是炻器产品在调整釉料配方时，经常会使用快速球磨机来进行小样实验，方便快速。但是，对于快速球磨后的浆料细度，多数根据经验固定球磨时间，最多是采用控制筛余的方法；而对于其粒度分布情况，受工厂测试条件限制一般无法顾及。

因此，本文使用快速球磨机，对于应用最广泛且用量较大、比较难磨细的石英砂，采用单因素法考察了不同球磨工艺条件下产品的粒度分布问题，相关结论供业内实验人员参考。

2 实 验

2.1实验仪器与设备

电子天平（精度0.01g）、烧杯、单头快速球磨机（带氧化铝罐及球）、烘箱、激光粒度分析仪。

2.2实验用石英砂

实验所用石英砂的白度和纯度很高，SiO2含量＞99.7%。石英砂的初始细度为20目全通过，40目筛余为6.3%。

2.3实验用球磨罐及研磨球

实验所用球磨机为固定转速，使用氧化铝质球磨罐，球磨罐有效容积1350mL，研磨介质为氧化铝球。研磨球的大中小比例采用经典参数即大:中:小=2:5:3，总球重控制为1000g，研磨球约占球磨罐总体积的30%。大球直径为20mm圆球，重量200g；中球直径为10mm短圆柱状球，重量500g；小球直径为7mm短圆柱状球，重量300g。

2.4实验方案

固定重研磨球重量及大小球比例不变，只改变料球比、料水比来研究粒度分布变化情况。实验中分别考察了料球比为1:1.5、1:1.7、1:1.8、1:2.0四种情况。其中1:1.5以上因球磨效率太低未予研究；1:2.0以下因有效装载少、磨耗高、与实际生产研磨细度出入太大，故也没有研究。配料表见表1。

3 结果与分析

3.1实验结果

将快速磨研磨后的石英粉烘干后，搅拌均匀，测量的粒度分布数据见表2。对粉料粒度分布的比较主要参考D90数据。球磨时间的计量精确到10s。

3.2结果分析

3.2.1料球比为1：2.0时对研磨效率的影响

从表2数据可以看出：固定球磨时间为30min不变，加水比例由40%增加到60%时，石英粒度从D90=61.82μm急剧降到D90=26.36μm，12#粉末最细。这种情况下，加水越多（60%）反而研磨效率最高。当加水比例超过60%后，因为浆料太稀，研磨效率反而明显下降。

固定球磨时间为40min不变，加水比例由40%增加到60%时，粒度从D90=47.75μm急剧降到D90=22.89μm，然后再缓慢升高到D90=32.06μm，8#粉末最细。这种情况下，加水太少（40%）或太多（60%）都不能获得最佳粒度，加水比例为50%研磨效率最高。

比较8#和12#的粒度，可以看出8#更细一些。同时，8#粒度与实际釉浆的结果也比较接近。所以，料球比为1:2时，加水比例为50%、球磨时间为40min球磨效率最高。

3.2.2料球比为1:1.5时对研磨效率的影响

从1#与2#的结果比较看，加水40%与加水50%的粒度很接近，1#稍细一点，加水比例的变化对粒度的影响较小。此种情况下，因为料多球少，快速磨的研磨效率比较低，延长球磨时间对石英细度影响较小。

3.2.3料球比为1:1.7时对研磨效率的影响

比较3#与4#的粒度数据可以看出，两者差别不是很大，4#稍微细一些，说明加水适当多一些有利于提高研磨效率。与1#、2#相比，3#和4#的粒度明显变小，这说明料球比降低可明显提高球磨效率。通常这也是大生产中常用的球磨参数，因为此时球磨机的有效装载量最高，可提高产量。

3.2.4料球比为1:1.8时对研磨效率的影响

比较5#与6#的粒度数据可以看出，加水40%明显比加水50%更细一些。比较数据可看出，5#比3#、4#更细一些；此种情况下，加水为40%时球磨效率更高一些。

有一个现象非常反常，那就是尽管料球比从1:1.7降低到1:1.8，但6#的粒度反而比3#、4#还粗一些。此情况反复验证了三次，结果都是如此，由此可见，对于不同的料球比，并没有固定规律可遵循。

4 实验结论

（1） 料球比为1:1.5时，球磨效率太低；比较实用的料球比至少要在1:1.7以下；

（2） 料球比不同时，不同的加水比例对粒度有不同影响，无固定规律；

（3） 料球比为1:2，加水比例为50%~60%，球磨时间为40min时，此时浆料的粒度分布与大生产的釉料结果比较符合；

（4） 在一定范围内，石英的粒度随球磨时间延长变细。