利用“黄金分割”定率确定,即球︰料︰(水+空气)=1.618︰1︰0.618。大学教材提到的球料水比范围为(1.4~2.2)︰1︰(0.45~0.58),没有提到空气,也没有提到“黄金分割”定律。但实际上,如果没有足够的空气对水和原料进行冲刷,也就谈不上球磨效率。 “黄金分割”是一种最佳的分配原则,但是依照黄金分割选取的分配比例是理论比例和最佳比例,具体还要根据原料、球石、磨机情况来定。
利用金字塔原理和黄金分割定率,考虑
球磨机的径向动态运动,小球石︰中球石︰大球石=[(1.618+1+0.618)2-(1+0.618)2]︰[(1+0.618)2-0.6182]:0.6182,换算为百分比为:小球石75%、中球石21.35%、大球石3.65%。在2008年第5期佛山陶瓷《再探湿法球磨工艺的节能途径》一文中,笔者就针对某厂的实际情况提出了经验修正数值:小球石占70.37%;中球石占25.93%;大球石占3.7%。
陶瓷原料包括主体原料和助剂原料。主体原料分为三类,即脊性原料、剂性原料和塑性原料,其实三者没有明显区别,大多有交叉。助剂包括减水剂、增强剂和助磨剂,有时助磨剂和减水剂是一体的。一般进入料场的原料根据形态分为石粉、石粒、砂、土和泥,比较难球磨的原料集中在前三者即石粉、石粒和砂,尤其是粒度大、硬度高的石粒是湿法球磨的难点。而塑性原料、助剂、水和空气就是帮助这些硬质的原料悬浮、粘附、冲刷、剥离的剂,有了这些剂的帮助,就提高了效率。
球石包括天然球石和人工球石,天然球石就是燧石质的鹅卵石,它的形状和缺陷影响了其球磨效率。人工球石譬如人工燧石质鹅卵石、中铝球(包括机制和手工)和高铝球,高铝球很少用于坯体粉料制备,多用于高白、
高透面料的球磨。而人工燧石质鹅卵石的使用,一是燧石内衬加工厂为了综合利用,将加工内衬的下角料加工成球石;二是由于天然燧石质鹅卵石越来越少。
应用最广泛的中铝球石和燧石质鹅卵石,应该区分对待。
(1) 中铝球石根据氧化铝含量分为60球和70球,即氧化铝含量超过60%或70%的瓷球;根据制造方法分有手工球和机制球,质量有较大区别,购买使用时要慎重。表1列出了它们的区别和选取质量要点。
中铝球规格有20mm、30mm、40mm、50mm、60mm、70mm。70球一般选取20mm、40mm、60mm规格与30mm、50mm、60mm规格居多,60球一般选取30mm、50mm、60mm规格居多。球石总量与配方组成有关,如果配方减水较好,要么可以提高入球原料吨数,要么可以提高入球球石吨数,即干重不一定是60t,建议根据配方硬质料的比例和硬度中适当调整。
(2) 相比中铝球,燧石质鹅卵石由于直径和形状不规则,且球石比重低、硬度低、易出现裂纹等瑕疵,给球石选取造成了一定的困难,建议采用《佛山陶瓷》2008年第5期《再探湿法球磨工艺的节能途径》一文中介绍的方法来选取。
总之,球料水空气比和大中小球石比例有规则可依,即“金字塔”原理和“黄金分割”原理,但又不能因循守旧,要在变化中寻求最佳值。前者是投料量与装料空间发生变化,后者是装水量与泥浆流速发生变化,而前者和后者的变化就涉及节能,节能的关键就在球石和减水剂。球石的硬度、比重、形状和级配与泥浆的水分、粘度变化构成了湿法球磨机节能动态系统。所谓动态就是指在运动中节能,而运动其实有宏观,也有微观,宏观指球磨机,微观指助磨剂。所以,“一剂一机,一球一水,四化融合”才构成球磨机节能的智慧。