超細硅酸鋯是陶瓷釉料的乳濁劑，目前國內大多采用攪拌磨濕法超細粉碎工藝生產。由于原料鋯英砂硬度大、密度高，用機械粉碎的方法生產超細高純的產品，對設備的設計及工藝的選擇要求較高。長沙礦山研究院設計研制的GJM- 90型超細硅酸鋯濕法粉碎生產線（以下稱GJM生產線）針對超細硅酸鋯的產品特點，對主體設備進行了創(chuàng)新設計，并選擇配置了經濟實用的生產工藝，為生產高質量的超細硅酸鋯產品提供了保證。
1、生產流程
    將60～80目的鋯英砂與水按一定比例加入攪拌磨，分布在攪拌軸不同層面上的攪拌棒帶動磨介以一定轉速在攪拌磨桶內作圓周運動，鋯英砂與磨介發(fā)生碰撞、剪切及研磨而被破碎。料漿在循環(huán)泵的作用下不斷流經冷卻系統降溫并返回攪拌桶再次粉碎，達到規(guī)定細度后排入沉降池。料漿經過約10--15 d的自然沉降、排出部分清水后裝入托盤。裝有料漿的托盤由軌車送入干燥窯。在窯中燃油燃燒機產生的高溫煙氣與托盤接觸傳熱，料漿受熱后水份蒸發(fā)。干燥至規(guī)定要求的塊狀硅酸鋯進入二次粉碎系統被粉碎細化，并在風機作用下進入旋風分離器分離收集。含塵空氣經布袋除塵器除塵排放。產品稱重計量后按要求進行灌袋包裝。
2、主要設備
2.1  高能攪拌磨
    攪拌球磨機對硅酸鋯產品質量的優(yōu)劣起決定性作用。對GJM生產線采用的高能攪拌磨在攪拌器結構、攪拌熱的移出以及篩板結構等方面進行了創(chuàng)新設計。
    (1)攪拌器結構。根據攪拌磨的粉碎原理，攪拌軸附近為低能區(qū)，攪拌器圓周處粉碎作用力最大。在一定條件下，增大攪拌器的線速度可增加磨介對物料的剪切沖擊力。國內同類設備其攪拌器的直徑一般為磨桶直徑的2/3，相鄰兩根攪拌臂呈十字交叉形式。根據試驗效果，設計高能攪拌磨的攪拌器直徑為磨桶直徑的6／7。同時將相鄰兩攪拌臂設計為偏移同一角度的交叉形式。生產使用證實，這種結構具有較好的超細粉碎效果。
(2)傳動裝置。一般用減速機聯軸器與攪拌器直聯的方法。高能攪拌磨采用了減速機輸出軸通過聯軸器連接倒置式中間軸承座，再用聯軸器將其輸出軸與攪拌器連接的結構形式。這種設計保證了設備長時間連續(xù)運轉，而且維護簡便。
    (3)攪拌熱的移出。攪拌磨磨桶內攪拌棒、磨介及物料之間由于碰撞沖擊、剪切研磨會產生大量的熱，致使料漿溫度升高。部分攪拌棒套及磨桶內襯采用聚胺脂橡膠，其許用溫度在80℃以下，這些耐磨件長時間處于過熱的環(huán)境，會很快老化，縮短使用壽命，因此，摩擦熱的移出是一個不可忽視的問題。為降低料漿溫度，通常采用簡單的攪拌桶夾套式水冷卻裝置，但冷卻效果不好，料漿的運行溫度仍可能處于60℃以上，對磨機的長期運行不利。高能攪拌磨采用桶外螺旋管式冷卻器，料漿流出磨桶后泵入螺旋管式冷卻器進行強制水冷。螺旋管式冷卻器冷卻面積大、冷卻效果好，料漿通過后可得到有效的降溫，即使在炎熱的夏天，料漿溫度也穩(wěn)定在55℃度以下，為磨機的長時間運行提供了保證。
    (4)篩板。篩板處于磨筒底部，是料漿與磨介分離后的出口通道。篩板長期受運動的磨介重壓及摩擦，極易磨損或堵塞。目前篩板大多采用不銹鋼或工程塑料。不銹鋼有剛度，但不耐磨，磨損后的鐵質會污染料漿。工程塑料韌性好，但受熱后易變形，造成磨介嵌入或溢出篩板孔，惡化操作狀態(tài)。高能攪拌磨采用不銹鋼和聚胺脂橡膠的結合體作篩板，這種篩板有足夠的剛度支承磨介，且耐磨性也很好。
2.2  料漿干燥設備
    根據工藝，GJM生產線配置一種高效能的間歇式燃油干燥窯。一般以煤、油為燃料的干燥設備都以二次熱風作為干燥介質，以防煙氣對物料產生污染。但存在的問題是熱損失大，干燥效率低。間歇式燃油干燥窯采用性能優(yōu)良的進口燃油燃燒機，該種燃燒機燃燒完全，產生的一次高溫熱風可作為干燥介質直接干燥料漿，干燥效率高。
    干燥窯設計了煙氣循環(huán)可調裝置。調節(jié)循環(huán)風量就是調節(jié)干燥介質的進口溫度，這樣就能滿足各干燥階段干燥介質的流量和溫度需要。在恒速干燥階段，調小的熱風再循環(huán)量，加大含濕空氣的排出，即減少了干燥介質的含濕量，增大了傳熱推動力。在降速干燥階段，物料的含水量降至臨界含水量后，調大的熱風再循環(huán)量，減少排出量，提高煙氣進口溫度，使窯內溫度升高，加快了物料內部水份的遷移和氣化速度。另外，對窯體、窯門及管道等都采用了較好的保溫措施，以減少不必要的熱損失。
2.3二次粉碎設備
    二次粉碎機用于打碎干燥后的塊狀物料，其要求是粉碎效率高，處理量大，產品中不含有粒狀物。針對硅酸鋯干塊狀物料松散易粉碎的特點，GJM生產線配置了二次粉碎機，達到了較好的粉碎效果。
    塊狀物料進入料斗先經棒式粉碎器粗粉碎后落入螺旋輸送器，螺旋輸送器的下部是葉片式粉碎器。粗物料通過高速旋轉的甩料盤甩出并經高速葉片擊打而完全粉碎。粉狀物料在粉碎機底部與空氣混合并在風機的作用下送至旋風分離器。產品自旋風分離器底部排出，余氣經風機送至布袋除塵器除塵。
    橫向布置的低速棒式粉碎器對物料進行預粉碎，垂直方向的甩料盤及高速葉片又對物料進行再次粉碎。經過由粗至細不同方式的3次擊打粉碎，達到結塊物料完全粉碎的效果。風機的部分進風從料斗口內引入，由于料斗口形狀與托盤一致，當托盤向料斗傾倒物料時覆蓋了料斗口，風機又向料斗吸氣，所以設備運行時沒有粉塵溢出。
3、工藝特點
3.1  不同直徑磨介組合分段磨
    在采用氧化鋯磨介超細粉碎硅酸鋯的工藝中，由于氧化鋯磨介價格較高，磨介的磨損費用占生產成本的比例高。如果產品達到規(guī)定細度的粉碎時間短，磨介的磨損量也就相對少，所發(fā)生的生產成本也相應較低。通過試驗，證實較大的磨介在粉碎前期能較快地將粗物料磨細，而較小的磨介在粉碎效率較低的粉碎后期有助于物料的進一步細化。
    濕法攪拌磨一般的生產工藝是用同一磨介在同一磨桶內一次性地將原料粉碎到規(guī)定細度。GJM生產線采用不同大小磨介組合的分段磨方法，即采用不同大小的磨介在幾個磨桶內由大至小分段將原料磨細。生產實踐證明，這種方法有效地縮短了產品達到規(guī)定細度的粉碎時間。
    生產線使用球狀氧化鋯磨介。用大、中、小3種直徑的磨介組成3段磨超細粉碎工藝。3種磨介分別裝入3個攪拌磨桶內，原料按磨介大小分別在3個磨桶內各磨一定時間。測試證實，在相同粒度效果的情況下，采用分段磨工藝比單臺攪拌磨的普通工藝每粉碎300 kg原料約能減少th的粉碎時間。
3.2  料漿自然沉降預脫水
目前較為普遍的料漿脫水干燥工藝是采用壓濾機壓濾預脫水，形成濾餅后再進行干燥及二次粉碎。GJM生產線采用沉降池預脫水、加熱干燥及二次粉碎的工藝。由于硅酸鋯比重較大，其料漿的自然沉降速度較快。試驗證實，從攪拌磨中排出的料漿含水率約35%，在沉降池經過10 d左右的沉降，可以排出10%以上的清水。經沉降預脫水后的料漿含水率約為20%。攪拌磨作業(yè)過程中，料漿是間歇性排出的，料漿在儲備停留過程中會發(fā)生沉降，因此，采用沉降池與濕法攪拌磨匹配進行料漿的預脫水是合理的。只要場地許可，設置沉降池，可以達到料漿預脫水的效果。而在壓濾脫水工藝中，為防止料漿沉降，需在儲漿灌內設置攪拌器，不停攪拌以保證料漿的泵送。較之壓濾脫水，沉降預脫水的總生產運行成本顯然要少。且自然沉降的料漿干燥后的結塊比壓濾機濾餅要松散得多，因此也易于二次粉碎。
    三門峽富通新能源銷售球磨機、雷蒙磨粉機、回轉窯等機械設備。
4、生產效果
    生產實踐證明，GJM- 90生產線具有工藝設計合理、設備性能優(yōu)良、產品質量穩(wěn)定以及生產運行成本低等特點。該生產線生產的超細硅酸鋯的中位粒徑為0.5～0. 75um（光透沉降法測量），達到了國內高檔陶瓷產品釉料乳濁劑的品級要求。